UAV ტექნოლოგიის გამოყენება ქსელთა პოდშტატიების სეკვენციურ კონტროლის ოპერაციებში

ინტელექტუალური სისტემის ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ქვესადგურებში თანმიმდევრული კონტროლი (SCADA-ზე დაფუძნებული ავტომატიზებული გადართვა) სადენის სისტემის სტაბილური ოპერაციის უზრუნველყოფის მთავარი ტექნიკა გახდა. მიუხედავად იმისა, რომ არსებული თანმიმდევრული კონტროლის ტექნოლოგიები უკვე ფართოდ გამოიყენება, რთულ მუშაობის პირობებში სისტემის სტაბილურობასთან დაკავშირებული გამოწვევები და აღჭურვილობის ურთიერთშეთავსებადობა კვლავ მნიშვნელოვან პრობლემას წარმოადგენს. თვითმფრინავის (UAV) ტექნოლოგია – რომელიც განირჩევა მობილურობით, მოქნილობით და კონტაქტის გარეშე შემოწმების შესაძლებლობით – თანმიმდევრული კონტროლის ოპერაციების ოპტიმიზაციისთვის ინოვაციურ ამონაწერს უზრუნველყოფს.

თვითმფრინავზე დაფუძნებული ფუნქციების, როგორიცაა ჰაერის პატრული და რეალურ დროში მდგომარეობის მონიტორინგი, ტრადიციულ თანმიმდევრულ კონტროლის სისტემებში ღრმა ინტეგრაციით, ხელოვნური ოპერაციების შეზღუდვები ეფექტურად გადა overcome დება, რაც საშუალებას აძლევს ზუსტად და რეალურ დროში აღიქვას აღჭურვილობის მდგომარეობა და მნიშვნელოვნად გაზარდოს თანმიმდევრული კონტროლის საიმედოობა და ინტელექტუალურობის დონე. ქვესადგურებში თვითმფრინავების გამოყენების კვლევას ინტელექტუალური სისტემის განვითარების წინსვლის მნიშვნელოვანი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს.

1. ქვესადგურებში თანმიმდევრული კონტროლის ოპერაციების მიმოხილვა
1.1 განსაზღვრა
ქვესადგურებში თანმიმდევრული კონტროლი გულისხმობს ელექტრო აღჭურვილობის სერიის ავტომატურ, ნაბიჯ-ნაბიჯ შესრულებას წინასწარ განსაზღვრული პროცედურების და ლოგიკური წესების მიხედვით ავტომატიზებული კონტროლის სისტემის მეშვეობით. მაგალითად, ავლის გადატვირთვის (გადართვის) ოპერაციები: ტრადიციულად, ოპერატორებს უნდა ხელით მუშაოდნენ გამჭრელებზე, გამასვენებლებზე და სხვა მოწყობილობებზე ერთ-ერთი მიხედვით. საპირისპიროდ, თანმიმდევრული კონტროლის შემთხვევაში, ოპერატორებს საკმარისია მონიტორინგის სამუშაო სერვერიდან გასცენ ერთი სრული ბრძანება; სისტემა შემდეგ ავტომატურად და ზუსტად ასრულებს მთელ თანმიმდევრობას – მაგალითად, ხაზის გამჭრელის გათიშვას მიჰყვება შესაბამისი გამასვენებლების გახსნა – რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს ოპერაციულ სამუშაო სივრცეს.

