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    變電站智能巡檢輪式機器人解決方案

    項目概況

    1.1系統架構組成

    智能輪式巡檢機器人系統由后臺軟件系統、供電系統、通信系統、機器人系統及其他附屬設備組成。具體架構圖如下:

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    巡檢機器人系統架構圖

    本地+遠程后臺管理系統:后臺監控系統采用B/S架構,模塊化架構清晰,外部接口齊備。

    供電系統:在充電房用接觸式的充電樁進行充電,供電系統直接從主電氣室取電,充電樁輸入電壓為220V/50Hz。

    通信網絡系統:機器人通信系統采用無線數據網絡傳輸技術,在巡檢范圍內實現無線網絡的無縫隙覆蓋。

    機器人系統:巡檢機器人是本系統的核心,可沿設定路線在室內往復運行巡檢,實現巡檢區域的設備、環境監控的覆蓋巡檢。

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    GIS室巡檢機器人


    巡檢機器人

    1.2 系統主要功能

    1)紅外測溫

    通過對變電站設備區域進行劃分,并設置對應紅外檢測巡檢點,由機器人利用自身攜帶的紅外熱成像儀對一定區域內的溫度普測,以檢視域內最高溫度為目的,結合區域設備特征設置的溫度閾值進行簡單參數對比實現溫度檢測,并自動生成任務報表。當區域內出現溫度異常時,觸發相應報警。

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    機器人紅外熱成像測溫圖

    2)智能儀表識別

    儀表識別是輪式智能巡檢機器人系統的核心功能之一,通過機器人自身攜帶的可見光攝像機,完成視頻圖像的數據采集,通過自主開發的高精度圖像識別算法,對視頻數據進行智能分析處理,識別圖像內容。目前,儀表識別功能能夠準確識別變電站內避雷器、SF6氣體壓力表等各類儀表,刀閘、斷路器、隔離開關的分合狀態,變壓器、CT等充油設備的油位計和設備外觀等,并能進行表計自動讀數,從而全面掌握站內電力設備及環境的狀態信息。巡檢機器人根據智能儀表識別結果進行預警,發現設備及環境狀態異常時,自動產生報警信號,提醒運維人員及時處理異常。


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    圖像識別分析

    3)局放檢測

    智能巡檢機器人可搭載局放檢測設備,局部放電檢測設備由升降平臺和局放檢測傳感器組成,采用地電波+超聲結合的檢測技術,通過分析局部放電信號幅度及圖譜,可有效發現開關柜內部的局部放電情況,從而評估設備內部絕緣劣化程度,為設備的狀態維修提供科學的決策依據。地電波+超聲局放檢測儀能檢測并顯示當前測試信號幅值、脈沖數及嚴重程度及幅值變化趨勢,并用多種顏色來指示放電的嚴重程度。

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    局放監測示意圖

    4)巡檢功能

    A.自動巡檢

    自動巡檢是巡檢機器人按照預設規劃路徑自動巡視方式,自動巡檢的模式主要有:例行巡檢、特殊巡檢等,各種模式支持互相切換。機器人搭載高清攝像機、高靈敏紅外熱成像儀、拾音器等多種檢測設備,按照既定的規則完成區內各處的設備和儀表進行可見光拍照、表計讀數、紅外測溫及環境監測等巡檢活動將巡檢數據自動傳輸到綜合管理平臺保存,生成檢測分析報告。

    B.人工遙控巡檢

    除巡檢機器人自動巡檢外,還可以通過人工遙控巡檢的方式對機器人進行實時遙控。該項應用模式適用于運維人員以及管理單位需要對某類設備的狀態進行鎖定與監測,尤其對于在機器人自主巡檢過程中如檢測到設備、環境狀態異常并向運維人員告警時,運維人員可以在第一時間使用管理后臺的人工遙控界面或是遙控手柄,操控機器人快速到達異常設備位置,及時對異常設備進行查看并核實報警信息,以便迅速制定響應策略。

    5)實時監控和環境監測報警功能

    巡檢機器人采集的現場實時可見光視頻、熱成像視頻和現場實時音頻等信息,通過無線網絡傳輸到服務器存儲到磁盤陣列中,并且通過信息的轉發再下發到各客戶端,在后臺管理界面中呈現。

