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變電站智能巡檢機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)方案

發(fā)布時間：2021/07/20 瀏覽數(shù)量：8076

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項目背景

變電站作業(yè)人員管理制度中，為了使管理人員能夠及時了解、準(zhǔn)確掌握本崗位的生產(chǎn)動態(tài)，控制處理跑、冒、滴、漏等各類安全隱患險情，各區(qū)域?qū)嵭辛搜矙z制度，主要是通過運(yùn)行人員定期攜帶紅外熱像儀巡檢來掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并手工抄錄各個儀表的讀數(shù)。這種模式存在著許多難以克服的問題:

衡量尺度問題：運(yùn)行經(jīng)驗是確保設(shè)備安全運(yùn)行的一種技術(shù)能力，但運(yùn)行經(jīng)驗的積累過程具有單一性。人員一旦變動，就可能造成經(jīng)驗流失。這些問題造成了對運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)把握的難度，而且間接地引起了較高的管理費用。

原始數(shù)據(jù)積累問題：由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)和信息的積累不足，對事故的預(yù)防及排除無法提供有用的輔助性資料。

勞動強(qiáng)度，人工成本：機(jī)器人能大大提升工作效率，例如某運(yùn)維班管20座變電站，每月按規(guī)定要安排人工例行巡檢92次，一共要安排出工276人次。配置機(jī)器人后每月可以開展264次例行巡檢，只需要安排人員出工80人次。

另外對運(yùn)行設(shè)備的熱狀態(tài)監(jiān)測，若是人工操作操作的巡檢設(shè)備，往往會造成勞動強(qiáng)度的提升及診斷不及時等缺陷。總之，目前的紅外熱成像儀及SF6氣體撿漏技術(shù)在圖像處理技術(shù)上不斷改進(jìn)提高，但始終仍需要人為加以控制操作，操作人員的工作方便性和控制實時性仍需加強(qiáng)。

本系統(tǒng)以智能巡檢機(jī)器人為核心，整合機(jī)器人技術(shù)、電力設(shè)備非接觸檢測技術(shù)、紅外熱像智能識別技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，有效降低勞動強(qiáng)度，降低變電站運(yùn)維成本，提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動化和智能化水平。

采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行變電站巡檢，既具有人工巡檢的靈活性、智能性，同時也克服和彌補(bǔ)了人工巡檢存在的一些缺陷和不足，更適應(yīng)變電站發(fā)展的實際需求，具有巨大的優(yōu)越性，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

我公司主要開發(fā)的變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于變電站中，能夠搭載SF6氣體檢漏儀、紅外熱像儀及攝像機(jī)，在變電站內(nèi)，采用激光制導(dǎo)及視覺識別技術(shù)，定時自動從充電點出發(fā)，按照設(shè)定的路線行走，在各個監(jiān)控點采集表計讀數(shù)、設(shè)備工作溫度、SF6氣體泄漏狀態(tài)，并實時處理分析后反饋至客戶端軟件，并對機(jī)器人自身狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測并反饋?？梢詫崟r自動巡檢運(yùn)行設(shè)備工作狀態(tài)、并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出報警信號，從而使運(yùn)行人員（或通過值班調(diào)度員）能及時采取相應(yīng)的措施，確保設(shè)備運(yùn)行的安全。提高運(yùn)行人員對設(shè)備缺陷的識別能力和預(yù)見性

系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢

變電站原有設(shè)備紅外監(jiān)測方式，基本采用由運(yùn)行人員以人工巡檢方式進(jìn)行，由于使用中的不便和方法中存在缺陷，難以滿足現(xiàn)代化管理系統(tǒng)對實時性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增長的要求。

采用智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)后，可以實時自動巡檢運(yùn)行設(shè)備的溫度情況并按預(yù)先設(shè)定的預(yù)警值發(fā)出聲音報警信號，從而使運(yùn)行人員（或通過值班調(diào)度員）能及時采取相應(yīng)的措施，用減少負(fù)荷或改變系統(tǒng)運(yùn)行方式等手段，確保設(shè)備運(yùn)行的安全。提高運(yùn)行人員對設(shè)備缺陷的識別能力和預(yù)見性。具備以下優(yōu)點：

1、設(shè)備自動識別管理：對與系統(tǒng)采集的熱圖（無論自動采集還是人工采集）進(jìn)行自動識別，通過圖像配準(zhǔn)的方法識別出該熱圖能有效的設(shè)備目標(biāo)，保證溫度檢測的有效性。

