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        變電站智能巡檢機器人監控系統應用技術方案

        發布時間:2021/07/20 瀏覽數量:6002
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        項目背景

        變電站作業人員管理制度中,為了使管理人員能夠及時了解、準確掌握本崗位的生產動態,控制處理跑、冒、滴、漏等各類安全隱患險情,各區域實行了巡檢制度,主要是通過運行人員定期攜帶紅外熱像儀巡檢來掌握設備的運行狀態,并手工抄錄各個儀表的讀數。這種模式存在著許多難以克服的問題:

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

        原始數據積累問題:由于設備運行狀態的原始數據和信息的積累不足,對事故的預防及排除無法提供有用的輔助性資料。

        勞動強度,人工成本:機器人能大大提升工作效率,例如某運維班管20座變電站,每月按規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。

        另外對運行設備的熱狀態監測,若是人工操作操作的巡檢設備,往往會造成勞動強度的提升及診斷不及時等缺陷??傊?,目前的紅外熱成像儀及SF6氣體撿漏技術在圖像處理技術上不斷改進提高,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。

        本系統以智能巡檢機器人為核心,整合機器人技術、電力設備非接觸檢測技術、紅外熱像智能識別技術、多傳感器融合技術、模式識別技術、導航定位技術以及物聯網技術等,能夠實現變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢和監控,有效降低勞動強度,降低變電站運維成本,提高正常巡檢作業和管理的自動化和智能化水平。

        采用機器人技術進行變電站巡檢,既具有人工巡檢的靈活性、智能性,同時也克服和彌補了人工巡檢存在的一些缺陷和不足,更適應變電站發展的實際需求,具有巨大的優越性,具有廣闊的發展空間和應用前景。

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



        系統的特點和優勢


        變電站原有設備紅外監測方式,基本采用由運行人員以人工巡檢方式進行,由于使用中的不便和方法中存在缺陷,難以滿足現代化管理系統對實時性、經濟性、安全性、可靠性和易用性等方面日益增長的要求。

        采用智能巡檢機器人系統后,可以實時自動巡檢運行設備的溫度情況并按預先設定的預警值發出聲音報警信號,從而使運行人員(或通過值班調度員)能及時采取相應的措施,用減少負荷或改變系統運行方式等手段,確保設備運行的安全。提高運行人員對設備缺陷的識別能力和預見性。具備以下優點:

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

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

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

        4、自動巡航:系統可對云臺設置預置位,并最大利用機器智能方式運作,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、自動預警:在系統巡航過程中,如發現目標設備溫度異常自動報警,報警信息有文字信息和聲音信息,提示運行人員具體的報警位置狀況信息,以便跟蹤故障點,確認告警情況并排除故障。

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

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

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

        9、變電站設備工作狀態全景熱圖:采用紅外圖像智能識別技術,獲得所有設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械轉動誤差導致的測量失誤。

        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安裝在同一個云臺上,既可以保證兩個攝像頭監視的是同一個設備位置,也解決了紅外熱像難以識別設備安裝位置的問題,便于及時判斷設備的具體過熱點,為準確判斷并采取相應措施爭取了寶貴的時間。

        11、監測重點位置、兼顧全面設備:系統采用預置位云臺,可以根據需要設置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個設備的工作狀態,所以只要將系統安裝在合適的位置,可以方便的檢測所有設備。

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

        13、自動位置校準功能:采用圖象識別技術,自動對云臺預置位運行誤差進行校正,保證能正確的采集到正確的設備部件溫度狀態。

        14、系統具備可靠性、實時性較高的優點。采用本系統,自然環境不會有任何影響,無論是刮風下雨,還是低溫寒冷都可以實現不間斷自動監測,更不用擔心裝置的電源剩余量問題。

        15、節省人力:采用本系統,由于系統自動化程度較高,可實現設備自動巡檢、自動預警、自動輸出報表等功能。減少了人員到現場巡視次數,提高運行人員工作效率,適應變電站向少人或無人值班發展趨勢的需要。

        16、兼容現有人工巡檢數據:現有的手持紅外熱像儀生成的數據可直接進入本系統,數據統一管理維護。

        由此可見,采用智能巡檢機器人系統,在保證設備健康運行的同時,同時也為設備檢修重點提供了科學的依據,提高了工作效率,減少了停電的時間,也就相應增加了設備的可用率,為電網安全乃至社會的穩定提供了技術保障。