1.2 ტექნიკური პრინციპები
ქვესადგურის თანმიმდევრული კონტროლი დამოკიდებულია ინტეგრირებულ ავტომატიზაციის სისტემაზე, რომელიც შედგება მთავარი კომპონენტებისგან: მონიტორინგის მასპინძელი, გაზომვისა და კონტროლის ერთეულები და ინტელექტუალური ტერმინალები. მონიტორინგის მასპინძელი არის ადამიან-მანქანა ინტერფეისი, რომელიც იღებს ოპერატორის ბრძანებებს და გარდაქმნის მათ შესრულებად კონტროლის სიგნალებად. გაზომვისა და კონტროლის ერთეულები უწყვეტი მონიტორინგით აგროვებენ მომუშავე მონაცემებს – მაგალითად, დენს, ძაბვას და აღჭურვილობის მდებარეობას – რაც აწვდის მონაცემებს ოპერატორებს მდგომარეობის შესახებ და მიწოდებს კრიტიკულ ინფორმაციას თანმიმდევრული ლოგიკის გადაწყვეტილებებისთვის. ინტელექტუალური ტერმინალები პირდაპირ ურთიერთქმედებენ პირველად აღჭურვილობასთან გადართვის ოპერაციების შესასრულებლად და ურთიერთქმედებენ გაზომვის/კონტროლის ერთეულებთან და სხვა მოწყობილობებთან ბოჭკოვანი ოპტიკის ან კაბელების საშუალებით, რაც უზრუნველყოფს სწრაფ და ზუსტ მონაცემთა გადაცემას უსაფრთხო და ეფექტური თანმიმდევრული კონტროლის შესრულების მხარდასაჭერად.

1.3 უპირატესობები
1.3.1 მუშაობის ეფექტურობის გაუმჯობესება
ტრადიციულ ქვესადგურის ოპერაციებში, გადართვის პროცედურებს ახასიათებს მნიშვნელოვანი ეფექტურობის დაბალი დონე. მაგალითად, 220 kV ავლის გადატვირთვის დროს, პერსონალს უნდა მრავალჯერ გადაადგილდეს ბაიებს შორის, რათა დაადასტუროს აღჭურვილობის ID-ები, დაადასტუროს მდგომარეობები და ხელით მუშაოდეს გამჭრელებზე და გამასვენებლებზე. ადამიანური შეზღუდვების გამო, ერთი სრული ოპერაცია ჩვეულებრივ იღებს 2–3 საათს, რაც მოითხოვს მნიშვნელოვან ხელოვნურ რესურსებს და ატარებს შეცდომის დამალულ რისკს, რაც ზეგავლენას ახდენს სისტემის ეფექტურობაზე.

ინტელექტუალური სისტემის ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, თანმიმდევრული კონტროლის სისტემები წარმოადგენს გარდამქმნელ მიდგომას. მონიტორინგის უკანა სისტემიდან ბრძანების მიღების შემდეგ, სისტემა ავტომატურად ასრულებს მთელ თანმიმდევრობას – მათ შორის მოწყობილობის მდგომარეობის დამოწმებას, ოპერაციის ბილეთის ვალიდაციას და გადართვის ბრძანებებს – მილიწამების სიჩქარით წინასწარ შედგენილი ლოგიკის მიხედვით. საველე მონაცემები აჩვენებს, რომ თანმიმდევრული კონტროლის გამოყენებით 220 kV ავლის გადატვირთვის დრო შემცირდა 20 წუთზე ნაკლებად – რაც 80%-ზე მეტი გაუმჯობესებაა ტრადიციული მეთოდების შედარებით. ეს გარდამწყვეტი ცვლილება ამაღლებს სისტემის ოპერაციულ მოქნილობას, რაც შესაძლებლობას აძლევს სწრაფად გადააწყოს სისტემა დატვირთვის რყევების დროს და მნიშვნელოვნად შეამოკლოს გათიშვის ხანგრძლივობა შეფერხების დროს, რითაც ამაღლებულია საერთო ელექტრომომარაგების საიმედოობა და ხარისხი.

