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        室內軌道智能型巡檢機器人系統設計方案

        發布時間:2021/07/20 瀏覽數量:6589
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        1.1項目簡介

        本項目實現開關柜紅外測溫、局放檢測、柜面及保護裝置信號狀態指示等的全自動識別,繼保室保護屏柜壓板狀態、空開位置、電流端子狀態、裝置信號燈指示以及數顯儀表的全自動識別讀數。并且采用非接觸式式供電方式,實現24小時不間斷巡視,也可自定義周期和設備進行特殊巡視。



        1.2系統簡介

        智能巡檢監測機器人系統(含本地、遠程監控平臺)。主要包括:

        (1)軌道式智能巡檢機器人1套,包括巡檢機器人本體、高清可見光視頻監控模塊、紅外熱成像模塊、局放監測模塊、溫濕度環境監控模塊、遠程對講模塊等。

        (2)軌道系統1套,包括軌道本體、軌道連接件、吊裝組件、固定組件和限位器等。

        (3)監控平臺2套,包括本地監控平臺1套、遠程監控平臺1套。

        (4)通訊及電源系統1套,包括通訊光纖收發器、電源、配電箱、動力線纜及組件等。


        1.3系統設計目標

        本項目的實施將提高配電房、開關室、繼保室的檢修、維護效率,提高設備健康水平和運維的智能化,增加電網運行可靠性,同時保障運維人員安全,降低人工運維成本。


        1.4項目背景

        目前電力公司對于所管轄的配電房、開關室,例行巡檢每月1次,紅外測溫巡測每月1次,全部依賴于人工巡視作業。在高負荷期間和有特殊保供電要求時,須增加巡檢頻次。

        隨著近年來電網飛速發展,生產人員不足和巡檢工作量增加之間的矛盾日益突出,而運維一體化等工作在擴展業務范圍的同時也給變電運維工作提出了更高的要求,在這樣的形勢下,傳統的“人工巡檢、手動記錄”的巡視作業方式難以適應電力系統精益化、集約化的發展要求。

        目前傳統的配電房、開關室巡檢方法,主要依靠人工及少量環境監控器實現。但是由于配電房、開關室數量多,范圍廣,封閉性強,通訊不便,一旦出現突發事故,將對巡檢人員的人身安全造成極大威脅。

        此外,常用的固定式監控系統存在著一定范圍的視覺盲點, 人工巡檢配合少量環境監控器監控的方式容易因監測不到位而造成部分設備缺陷或異常發展,甚至引發設備障礙和故障,影響電網安全供電。

        相對于人工巡檢,智能巡檢機器人具有可全天候運行和對惡劣環境的適應性更強的優勢。根據預先設定的巡檢內容、時間、周期、路線等參數信息,自主啟動完成例行巡檢任務,根據報警級別、事項來源等分類存儲并實現智能告警,有效的減輕運維人員工作量,提高巡檢效率。

        人工巡檢的手段較為單一,且受制于天氣、環境等因素,由于人員技能水平存在差異,巡檢不到位而造成缺陷或異常發展形成障礙和事故的情況難以避免,人工巡檢作業的質量難以保障。

        智能巡檢監測機器人自身具有高清視頻、紅外熱圖像和聲音采集等功能,工作人員通過對信息進行綜合分析得出穩定可靠的巡視結論,判斷出設備是否安全。當發現配電房、開關室內的設備有異常情況,工作人員可在第一時間查清問題原因,并采取相應措施。



        2.1總體技術要求

        室內軌道型智能巡檢機器人監測系統主要由巡檢機器人、運載軌道系統、通訊及電源系統、監控平臺等組成。


        序號 功能 簡述
        1 移動高清視頻監控 實現配電房、開關室內實時移動可見光/高清視頻監控
        2 表計識別,自動抄表 實現電力表記的自動識別與數據統計;狀態燈、開關柄位置、箱門開閉狀態的識別。
        3 設備銹蝕、變形檢測 系統通過圖像識別及圖像對比方法,可對室內設備、緊固件進行精確定位、拍照,結合人工確認,實現銹蝕、變形分析
        4 室內照明等設備工作、土建環境狀態識別 室內滲水識別發現;室內照明設備工作狀態識別;路面積水識別發現
        5 設備工作溫度狀態監測 采用紅外熱成監測通過整個室內進行掃描式測溫,全面掌握設備溫度情況。
        6 關鍵點精確測溫 實現對母線接頭、穿墻套管等關鍵點定點測溫
        7 缺陷定點跟蹤測溫 實現對點或對區域熱缺陷進行定時定點巡檢,采集數據
        8 環境檢測 現對室內中O3、CO、CO2、SF6、溫度、濕度、煙霧、環境噪音、設備工作噪音等環境信息的監測
        9 設備自動識別 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。
        10 語音對講及現場指揮功能 定期檢修或施工的伴護功能
        11 火災檢測及應急處理 實現火情異常發現及滅火應急處理功能
        12 安防聯動及應急聯動處理 在系統告警發生后快速對室內進行巡視、排查隱患的過程;和室內其他在線監測的系統聯動,其他在線監測發現的異常聯動現場確認處理。消防聯動發現火情,后臺視頻確認,聯動滅火機器人進行處置。




        2.2系統的特點和優勢


        視覺導航技術,自動識別所有表計

        傳統的機器人巡檢是通過大量的預置位設置工作來定位所有的監測目標,需要大量的運維工作才能保證整個系統的有效運行。本系統采用的視覺導航技術,只要系統采用模糊識別算法對現場典型設備進行學習,在實施過程中內自動識別所有的設備,自動定位需要檢測的目標,極大的提高系統運行效率。