        本方案采用智能巡檢機器人來替代變電站原有的人工巡檢,利用智能巡檢機器人的自主/手動巡檢、紅外測溫、圖像識別、視頻監控、環境參數監測等功能,對變電站進行全天候的巡檢和數據測量,以保障機器人在變電站內能夠及時發現模塊等設備的安全隱患,提醒工作人員注意處理。在發生異常緊急情況時,巡檢機器人還可以作為移動式的監控平臺,由人工手動控制到指定位置,查看設備情況,及時查明設備故障,減低人身安全風險。




        系統主要設計特點

        1、自主知識產權紅外探測器

        機器人系統的核心檢測器件已具有自主知識產權,本系統采用640×480分辨率熱像儀,有效提供對測量目標的溫度識別效果。

        2、軍用慣性制導技術,激光制導、無軌運行、定位精確

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

        三維角度實時輸出

        XYZ三軸陀螺三軸加表數據實時輸出

        自動溫度補償、集成穩定算法

        無軌化導航的優勢主要表現為:無需預埋磁條,縮短施工周期,節約系統成本,提高便捷性;環境適應性強,運行可靠性高。

        3、系統定制超大容量電池,具備超長工作時間,充滿電后連續工作時間長達9小時



        4、采用領先的紅外熱像全景圖專利技術,有效提高測溫精確性

        本系統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行半自動空間匹配對準,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行設備位置標識后形成變電站工作設備列表,在上述數據基礎上,系統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,獲得該圖中所有涉及到的設備的精確位置及工作溫度。

        變電站設備智能識別系統通過對即時紅外熱圖在被監測區域的紅外全景圖中進行位置配準的方法,擺脫了被監控目標位置的確定對云臺裝置的預置位參數及轉角參數的依賴,有效的提高在即時紅外熱圖中確定被監控目標位置的精度,識別誤差精度小于2個像素點,實現了在線式紅外監控系統對設備溫度的高精度監測。


        5、設備自動識別管理功能

        對于系統采集的熱圖進行自動識別,通過圖像配準的方法識別出該熱圖包含的有效設備目標,保證溫度監測的有效性。

        6、詳細設備工作狀態管理功能

        建立所有設備以及設備部件的管理體系,在自動巡檢的同時對本紅外熱像儀巡視范圍內的所有設備部件進行溫度分析記錄。在報警的時候可以詳細到具體設備故障部位。

        7、防誤報識別功能

        所有的溫度測量都基于有效的設備識別,根據巡查策略可以只測量標記過的設備,對于外界的干擾熱源自動剔除,有效的防止了誤報警的產生。


        8、高維圖像識別技術

        100%表計識別率,采用的矩陣模式的數學模型,解決由于光線、所處的位置等諸多原因導致的讀表失敗,有效的提供了表計識別率。



        9、卓越的創新能力

        結合智能巡檢機器人工作特點,開展的諸多科技項目的研究,例如:

        《三光譜智能巡檢機器人系統》 科技項目申請書及可行性研究

        《蝸桿式垂直導軌智能巡檢機器人系統》 科技項目申請書及可行性研究

        基于高溫度分辨率智能巡檢機器人對GIS設備內部發熱實時監測的研究

        智能巡檢機器人對主變漏油狀態監測研究

        SF6氣體檢漏儀型智能巡檢機器人系統研究

        智能巡檢機器人系統設備狀態監測數據云存儲技術應用研究





        巡檢結果瀏覽

        『系統導航』—『巡檢結果確認』—『巡檢結果瀏覽』提供執行的巡檢結果瀏覽功能。


        巡檢日志顯示各巡檢任務巡檢的開始和結束時間、巡檢類型、結束動作、任務狀態等信息。



        步驟:

        1)界面左側樹形列表中勾選需要查詢的一次設備;

        2)用戶通過輸入查詢時段范圍;

        3)點擊『查詢』按鈕實現查詢將顯示所有的巡檢結果記錄,在下方頁面將顯示所有要搜索的巡檢信息(如巡檢時間、所在區域、間隔、一次設備、點位名稱、方位、相別、識別結果、告警等級、告警狀態);

        4)雙擊選擇需要查看的某條巡檢結果記錄;

        5)顯示該巡檢設備的抓圖;

        6)在巡檢結果記錄中勾選記錄目條前□選擇需要導出的記錄;

        7)點擊界面右上方的導出按鈕,保存為.xls文件。

        其他各類儀表巡檢結果報告示圖如下:


        圖 油位計巡檢結果報告


        圖   SF6儀表巡檢結果報告


        圖  刀閘巡檢結果報告

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