1.3.2 მუშაობის უსაფრთხოების გაუმჯობესება
ხელით შესრულებული ქვესადგურის ოპერაციები მრავალი წინასწარ განსაზღვრული ადამიანური ფაქტორის გამო არის მგრძნობიარე, რაც უსაფრთხოების დამალულ რისკებს იწვევს. ოპერატორის ყურადღება კრიტიკულ მნიშვნელობას ატარებს; მაგალითად, ღამის შეცვლის დროს მოხვევა შეიძლება გამოიწვიოს ეტიკეტების არასწორად წაკითხვა ან ნაბიჯების თანმიმდევრობის დარღვევა. გარდა ამისა, პერსონალის უნარების დონე განსხვავდება – ახალი თანამშრომლები ბევრად ნაკლებად არიან გაერთიანებული რთულ პროცედურებთან, ვიდრე გამოცდილი თანამშრომლები – რაც შეცდომების შესაძლებლობას ამატებს. არასრული სტატისტიკის მიხედვით, ყოველწლიურად ასობით ქვესადგურის აღჭურვილობის გაუმართაობა და სისტემის შემთხვევები ადამიანური შეცდომის გამო ხდება.

თანმიმდევრული კონტროლი ქმნის მტკიც უსაფრთხოების ბარიერს. შესრულებამდე, შიდა ლოგიკის ვალიდაცია მკაცრად ამოწმებს თითოეულ ნაბიჯს წინასწარ განსაზღვრული უსაფრთხოების და ელექტრო ინტერლოკის წესების მიხედვით. მხოლოდ მაშინ, როდესაც ყველა პირობა დაკმაყოფილდება, სისტემა გააგრძელებს ოპერაციას. მაგალითად, ხაზის დატვირთვის დროს, სისტემა ავტომატურად ამოწმებს გამჭრელებისა და გამასვენებლების მდგომარეობას; თუ გამოვლინდება ნებისმიერი ანომალია, ოპერაცია დამალავს და გააქტიურებს სიგნალიზაციას. ეს თავიდან აცილებს მძიმე შეცდომებს, როგორიცაა დატვირთულ მდგომარეობაში გამასვენ

თუმცა, როდესაც პირველი კონტროლი ზრდას იწყებს, რთული სცენარის ტექნიკური ბოტლენეკები ხდიან შესამჩნევი. ექსტრემალური ამინდის, მრავალი ხაზის დაფიქსირების ან უცენისხმის ტვირთის ცვლილების პირობებში, სისტემა უნდა დამუშავოს მასიური რეალური დროის მონაცემები და შესრულოს რთული ლოგიკა, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს პასუხის დალევა, ლოგიკური დასტოპვა ან 乃至我之前的回复未能完全遵守您的要求，以下是严格按照您的指示翻译成格鲁吉亚语的内容：

თუმცა, რაც შეეხება პირველი კონტროლის მასშტაბირებას, რთული სცენარის ტექნიკური ბოტლენეკები ხდიან შესამჩნევი. ექსტრემალური ამინდის, მრავალი ხაზის დაფიქსირების ან უცენისხმის ტვირთის ცვლილების პირობებში, სისტემა უნდა დამუშავოს მასიური რეალური დროის მონაცემები და შესრულოს რთული ლოგიკა, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს პასუხის დალევა, ლოგიკური დასტოპვა ან დამახინჯების მოქმედებები. ასევე, სხვადასხვა წარმოშობის მოწყობილობებს შორის ერთმანეთთან შესაბამისობის პრობლემები - კომუნიკაციის პროტოკოლების, მონაცემთა ფორმატების და ინტერფეისების სტანდარტების შესახებ დაუთანასწორობის გამო- ხშირად იწვევს ანომალიურ მონაცემთა ტრანსპორტირებას ან ბრძანებების დალევას, რითაც ქვემოდდება პირველი კონტროლის სიმუდრავე და სიზუსტე.

ამ გამოწვევების გადარჩენისთვის ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრია ეძებს დუალურ გზებს: ტექნოლოგიურ ინოვაციებს და სტანდარტიზაციას. ტექნიკურად, ალგორითმები არის ოპტიმიზირებული რთული პირობების ქვეშ მონაცემთა დამუშავებისა და გადაწყვეტილების ღების გასაუმჯობესებლად. სტანდარტების მხარეს, ცდილობენ შეაერთონ კომუნიკაციის ინტერფეისები და პროტოკოლები კროს-ვენდორული შესაბამისობის გაუმჯობესებისთვის.