        滑觸式供電化技術


        巡檢機器人重復定位精度±2mm,運行平順無卡滯。

        24小時連續不間斷運行,無需充電等待。




        有線通訊技術,符合電網信息安全要求


        采用有線通訊方式,數據可直接接入電網公司運維管理系統,不存在因采用無線網絡通訊導致的信息安全問題。


        柜內局部放電監測技術


        系統使用機械臂式局放檢測儀檢測所有開關柜、配電柜內部放電現象,結合機器人在垂直方向2米的行程以及局放機械臂在水平方向0.25米的行程,可實現開關柜、配電柜全方位的局部放電監測。

        局放檢測方式:TEV+超聲組合。


        3D掃描技術、室內設備全方位監測


        系統采用三維掃描儀用來偵測并分析配電房、開關室中物體或環境的形狀(幾何構造)與外觀數據(如顏色、表面反照率等性質)。 采用搜集到的數據進行三維重建計算,在智能巡檢機器人系統中創建實際物體的數字模型。

        系統采用這些模型數據進行導航、識別、設備定位。系統采用這些數據同時完成室內設備的設備銹蝕、形變檢測、土建環境狀態識別。




        AR實景監測技術應用


        運維人員模擬現場實際場景實時觀測室內所有設備的運行狀態??呻S著運維人員的身體動作,查看分析任意設備的工作狀態,表計讀數。系統同時可在所有檢測對象上進行注釋及標記,輔助運維人員巡視。

        系統同時完成柜內設備溫度工作狀實景實時監測。


        智慧巡檢技術


        系統保證每天一次的全面巡檢任務,同時會自動根據巡檢結果調整其他巡檢任務,自動調整設備的巡檢頻率。例如:某塊表計讀數數值變化較大,系統自動增加該表計的監測次數,而對于長期不變的表計自動減少監測次數。對于工作狀態異常設備,系統自動增加巡檢頻率,有效的提高的系統的巡檢效率。


        室內工作環境自動監測


        智能機器人自身攜帶的環境監測模塊、高靈敏度拾音器,具備監測配電房、開關室中O3、CO、CO2、SF6、溫度、濕度、煙霧、環境噪音、設備工作噪音等環境信息。


        語音對講現場指揮功能


        智能巡檢機器人系統搭載雙向語音系統,安裝有應急廣播揚聲器和監聽麥克。用于監控中心和巡視人員進行雙向對講,實現對現場的遠程監控指揮。


        異常預警及聯動告警處置


        根據配電房、開關室的運行情況,按不同等級可發生報警:機器人本地聲光預警、監控中心聲光預警。

        當出現環境氣體達到報警參數、火情、積水異常,巡檢點設備發生異常,地質變化、通訊系統故障、機器人掉線30分鐘等異常情況時,系統都應進行報警。當工作人員確認報警信息后,系統可以解除相關報警。


        火災檢測及應急處理


        通過巡檢機器人人體搭載的高清視頻設備檢測配電房、開關室內部異常光源、煙霧情況;紅外設備識別火源,對配電房、開關室設備明火及設備內部異常溫度進行檢測,及時識別疑似火災位置,由平臺專家系統分析是否有著火點,是否需要聯動消防系統;確認著火點后,發送火災告警至本地監控平臺,同時巡檢機器人應駛離到安全距離(機器人承受最高溫度)以外觀察。

        配合氣體檢測設備,對配電房、開關室內部有害氣體進行檢測,為人員進入管廊內部進行消防或其他作業提供參考。


        360°高清視頻巡檢


        巡檢機器人安裝的360°連續轉動球型云臺,實現全方位巡檢監控。

        (1)移動高清視頻監控:1080P高清可見光相機,可實現配電房、開關室內實時移動視頻監控。機器人同時搭載的高亮紅外探照燈補光,以實現有效照明。

        (2)系統完成如下表計的識別:

        電壓表、電流表等表計指示;

        SF6氣體壓力等表計指示;

        開關、接地刀閘、貯能狀態等機械位置及電氣指示檢測;

        狀態指示燈自動識別;

        空開狀態識別;

        旋鈕開關位置識別;

        保護壓板位置判斷;

        運行人員遠程操作機器人監督現場人員操作及施工

        (3)地質沉降:巡檢機器人采用預置點標定與視頻識別相結合的方法,對配電房、開關室的基建變形、地質變化、結構縫錯位等進行檢測,有效預警可能發生的嚴重地質危害。

        (4)設備銹蝕、變形檢測:配電房、開關室設備生銹腐蝕、變形,久而久之會導致設備故障。巡檢機器人系統通過圖像識別及圖像對比方法,可對套管設備、緊固件進行精確定位、拍照,結合人工確認,實現銹蝕、變形分析,提前預警,一定程度上防止故障的發生。

        (5)漏水與積水識別:機器人系統可針對配電房、開關室中的土建滲水、地面積水情況進行識別。在正常巡檢情況下,機器人對特定的滲水泄漏點進行檢測;常規行進過程中,可采用掃描的方式進行滲水漏水檢測。


        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。


        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。


        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。


        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。


        自動生成報表功能


        系統軟件可自動生成單幅紅外圖像的設備工作溫度分析報表或綜合報表,系統可自動記錄每次測溫時的溫度值,并生成溫度報表,以反應該設備在某一時間段內的溫度變化情況。


        自動巡航功能


        系統提供多種方式的自動巡檢計劃和方案,實現完全自動化運行,實現每天多次的對設備工作狀態的巡檢、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,有效降低了運行人員的工作強度。


        自動預警功能、短信報警


        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。


        系統可設置將配電室、開關室內設備工作狀態以短信方式發送到運維人員手機中,提高系統報警的有效性和實時性。



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