變電站智能巡檢中數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用研究

國網(wǎng)洛陽供電公司 王耿祥 桑小兵 史曉燕 石恒星 王占波

1 數(shù)字孿生技術(shù)的內(nèi)涵

1.1 設(shè)置數(shù)據(jù)副本，促進(jìn)實踐和數(shù)據(jù)研究

數(shù)字孿生技術(shù)是一種新型的技術(shù)手段，在數(shù)字技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，不斷被運(yùn)用于各個行業(yè)和領(lǐng)域，發(fā)揮著較好的實踐效果。在現(xiàn)階段變電站的智能巡檢中也可較好地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，完成戶外設(shè)備巡檢全覆蓋，促進(jìn)巡檢工作優(yōu)質(zhì)高效開展。首先，可創(chuàng)建有效的數(shù)據(jù)副本，并針對記錄的數(shù)據(jù)展開高效的數(shù)據(jù)研究，提升在場景內(nèi)容相似情況下對變電站設(shè)備的目標(biāo)識別率和識別精度。在變電站設(shè)備管理的實際進(jìn)程中，可有效針對目前巡檢中的技術(shù)難點和應(yīng)用中的實際問題展開分析,提出有效的技術(shù)革新和改進(jìn)方案,攻克巡檢機(jī)器人在自主巡檢和故障識別上的技術(shù)難點，保障現(xiàn)階段變電站智能巡檢技術(shù)不斷完善，促進(jìn)機(jī)器人巡檢效率不斷提高。

尤其是現(xiàn)階段隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和居民生活水平的提高,電力實際需求日益加大，變電站布點日益增多，這也決定了無人值班模式的必然趨勢，在此過程中變電站機(jī)器人智能巡檢技術(shù)必須發(fā)揮高效的巡檢作用，對于電力設(shè)備的故障識別精益求精。因此，要通過數(shù)字孿生技術(shù)保障巡檢設(shè)備的質(zhì)量及安全性,在不斷的技術(shù)運(yùn)用中，針對巡檢設(shè)備的安全運(yùn)行做出實際改善。

1.2 設(shè)立建模形態(tài)，開展技術(shù)的改良提升

現(xiàn)階段變電站的機(jī)器人巡檢技術(shù)不斷運(yùn)用，有效地解決了對于設(shè)備的監(jiān)控問題，也大大降低了對人力資源成本的消耗。數(shù)字孿生技術(shù)可促進(jìn)設(shè)備智能巡檢機(jī)能的進(jìn)一步提升，具有劃時代的意義。因此，必須結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)有效的緘默狀態(tài)，促進(jìn)技術(shù)水平的不斷改良和提升。隨著新一輪科技革命的興起，在各個領(lǐng)域中數(shù)字技術(shù)的產(chǎn)業(yè)變革也在不斷地推進(jìn)。必須結(jié)合以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)態(tài)勢，促進(jìn)行業(yè)科技的進(jìn)一步提升。

在變電站巡檢過程中，必須結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)指引下的數(shù)字孿生技術(shù)，結(jié)合數(shù)字化工作模式改造的戰(zhàn)略，促進(jìn)實踐中的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)階段變電站的智能化管理提供技術(shù)支持。因此，要通過其對于核心技術(shù)進(jìn)行有效建模，研究實際的運(yùn)行態(tài)勢，改良技術(shù)中的實際弊端，在智能巡檢的實踐過程中不斷地突破瓶頸問題，通過其解決方法促進(jìn)變電站設(shè)備的有效識別以及及時管控。