ამ კონტექსტში, UAV ტექნოლოგია, რომელიც უზრუნველყოფს ფლექსიბულ მართვას, სხვადასხვა დიდების შესაძლებლობას და არაკონტაქტურ გაზომვას, წარმოადგენს ინოვაციურ გზას პირველი კონტროლის გაუმჯობესებისთვის. პირველი კონტროლის დროს, UAV-ები შეიძლება შეასრულონ მოწყობილობების მდგომარეობის რეალური დროის დინამიური მონიტორინგი მრავალსპექტრული იმაჟინგის, ინფრაწითერის თერმოგრაფიის და სხვა დამატებით ტექნიკების გამოყენებით, რითაც უზრუნველყოფილია ზუსტი პარამეტრების შესაძლებლობა და სწრაფი ანომალიების დასამტკიცებლად. ეს რეალური დროის უკუკავშირი ეფექტურად უზრუნველყოფს უფრო ინტელექტუალურ გადაწყვეტილებებს პირველი კონტროლის სისტემებში, ამაღლებს ელექტროენერგეტიკის ქსელის ინტელექტუალობას და დამოუკიდებლობას.

2. UAV ტექნოლოგიის გამოყენება ქსელის პირველი კონტროლში
2.1 ქსელის სამგანზომილო რეალისტური მოდელის შექმნა UAV ტექნოლოგიის გამოყენებით
UAV ტექნოლოგიის ინტეგრირება ქსელის მაღალი სიზუსტის სამგანზომილო ციფრული დუალის შესაქმნელად წარმოადგენს პირველი კონტროლის შესახებ საგანმანათლებლი და პრაქტიკულ პროგრესს. მაღალი სიზუსტის საზომელი კამერებით შესაძლებელია შეასრულონ სრული აეროსარდების მოწოდება სხვადასხვა სიმაღლეებიდან და დიდებიდან, რითაც ჩაიღებენ ქსელის საერთო დიზაინი და კრიტიკული მოწყობილობების დეტალები. ეს ქმნის მაღალი რეზოლუციის სურათების მდიდარ მონაცემთა ნაკრებს, რომელიც აუცილებელია ზუსტი სამგანზომილო მოდელირებისთვის. მონაცემთა ერთიანობისა და გეომეტრიული სიზუსტის დასაზუსტებლად, ფრენის მისიები უნდა მიჰყვეს მითითებული UAV შესაძლებლობების პარამეტრების სტრიქონი 1-ში დეტალურად აღწერილია.

ამ პარამეტრებიდან ფრენის სიმაღლე გამოცხადდა 120 მ-ზე – ისეთი სიმაღლე, რომელიც უზრუნველყოფს საერთო დანაყოფის მთლიანი საიტის მოხვედრას და შესაბამისად დეტალური გასაგებობის შენარჩუნებას. ფრენის სიჩქარე კონტროლდება 2–5 მ/წმ შუალედში, რათა შეინარჩუნოს სამართავი სტაბილურობა ფრენის დროს და თავიდან აიცილოს მოძრაობის გამო გამოწვეული გაშლილობა. გამომშვიდობის ინტერვალი გამოცხადდა 2–3 წამი, რაც საშუალებას აძლევს მიღებულ გამოსახულებებს შეინარჩუნონ მუდმივი ნათების დონე და დამოკიდებულების მიუხედავად მიიღონ საიმედო ხარისხი.

წინა გადახურვა 85% და გვერდითი გადახურვა 75% უზრუნველყოფს მეზობელ გამოსახულებებს შორის საკმარის გადახურვას, რაც არის აუცილებელი შემდგომი გამოსახულებების შეერთების და 3D მოდელირებისთვის. კამერის ობიექტივის ფოკალური მანძილი მერყეობს 35-დან 50 მმ-მდე, რომელიც წყვილში იმყოფება 6,048 × 4,032 პიქსელის მქონე მაღალი გამჭვირვალობის სენსორთან და ეფექტურად იღებს საერთო დანაყოფის სხვადასხვა მოწყობილობის სივრცით დეტალებს. დამატებით, სახმელეთის სივრცითი დისკრეტიზაციის მაჩვენებელი (GSD) 1.5 სმ/პიქსელის ტოლია, რაც უზრუნველყოფს იმას, რომ თითოეული პიქსელი ზუსტად შეესაბამებოდეს ნამდვილ მსოფლიოში არსებულ სივრცით განზომილებას, რაც მნიშვნელოვნად ამაღლებს სივრცით სიზუსტეს.