    機器人智能巡檢系統攜帶溫濕度傳感器、煙霧傳感器、光照傳感器等,可以監測變電站溫度、濕度、光照強度、煙霧參數等實時環境信息,并將信息反饋給系統后臺。同時可設置報警的限值,包括低溫、高溫報警限值,濕度報警限值,煙霧報警限值,超過限值后立即聲光報警以及在后臺中文字顯示告警,以防止由于工作人員對環境的誤判,造成生命危險。

    另一方面,機器人在巡檢過程中,通過紅外熱成像與煙霧探測器,迅速判斷是否有火情,第一時間將火情信息傳達至后臺,聯動消防系統綜合判斷,迅速定位著火點,進行消防撲救,在第一時間控制初起火情。

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    環境監測示意圖

    6)雙向語音對講

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

    7)音頻智能采集

    巡檢機器人系統搭載有高靈敏度的聲音采集設備,并隨云臺一同轉動,定向采集變壓器等電力設備的音頻信息。系統采用國際領先的音頻降噪算法和聲音識別技術,減輕環境噪音干擾,增強音頻信息識別的準確性和可靠性,同時音頻數據經過處理后進行存儲、播放。

    8)數據統計和報表輸出

    監控平臺具備對監控數據進行儲存、分析、統計、檢索的功能。

    巡檢機器人在執行完一個任務之后都會自動生成報表,運維人員可以在監控平臺根據時間、巡檢類型、任務名稱等進行檢索并查看報表。運維人員可根據需求檢索,查看,導出各類表報,包括巡檢任務報表、數據報表、報警記錄報表、環境信息報表等。

    9)預警功能

    巡檢機器人在巡檢過程中,通過數值分析、閾值對比、趨勢分析、數據庫等相關技術,對異常數據進行自動預警。預警信息通過界面告警和聲光告警兩種方式呈現,及時提醒運維人員注意。

    當后臺分析數據顯示為異常時,后臺監控軟件界面會出現告警信息列表,運維人員通過操作滾動顯示告警信息。當系統存在告警信息時,系統通過巡檢機器人告警音頻及燈光閃爍,提醒運維人員注意。

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    告警信息示意圖

    10)自動充電功能

    巡檢機器人采用蓄電池與充電房供電系統相結合的方式,保證機器人電量補給功能。同時,系統配置完善的電量分配管理措施,進行預警電量設置、實時電量監控及完善的自動充電控制邏輯,基本電量控制邏輯如下:

    優化的電池能量分配,可以保證機器人隨時有電進行工作。機器人可設定電池剩余電量作為應急備用電量。當機器人電量充足時,可按計劃完成巡檢任務,任務完成后自動返回充電,保持電池處于滿電量狀態。

    當機器人的電量達到系統設定的保護限定值時,機器人可中斷任務自動返回充電;當機器人在低電量保護狀態時,如果發生高優先級任務,機器人可用應急備用電量執行緊急任務。

    11)監控后臺功能

    巡檢機器人后臺,能夠對機器人巡檢路線進行規劃和修改,機器人按照預定路線,自動檢測目標設備運行狀況。巡檢機器人的后臺主要由實時監控、數據統計模塊、報表系統、地圖編輯、任務管理、系統設置和系統集成等組成;除了能控制機器人執行相關巡檢任務外,還有采集、統計、檢索、報表、智能分析等多種功能。

    12)系統自檢功能

    為保證機器人日常工作的開展,機器人在啟動巡檢前均會進行自檢,自檢內容包括紅外熱成像儀、高清相機、電機、云臺、內部存儲以及各種傳感器等,當上述任一模塊出現異常時,機器人能將故障信息上傳到本地監控后臺,此時自檢模塊界面上與發生異常的模塊對應的狀態欄底色變成紅色,并且本地監控后臺能進行告警,主控室的操作人員能及時查看出現異常的模塊,能夠及時處理。方便運維人員及時發現故障,減少處理時間,提高解決故障的效率。

    13)安全運行及自動避障

    通過在巡檢機器人安裝防碰撞接觸氣墊裝置、激光雷達、超聲波雷達構筑三重安全保障,遇到障礙物或人員時會自動停止,人員或障礙物移走后,自動繼續完成巡檢任務。即使在對快速飛來物體碰撞后,機器人也能及時停止,并進行系統安全報警并在明顯位置安裝有閃動警示燈,提醒人員注意。


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