Αυτοματοποίηση Ελέγχου Υποσταθμίων: Πώς τα Ρομπότ ενισχύουν την Αξιοπιστία και Μειώνουν τους Λογαριασμούς

1. Πληροφορίες για το Έργο και Ανάγκη Έρευνας και Ανάπτυξης

Με την πρόοδο της τεχνολογίας και την εμβάθυνση των μεταρρυθμίσεων στο σύστημα παροχής ρεύματος, η επίπεδο αυτοματοποίησης των συστημάτων παροχής ρεύματος έχει βελτιωθεί σημαντικά. Οι υποσταθμοί εξελίσσονται προς τα μοντέλα λειτουργίας "χωρίς προσωπικό" ή "με λιγότερο προσωπικό". Σήμερα, οι υποσταθμοί εξαρτώνται κυρίως από τις λειτουργίες "Τεσσάρων Τηλε-Λειτουργιών" (Τηλεμέτρηση, Τηλεσημαντικό, Τηλεκατεύθυνση, Τηλερύθμιση) και τα συστήματα SCADA για την παρακολούθηση των ηλεκτρικών σημάτων των εξοπλισμών. Ωστόσο, αυτή η παραδοσιακή προσέγγιση δεν μπορεί να επιτευχθεί η πραγματικοποίηση της πραγματικού χρόνου ανίχνευσης και επίγνωσης της φυσικής κατάστασης των εξοπλισμών στο χώρο (όπως εμφάνιση, θερμοκρασία, ανωμαλίες ήχου κλπ.).

Το τρέχον μοντέλο λειτουργίας και συντήρησης έχει σαφείς ελλείψεις: όταν συμβαίνει μια ανωμαλία σε έναν υποσταθμό, οι διαχειριστές πρέπει πρώτα να ειδοποιήσουν τις ομάδες επιχειρήσεων των μακρινών υποσταθμών να μετακινηθούν στο χώρο και στη συνέχεια να οργανώσουν την επισκευή. Αυτή η διαδικασία καθυστερεί σημαντικά την εξάλειψη των παραλείψεων, επηρεάζοντας την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος και την ποιότητα της υπηρεσίας. Επιπλέον, η παραδοσιακή μακρινή οπτικοακουστική παρακολούθηση υλοποιεί μόνο την ψηφιακή μεταφορά ήχου και εικόνας, χωρίς να διαθέτει δυνατότητες νοηματικής ανάλυσης, και είναι περιορισμένη από τη σταθερή οπτική άποψη των μοναδικών κάμερων και την περιορισμένη διαθέσιμη δικτυακή πλάτος, κάνοντας δύσκολη τη μαζική εφαρμογή.

2. Συνολική Δομή Συστήματος Ρομπότ

Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί μια διπλή δομή "Βάση-Κινητός Αντιπρόσωπος" για την επίτευξη συντονισμένης μακρινής παρακολούθησης και επιθεώρησης στο χώρο.

2.1 Σύστημα Βάσης

Το σύστημα βάσης είναι εγκατεστημένο στο κέντρο μακρινής παρακολούθησης και λειτουργεί ως το κύριο πυρήνας ανθρώπινης-μηχανής αλληλεπίδρασης και εντολών του συνόλου του συστήματος.

2.2 Σύστημα Κινητού Αντιπροσώπου (Σώμα Ρομπότ)

Ο κινητός αντιπρόσωπος είναι ένα νοηματικό τερματικό που εκτελεί επιθεωρητικές εργασίες στο χώρο, διαθέτοντας υψηλό βαθμό αυτονομίας και προσαρμοστικότητας στο περιβάλλον.