2、防誤報識別系統(tǒng)：所有的溫度測量都基于有效的目標(biāo)識別，根據(jù)巡查策略可以只測量標(biāo)記過的設(shè)備，對于外界的干擾熱源自動剔除，有效的防治了誤報警的產(chǎn)生。

3、詳細(xì)設(shè)備工作狀態(tài)管理：建立所有設(shè)備以及設(shè)備部件的管理體系，在自動巡檢的同時對本紅外熱像儀巡視范圍內(nèi)的所有設(shè)備部件進(jìn)行溫度分析記錄。在報警的時候可以詳細(xì)到具體設(shè)備故障部位。

4、自動巡航：系統(tǒng)可對云臺設(shè)置預(yù)置位，并最大利用機(jī)器智能方式運(yùn)作，無需看管而自動定時啟動巡測，并保存巡檢時所采集的熱圖和記錄巡檢時的溫度信息。

5、自動預(yù)警：在系統(tǒng)巡航過程中，如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動報警，報警信息有文字信息和聲音信息，提示運(yùn)行人員具體的報警位置狀況信息，以便跟蹤故障點，確認(rèn)告警情況并排除故障。

6、自動生成報表：系統(tǒng)軟件可自動生成單幅紅外圖像的設(shè)備接點溫度分析報表；或綜合報表，即系統(tǒng)可自動記錄每次測溫時的溫度值，并生成溫度報表，以反應(yīng)該接點在某一時間段內(nèi)的溫度變化情況。

7、人工巡檢輔助識別：對特定位置，如室內(nèi)開關(guān)柜等未安裝在線式監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點可以使用手持熱像儀檢測，檢測采集的圖片自動導(dǎo)入系統(tǒng)，自動設(shè)備識別，自動生成報告。

8、紅外圖像拼接技術(shù)：采用圖像拼接技術(shù)，在人工輔助修正的情況下可以自動形成變電站設(shè)備工作狀態(tài)全景熱圖，便于工作人員對需要進(jìn)行溫度實時監(jiān)測的變電站設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注。

9、變電站設(shè)備工作狀態(tài)全景熱圖：采用紅外圖像智能識別技術(shù)，獲得所有設(shè)備在全景熱圖中的精確位置及工作溫度，位置精度最大誤差僅為2個像素點?？上驗闄C(jī)械轉(zhuǎn)動誤差導(dǎo)致的測量失誤。

10、檢測精度高：采用的紅外熱像儀本身的采樣精度比便攜式儀器的精度和分辨率高，且紅外熱像儀與高倍變焦可見光攝像機(jī)安裝在同一個云臺上，既可以保證兩個攝像頭監(jiān)視的是同一個設(shè)備位置，也解決了紅外熱像難以識別設(shè)備安裝位置的問題，便于及時判斷設(shè)備的具體過熱點，為準(zhǔn)確判斷并采取相應(yīng)措施爭取了寶貴的時間。

11、監(jiān)測重點位置、兼顧全面設(shè)備：系統(tǒng)采用預(yù)置位云臺，可以根據(jù)需要設(shè)置128個需要定時檢測的位置，在每個位置上DM60紅外熱像儀還同時可以檢測4個設(shè)備的工作狀態(tài)，所以只要將系統(tǒng)安裝在合適的位置，可以方便的檢測所有設(shè)備。

12、數(shù)據(jù)具有可對比性：系統(tǒng)能自動根據(jù)預(yù)先設(shè)計的巡檢策略，定時控制DM60紅外熱像儀轉(zhuǎn)動的各個預(yù)置位，檢測該預(yù)置位上各個設(shè)備的工作狀態(tài)，采集當(dāng)前設(shè)備的工作狀態(tài)熱圖，記錄這時設(shè)備的工作溫度，同時比較當(dāng)前設(shè)備的工作溫度是否高于預(yù)先設(shè)置的報警溫度。通過這樣的工作序列以后，系統(tǒng)可以給出所有處于巡檢策略的設(shè)備在一段時間內(nèi)每天同一時間上的溫度變化趨勢，該溫度變化趨勢結(jié)合其他在線檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如該設(shè)備的電流變化趨勢），可以極大的方便對本設(shè)備的工作狀態(tài)給出準(zhǔn)確的判斷。

13、自動位置校準(zhǔn)功能：采用圖象識別技術(shù)，自動對云臺預(yù)置位運(yùn)行誤差進(jìn)行校正，保證能正確的采集到正確的設(shè)備部件溫度狀態(tài)。