1.3 結(jié)合虛擬現(xiàn)實，提升巡檢的實踐效果

數(shù)字孿生技術(shù)具備較好的兼容性。在實際運(yùn)用的過程中，技術(shù)人員須具備較好的操控能力，有效地結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進(jìn)巡檢效果的不端提升。數(shù)字孿生技術(shù)較為靈活，可充分利用物理模型創(chuàng)建模擬工作環(huán)境，同時通過傳感器有效地接收和整理實時數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)的分析和整理過程中，可綜合結(jié)合運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和考量。從而在此基礎(chǔ)上，綜合多概率的數(shù)據(jù)采集，創(chuàng)建出有效的仿真過程，在虛擬空間中完成設(shè)備的建模以及與實際運(yùn)行態(tài)的對比，實現(xiàn)機(jī)器人對設(shè)備外形檢測、幾何形變檢測等故障識別，研究可見光圖像與三維點云模型融合方法，通過時序建模構(gòu)建變電站設(shè)備4D 數(shù)字孿生模型，分析故障隱患，具備良好的參考價值，可促進(jìn)變電設(shè)備的有效管理，以及實際的狀態(tài)把控。

因此，必須通過數(shù)字孿生系統(tǒng)，遵循實際的運(yùn)行本質(zhì)，有效地促進(jìn)物理實體與孿生模型的相互融合。要在此基礎(chǔ)上開展連續(xù)過程系統(tǒng)功能優(yōu)化，發(fā)揮數(shù)字孿生核心技術(shù)的巨大優(yōu)勢[1]。

2 變電站智能巡檢中數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用研究

2.1 促進(jìn)設(shè)備的智能化運(yùn)行，提升保障效果

在變電站的智能巡檢運(yùn)作當(dāng)中，須有效地通過數(shù)字孿生技術(shù)促進(jìn)實際巡檢水平的不斷提升，同時也要加強(qiáng)高科技手段的融入，節(jié)省大量的人力成本。在技術(shù)革新的過程中，變電站的工作也逐漸發(fā)生著變化，由原來的傳統(tǒng)管理辦法逐漸融合全新的科技手段，實現(xiàn)工作效果的穩(wěn)步提升?，F(xiàn)階段字孿生技術(shù)的運(yùn)用，又促進(jìn)了科技化改良工作的推進(jìn)，變電站的智能巡檢工作，就可依托數(shù)字孿生技術(shù)有效地展開。在工作中，必須建立起數(shù)字巡檢的工作管理制度，設(shè)定準(zhǔn)確的巡檢頻次[2]。

在設(shè)定巡檢工作的內(nèi)容以及要求以后，就要結(jié)合現(xiàn)在的計算機(jī)技術(shù)以及智能巡檢技術(shù)實施積極的數(shù)據(jù)化改造。數(shù)字孿生技術(shù)可對變電站設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行全面的檢測和識別，從而進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理作用。在實際的巡檢過程中，可通過數(shù)字孿生技術(shù)，對于信息技術(shù)以及數(shù)字化成像技術(shù)不斷的深入實踐。在此過程中，這種遙感成像以及數(shù)據(jù)采集可發(fā)揮重要的價值，結(jié)合這些數(shù)字手段的使用，可對于變電站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)控和識別。

同時這一技術(shù)對于人力成本的需求較小。較之人工巡檢為主的環(huán)境現(xiàn)狀，數(shù)字孿生技術(shù)的深化應(yīng)用可促進(jìn)智能巡檢技術(shù)的有效落地，節(jié)省原有巡檢模式的人力成本，同時也提升了工作的效率和效果，具有極大的現(xiàn)實意義。

2.2 進(jìn)行智能化的設(shè)備管理，了解設(shè)備狀態(tài)

變電站設(shè)備智能巡檢過程中，必須結(jié)合高科技的技術(shù)手段促進(jìn)實際工作效果的提升。但這項工作的開展須通過有效設(shè)計和研究，要綜合現(xiàn)階段變電站機(jī)器人巡檢設(shè)備的運(yùn)行特點，綜合目前管理中的實際需要，在滿足相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行有效的科技改良[3]。必須在現(xiàn)階段變電站的運(yùn)行過程中實施有效的智能化設(shè)備巡檢，及時了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和缺陷并介入，保障變電站的良好運(yùn)行狀態(tài)。首先現(xiàn)階段隨著諸多無人變電站的興起，機(jī)器人智能巡檢已經(jīng)在一定范圍內(nèi)作為一種新型技術(shù)手段發(fā)揮著積極的實踐作用，因此，必須在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)開展智能化改造，滿足對于安全性的需求。在任何生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)行中，都必須實現(xiàn)科技的創(chuàng)新和融入，同時也把安全作為第一法則，在滿足安全的需求上實現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。