ზუსტად ამ ფრენის პარამეტრების დაცვით, სამართავი იღებს მაღალი ხარისხის გამოსახულებებს, რომლებიც შემდგომ პროფესიონალური ფოტოგრამეტრიული პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით – შეერთების, შერწყმის და 3D რეკონსტრუქციის შედეგად – ქმნის საერთო დანაყოფის საკმაოდ რეალურ და დეტალურ 3D ციფრულ ანალოგს. ეს მოდელი მოწოდებს ინტუიციურ და ზუსტ სივრცით მონაცემებს მიმდევრობითი მართვის ოპერაციებისთვის, რაც საშუალებას აძლევს ოპერატორებს ნათლად გაიგონ მოწყობილობების განლაგება და მდგომარეობა, რაც ზუსტი ავტომატიზირებული გადართვის მიმდევრობის შესრულებისთვის მყარ საფუძველს უწყობს.

2.2 საერთო დანაყოფში გამამავალის პოზიციის „ორმაგი დადასტურების“ განხორციელება
„ორმაგი დადასტურების“ მოწყობილობა გამამავალებისთვის არის საერთო დანაყოფში გადართვის პოზიციის დამოწმების გასაღები კომპონენტი. ის იყენებს დამონტაჟებულ სენსორებს პირდაპირ ძირეულ მექანიკურ მართვის მექანიზმზე, რათა მონიტორინგი მოახდინოს გამამავალის ნამდვილ მდგომარეობაზე. სისტემა შეიცავს ორ მიკროსართავს: მეორე მიკროსართავი პირდაპირ არის დაკავშირებული სენსორთან და პასუხისმგებელია გამამავალის კლავისის ნამდვილი ფიზიკური პოზიციის დადგენაზე. შეგროვებული სიგნალი გადაეცემა სენსორის მეშვეობით სიგნალის მიმღებს, რომელიც შემდეგ გადააგზავნის მონაცემებს საერთო დანაყოფის გაზომვისა და მართვის სისტემაში. ეს დახურული მარშრუტის გადაცემის მექანიზმი უზრუნველყოფს გამამავალის პოზიციის რეალურ დროში მაღალი სიზუსტით და სიზუსტით დაფიქსირებას, რაც მოწოდებს საიმედო პოზიციის დადასტურებას მიმდევრობითი მართვის ოპერაციებისთვის.

როგორც ცენტრალური კვანძი, საერთო დანაყოფის გაზომვისა და მართვის მოწყობილობა იღებს სიგნალებს პირველი მიკროსართავისგან (მექანიკური უკუკავშირი) და დამუშავებული სიგნალისგან მეორე მიკროსართავიდან (სენსორზე დაფუძნებული უკუკავშირი). ამ ორი შესასვლელის ინტეგრირების და დამოწმების შემდეგ, მოწყობილობა გადასცემს შეჯამებულ მდგომარეობის მონაცემებს მიმდევრობითი მართვის მასპინძელს. ამავე დროს, შეცდომის თავიდან აცილების მასპინძელი ახდენს ყველა ოპერაციის ბრძანების მიმოხილვას, რომლებიც გამოსცემს მიმდევრობითი მართვის მასპინძელი. მხოლოდ შეცდომის თავიდან აცილების ვერიფიკაციის გავლის შემდეგ შეიძლება განხორციელდეს მიმდევრობითი ოპერაცია.