14、系統(tǒng)具備可靠性、實時性較高的優(yōu)點。采用本系統(tǒng)，自然環(huán)境不會有任何影響，無論是刮風(fēng)下雨，還是低溫寒冷都可以實現(xiàn)不間斷自動監(jiān)測，更不用擔(dān)心裝置的電源剩余量問題。

15、節(jié)省人力：采用本系統(tǒng)，由于系統(tǒng)自動化程度較高，可實現(xiàn)設(shè)備自動巡檢、自動預(yù)警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現(xiàn)場巡視次數(shù)，提高運(yùn)行人員工作效率，適應(yīng)變電站向少人或無人值班發(fā)展趨勢的需要。

16、兼容現(xiàn)有人工巡檢數(shù)據(jù)：現(xiàn)有的手持紅外熱像儀生成的數(shù)據(jù)可直接進(jìn)入本系統(tǒng)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理維護(hù)。

由此可見，采用智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，在保證設(shè)備健康運(yùn)行的同時，同時也為設(shè)備檢修重點提供了科學(xué)的依據(jù)，提高了工作效率，減少了停電的時間，也就相應(yīng)增加了設(shè)備的可用率，為電網(wǎng)安全乃至社會的穩(wěn)定提供了技術(shù)保障。

本方案采用智能巡檢機(jī)器人來替代變電站原有的人工巡檢，利用智能巡檢機(jī)器人的自主/手動巡檢、紅外測溫、圖像識別、視頻監(jiān)控、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測等功能，對變電站進(jìn)行全天候的巡檢和數(shù)據(jù)測量，以保障機(jī)器人在變電站內(nèi)能夠及時發(fā)現(xiàn)模塊等設(shè)備的安全隱患，提醒工作人員注意處理。在發(fā)生異常緊急情況時，巡檢機(jī)器人還可以作為移動式的監(jiān)控平臺，由人工手動控制到指定位置，查看設(shè)備情況，及時查明設(shè)備故障，減低人身安全風(fēng)險。

系統(tǒng)主要設(shè)計特點

1、自主知識產(chǎn)權(quán)紅外探測器

機(jī)器人系統(tǒng)的核心檢測器件已具有自主知識產(chǎn)權(quán)，本系統(tǒng)采用640×480分辨率熱像儀，有效提供對測量目標(biāo)的溫度識別效果。

2、軍用慣性制導(dǎo)技術(shù)，激光制導(dǎo)、無軌運(yùn)行、定位精確

不需要任何軌道，直接使用閥廳現(xiàn)有路面就可以快速實施巡檢監(jiān)控，無需繁瑣的工程施工。系統(tǒng)定位精度高達(dá)5毫米。

三維角度實時輸出

XYZ三軸陀螺三軸加表數(shù)據(jù)實時輸出

自動溫度補(bǔ)償、集成穩(wěn)定算法

無軌化導(dǎo)航的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：無需預(yù)埋磁條，縮短施工周期，節(jié)約系統(tǒng)成本，提高便捷性；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行可靠性高。

3、系統(tǒng)定制超大容量電池，具備超長工作時間，充滿電后連續(xù)工作時間長達(dá)9小時

4、采用領(lǐng)先的紅外熱像全景圖專利技術(shù)，有效提高測溫精確性

本系統(tǒng)使用紅外熱成像儀采集一系列紅外熱像，然后對這些紅外熱像進(jìn)行半自動空間匹配對準(zhǔn)，合成一幅包含各圖像序列信息的寬視角場景的、完整的、高清晰的紅外全景圖像，在該紅外全景圖上進(jìn)行設(shè)備位置標(biāo)識后形成變電站工作設(shè)備列表，在上述數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動巡檢過程中任意采集的紅外熱圖通過紅外圖像智能識別技術(shù)，獲得該圖中所有涉及到的設(shè)備的精確位置及工作溫度。

變電站設(shè)備智能識別系統(tǒng)通過對即時紅外熱圖在被監(jiān)測區(qū)域的紅外全景圖中進(jìn)行位置配準(zhǔn)的方法，擺脫了被監(jiān)控目標(biāo)位置的確定對云臺裝置的預(yù)置位參數(shù)及轉(zhuǎn)角參數(shù)的依賴，有效的提高在即時紅外熱圖中確定被監(jiān)控目標(biāo)位置的精度，識別誤差精度小于2個像素點，實現(xiàn)了在線式紅外監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備溫度的高精度監(jiān)測。