因此，就要結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，發(fā)揮較好的設(shè)備巡檢作用。在實際運(yùn)行中，數(shù)字孿生技術(shù)已在不斷地實踐和應(yīng)用中發(fā)展地較為成熟，而且實際運(yùn)行的態(tài)勢和手段也基本達(dá)到結(jié)構(gòu)合理。所以，就要通過數(shù)字孿生技術(shù)促進(jìn)設(shè)備狀態(tài)的有效監(jiān)管，研究其在變電站巡檢中的實際應(yīng)用。數(shù)字孿生技術(shù)本身的可靠性高，經(jīng)考量基本可滿足變電站的諸多條件，應(yīng)用于智能巡檢工作中，確保變電站的安全可靠運(yùn)行。

2.3 實施智能化的監(jiān)控手段，保障巡檢效果

在變電站設(shè)備運(yùn)行中必須進(jìn)行一系列的監(jiān)控手段，現(xiàn)階段智能化的設(shè)備可起到有效的輔助作用。因此要通過數(shù)字孿生技術(shù)，綜合調(diào)配起一系列的數(shù)字化監(jiān)控手段，促進(jìn)可見光圖像與三維點云模型的高度融合，從而可通過時序建模構(gòu)建變電站設(shè)備4D數(shù)字孿生模型，保障在運(yùn)行的過程中有效地識別故障的發(fā)生并及時提出告警，真正實現(xiàn)智能化監(jiān)控，而不是單純地記錄畫面。在變電站實際運(yùn)行當(dāng)中，設(shè)備巡檢的作用不言而喻，必須結(jié)合機(jī)器人傳感畫面系統(tǒng)地掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，對設(shè)備實體進(jìn)行模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測和控制，在設(shè)備實體全生命周期各階段均可發(fā)揮重要作用。

因此，現(xiàn)有的變電站運(yùn)轉(zhuǎn)中必須注重機(jī)器人巡檢的有效性[4]，對于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有力的監(jiān)督，減少事故發(fā)生的隱患。同時巡檢機(jī)器人也可在出現(xiàn)設(shè)備故障時發(fā)揮作用，結(jié)合預(yù)先設(shè)計好的報警裝置及時地發(fā)出預(yù)警信號。結(jié)合數(shù)字技術(shù)的預(yù)警作用，引導(dǎo)工作人員及時介入，對運(yùn)行隱患及缺陷早發(fā)現(xiàn)、早警示、早處理，果斷地采取措施處理，避免安全事故的發(fā)生，維護(hù)變電站良好的運(yùn)行效果。

現(xiàn)階段數(shù)字孿生技術(shù)已被應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，綜合開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)一樣有助于變電站設(shè)備管理工作，有效優(yōu)化變電設(shè)備的巡檢效率，促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)揮社會運(yùn)行中的能源保障作用。因此須結(jié)合變電站對數(shù)字孿生系統(tǒng)的具體需求，結(jié)合一系列的實際情況提供完善的數(shù)字孿生系統(tǒng)設(shè)計工作，覆蓋設(shè)備全生命周期過程，發(fā)揮較好的保障效果。尤其是隨著眾多的無人值守變電站投入使用，就更加提升了數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)用價值，通過數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)用，可利用超高清可見光攝像頭和紅外熱成像儀獲取的兩類二維圖像，提取兩者的融合圖像識別故障，提高故障分類精度和目標(biāo)識別率，并利用三維點云模型構(gòu)建設(shè)備4D 模型，實現(xiàn)外形檢測和幾何形變檢測等故障識別。

因這一技術(shù)對于相關(guān)儀器的精密度要求較高，因此在實際的儀器、配件選擇上，須滿足無人值守變電站的技術(shù)要求，符合設(shè)備整體規(guī)范，必須切實做好巡視設(shè)備和識別設(shè)備異常，同時也可結(jié)合靈敏的監(jiān)控診斷功能，有效地保障工作人員對設(shè)備進(jìn)行異地監(jiān)管工作，提高工作效率，減少技術(shù)隱患。