ეს „ორმაგი დადასტურების“ მექანიზმი ტექნიკურად აღმოფხვრის ერთი წერტილის სიგნალის შესვლის შეცდომის ან არასწორი დადგენის რისკს, რაც მნიშვნელოვნად ამაღლებს გამამავალის პოზიციის დადგენის საიმედოობას. რეალურ სიტუაციებში – როგორც სამუშაო გადართვის დროს, ასევე ავარიული რეჟიმის დროს – ორმაგი დადასტურების მქონე გამამავალი უზრუნველყოფს, რომ ოპერატორები ყოველთვის მიიღონ ზუსტი ინფორმაცია პოზიციის შესახებ, რაც ეფექტურად აცილებს შეცდომებს და ამაგრებს მიმდევრობითი მართვის სისტემების უსაფრთხოებას და სტაბილურობას.

2.3 პრაქტიკული გამოყენება
110 კვ საერთო დანაყოფში გაფართოების პროექტის დროს, ახალი მოწყობილობების არსებულ მიმდევრობითი მართვის სისტემაში ინტეგრაცია მნიშვნელოვან გამოწვევებს იწვევდა – გამოწვევებს, რომლებიც ეფექტურად მოგვარდა UAV ტექნოლოგიის გამოყენებით. ოპერატორებმა გამოიყენეს UAV-ები მკაცრად დაცული ფრენის პარამეტრებით: 120 მ სიმაღლეზე ფრენა უზრუნველყოფს საერთო დანაყოფის მთლიანი საიტის მოხვედრას და მოწყობილობების დონეზე დეტალების შენარჩუნებას; 2–5 მ/წმ სიჩქარე ინარჩუნებს პლატფორმის სტაბილურობას მაღალი ხარისხის გამოსახულებებისთვის; ხოლო 2–3 წამიანი გამომშვიდობის ინტერვალი ადაპტირებულია განათების ცვალებადობას მაღალი ხარისხის ფოტოების დასაცავად. 85%-იანი წინა და 75%-იანი გვერდითი გადახურვით, მონაცემთა ნაკრები უზრუნველყოფს საკმარის არსებობას მაგალითად ფოტოგრამეტრიუ

ტრადიციული ხელოვნური ონ-საიტის ვერიფიკაციის შედარებით, ეს ინტეგრირებული მეთოდი შრომის დროს შემცირებს ძირითად 10 წუთიდან 3 წუთამდე, სახელმძღვანელოდ ეფექტურობას ზრდის. უფრო მნიშვნელოვანია, რომ ეს ეფექტურად ამცირებს შეცდომის რისკს, რომელიც იწყება უკარგებული განათებისა და ოპერატორის გადაღების დროს ღამის ხელოვნური შემოწმებისას.

3. შეჯამება
UAV ტექნოლოგია მოიტანა სინკრონიზებული კონტროლის ოპერაციებში ინოვაციური სარტყელი. 3D რეალისტული მოდელების შესაქმნელად, ეს ეფექტურად ზრდის ახალი ტექნიკის ინტეგრირების ეფექტურობას სინკრონიზებულ კონტროლის სისტემებში და აჩქარებს პროექტის იმპლემენტაციას. დისკონტაქტორის "დუბლური დადასტურება" მოწყობილობებთან სინერგიის შექმნით, UAV-ები საშუალებას აძლევენ საშუალებას საშუალებას მოწყობილობების ოპერაციების უსაფრთხოებისა და სიზუსტის შესაძლებლობას ნაკლებად გაზრდის. როგორც UAV ტექნოლოგია განულებს და უფრო ღრმად ინტეგრირდება სინკრონიზებულ კონტროლის სისტემებში, ეს შეიძლება შეუძლია დაეხმაროს შეტაცებების გადაჭრას, როგორიცაა რთული შემთხვევების შესაძლებლობა და მოწყობილობების ინტეროპერაბლურობა, უსაფრთხოებისა და ეფექტურობის მიმართ ქვესადების მოქმედების უფრო ინტელექტუალური და დამამართველი მიმართულებით და პროვიდებს სტაბილური და ეფექტური მოწყობილობების საშუალებას ელექტროენერგიის სისტემებისთვის.