• Σχεδιασμός Κινητής Βάσης: Χρησιμοποιεί δομή διαφορικής οδηγίας τεσσάρων τροχών. Οι δύο μπροστινοί τροχοί είναι ανεξάρτητα οδηγούμενοι, κάθε ένας με ξεχωριστό μοτέρ, παρέχοντας ευέλικτη διαφορική στροφή. Οι δύο πίσω τροχοί είναι περιστρεφόμενοι. Αυτή η δομή παρέχει πλεονεκτήματα όπως καλή σταθερότητα ευθείας κίνησης, μικρό ακτίνα στροφής (μπορεί να περιστρέφεται γύρω από το κέντρο των μπροστινών τροχών), ισχυρή προσαρμοστικότητα στις οδούς, χωρίς παράκαμψη, και απλή, αξιόπιστη δομή.
• Υποσύστημα Κίνησης: Το πυρήνα του υλικού είναι μια κάρτα PC104, εξοπλισμένη με κάρτα έλεγχου κίνησης PCL-839 και οδηγούς μοτέρ. Αυτό το υποσύστημα είναι υπεύθυνο για όλες τις κινητικές συμπεριφορές του ρομπότ. Λαμβάνοντας εντολές από τον επίπεδο προγραμματισμού και ενσωματώνοντας το μοντέλο δυναμικής του οχήματος, ακριβώς διασπά τις εντολές ταχύτητας σε κάθε οδηγό μοτέρ, επιτυγχάνοντας ομαλό και ακριβή έλεγχο κίνησης.
• Υποσύστημα Εκτέλεσης Εργασιών: Λειτουργεί ως τα "αισθήματα" και "χέρια" του ρομπότ. Κύριες λειτουργίες περιλαμβάνουν:
• Συλλογή Δεδομένων: Ενσωματώνει CCD κάμερα ορατού φωτός, θερμοεικονογράφη και υψηλότερης απόδοσης κατευθυνόμενο μικρόφωνο (MEMS) για τη συλλογή εικόνας (ορατού και θερμοεικονογράφη) και δεδομένων ήχου από τον εξοπλισμό ρεύματος.
• Αυτόματη Φόρτωση: Έχει τη δυνατότητα να επιστρέφει αυτόματα στο σημείο φόρτωσης για φόρτωση, εξασφαλίζοντας 7x24 ώρες αναλοιπή λειτουργία.

3. Κύριες Τεχνολογίες και Υλοποίηση Λειτουργιών

3.1 Νοηματική Πραγματικού Χρόνου Τεχνολογία Προγραμματισμού Μονοπατιών

• Παγκόσμιος Προγραμματισμός Μονοπατιών: Βασισμένος σε προεπιλεγμένο ηλεκτρονικό χάρτη υποσταθμού, υπολογίζει την επτέλεια ακολουθία σημείων στάσης εξοπλισμού που πρέπει να επισκεφθεί κατά τη διάρκεια μιας επιθεωρητικής εργασίας και εφικτά μονοπάτια σύμφωνα με στρατηγικές όπως "μικρότερη απόσταση", "λιγότερες στροφές" ή "συνολική επτέλεια".
• Τοπικός Προγραμματισμός Μονοπατιών:
• Παρακάμψη Εμποδίων: Χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο VFF (Virtual Force Field Histogram), σε συνδυασμό με δεδομένα αισθητήρων όπως LiDAR, για την παραγωγή πραγματικού χρόνου εντολών παρακάμψης, εξασφαλίζοντας την ασφαλή πλοήγηση σε δυναμικά περιβάλλοντα.
• Ακολουθία Γραμμής: Χρησιμοποιεί τον κλασικό αλγόριθμο PID για την ακριβή παρακολούθηση των προκαθορισμένων διαδρομών.
• Προσαρμοστικότητα στο Περιβάλλον: Εφαρμόζει τον αλγόριθμο EM και τα αλγόριθμα κατηγοριοποίησης για την επεξεργασία δεδομένων αισθητήρων, επιτυγχάνοντας αποτελεσματική εξισορρόπηση ορίων δρόμων και ξεπερνώντας τις αποκλίσεις θέσης.