2.4 開展智能化的巡檢工作，保障變電能力

智能化設(shè)備的運(yùn)用至關(guān)重要。變電站進(jìn)行電能技術(shù)轉(zhuǎn)化的過程中，不僅需要實際的生產(chǎn)設(shè)備，也要通過智能化監(jiān)管設(shè)備的運(yùn)用，綜合把握設(shè)備的實際運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)字孿生技術(shù)在變電站的運(yùn)作當(dāng)中具有重要的作用[5]，其有效監(jiān)控和識別技術(shù)能發(fā)揮設(shè)備管理中的輔助作用，協(xié)助工作人員準(zhǔn)確的觀察設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對于實際的生產(chǎn)安全隱患準(zhǔn)確的把握。同時，數(shù)字孿生技術(shù)也是一種較好的載體，可以此為依托，承載一系列的智能設(shè)備，促進(jìn)科技化水平的提升，保障變電站運(yùn)行中的實際效果。因此，要通過數(shù)字孿生技術(shù)做好相關(guān)的設(shè)備設(shè)施連接，實時監(jiān)管設(shè)備的先進(jìn)性，并且做到安全有效。

更長遠(yuǎn)地考慮，在變電站建立時就要做到數(shù)字技術(shù)的融合，在進(jìn)行初步設(shè)計時就要綜合管控各個具體的設(shè)計單元進(jìn)行全盤的設(shè)計。要通過數(shù)字孿生技術(shù)的強(qiáng)大功能，綜合地串聯(lián)起犀利的高精尖設(shè)備，盡量剔除人為因素的干預(yù)。在實際工作中，很多人為因素的判定都具有一定的主觀性且極耗費(fèi)人力，因此就要結(jié)合數(shù)字化設(shè)備判定，逐漸的取代人工肉眼觀察，通過精密儀器的運(yùn)行，排除人為因素的影響，提供變電設(shè)備巡檢的精度和準(zhǔn)度。因此，必須綜合數(shù)字技術(shù)選擇相關(guān)的優(yōu)質(zhì)設(shè)備，通過有效的施工和安裝方案與機(jī)器人進(jìn)行技術(shù)結(jié)合，且對于設(shè)備的選取不可一勞永逸，要進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試、試運(yùn)行、狀態(tài)監(jiān)管等一系列的技術(shù)手段，促進(jìn)設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)。

在使用的過程中也要隨時監(jiān)管設(shè)備的運(yùn)行狀況。在實際運(yùn)用時要做好設(shè)備維護(hù)工作，確保數(shù)字技術(shù)設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)揮數(shù)字技術(shù)強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，保障變電站良好的運(yùn)行狀態(tài)。此外在實際工作中，也須結(jié)合實際工作需求進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字孿生設(shè)備的使用，建立起全局監(jiān)控局面。要通過其最大限度地減少人力成本，要建立起高效運(yùn)轉(zhuǎn)的工作態(tài)勢，在實施監(jiān)管的過程中結(jié)合計算機(jī)、可見光攝像頭、紅外測溫設(shè)備等儀器，開展有效的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管工作，對于設(shè)備異常和缺陷的發(fā)展進(jìn)行有效掌控，把事故的發(fā)生消滅在萌芽狀態(tài)之中，以此維護(hù)變電工作的安全性和有效性，促進(jìn)社會建設(shè)的有序進(jìn)行，以及國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段變電站巡檢工作意義重大，必須結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，發(fā)揮較好的保障性作用，及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中問題與隱患?？梢詫崿F(xiàn)利用機(jī)器人、高清攝像機(jī)、無人機(jī)開展變電站設(shè)備多種模式的聯(lián)合巡檢，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工巡視，降低了運(yùn)維人員日常巡視工作量，提高了運(yùn)檢效率及巡視結(jié)果精準(zhǔn)性，提升了變電設(shè)備安全精益化管理，達(dá)到較好的設(shè)備統(tǒng)籌和管理效果，促進(jìn)變電站的穩(wěn)步運(yùn)行，實現(xiàn)較好的服務(wù)社會的作用。