3.2 Σύστημα Πολυμορφικής Επιθεώρησης και Διάγνωσης Εξοπλισμού

1. Μακρινό Σύστημα Θερμοεικονογραφίας και Διάγνωσης
• Ρυθμίσεις: Ηλεκτρονικός θερμοεικονογράφης, περιλαμβάνει μόνοια εικόνα, επεξεργασία, εμφάνιση, αποθήκευση και δημιουργία αναφορών.
• Λειτουργίες: Αυτόματη ανίχνευση θερμοκρασίας επιφάνειας εξοπλισμού, σύγκριση με προκαθορισμένα όρια και άμεση ενεργοποίηση οπτικοακουστικών συναγερμών σε περίπτωση ανωμαλίας. Μπορεί να παράγει θερμοκρασιακά χάρτες εξοπλισμού, γραφικά θερμοκρασίας-χρόνου κλπ., για να βοηθήσει στην ανάλυση παραλείψεων. Χρησιμοποιεί τεχνολογία συμπίεσης εικόνας για την παράλληλη παρακολούθηση πραγματικού χρόνου θερμοεικόνων από πολλούς υποσταθμούς στο κέντρο διαχείρισης.
2. Μακρινό Σύστημα Επιθεώρησης και Διάγνωσης Εικόνας
• Ρυθμίσεις: CCD κάμερα ορατού φωτός και διαδικτυακός σέρβερ.
• Λειτουργίες: Το σύστημα βάσης εκτελεί νοηματική ανάλυση (π.χ. ανάλυση διαφοράς εικόνας, συσχέτιση) στις επιστρεφόμενες εικόνες ορατού φωτός για την αυτόματη αναγνώριση της εμφάνισης του εξοπλισμού ρεύματος και των αναγνώσεων των υπολογιστών. Στις κανονικές συνθήκες, αυτόματα αλλάζει τα σημεία παρακολούθησης. Αποθηκεύει εικόνες και ενεργοποιεί συναγερμούς μόνο σε περίπτωση ανωμαλίας, βελτιώνοντας σημαντικά την αξιοποίηση των καναλιών και την αποτελεσματικότητα της παρακολούθησης.
3. Μακρινό Σύστημα Επιθεώρησης και Διάγνωσης Ηχού
• Ρυθμίσεις: Υψηλής απόδοσης κατευθυνόμενο μικρόφωνο (MEMS).
• Λειτουργίες: Συλλέγει πραγματικού χρόνου ηχού λειτουργίας εξοπλισμού, το συμπιέζει και το μεταφέρει πίσω. Το σύστημα νοηματικά αξιολογεί τη λειτουργία και τους τύπους ανωμαλίας (π.χ. χαλάρωση, αποδόση) των εξοπλισμών όπως των μετατροπέων, συγκρίνοντας τον πραγματικό ηχού με τα ιστορικά κανονικά δεδομένα, και παρέχει διαδραστικό περιβάλλον για τους τεχνικούς συντήρησης να ερευνήσουν και αναλύσουν.
4. Σύστημα Ανίχνευσης και Συναγερμού Ξενών Κινητών Αντικειμένων
• Αρχή: Βασισμένο σε αλγόριθμους ανίχνευσης κινητών στόχων σε βίντεο, αυτόματα αναγνωρίζει και απομονώνει τις περιοχές στο βίντεο που περιέχουν κινητά αντικείμενα σε σχέση με το φόντο.
• Λειτουργίες: Σε περίπτωση ανίχνευσης ανώμαλου κινητού στόχου, όπως παράνομη εισβολή, το σύστημα αμέσως ενεργοποιεί συναγερμό και αποθηκεύει εικόνες από το χώρο, παρέχοντας στοιχεία για την ασφάλεια, επιτρέποντας πραγματική μη ανθρώπινη παρακολούθηση ασφάλειας.

4. Επιχειρησιακή Λειτουργία και Αποτελέσματα Εφαρμογής

Κύρια Αξία Εφαρμογής: Αυτό το σύστημα ρομπότ εντείνει "μη επαφή μετακινούμενης επιθεώρησης" με την υπάρχουσα "επαφή με σταθερή παρακολούθηση" στους υποσταθμούς, δημιουργώντας ένα σύνολο παρακολούθησης που καλύπτει και το χώρο και την κατάσταση, επιτυγχάνοντας αποτελεσματικά την αντιστάθμιση των ελλείψεων των παραδοσιακών μοντέλων επιθεώρησης.

Επιχειρησιακά Αποτελέσματα:

• Σημαντική Ενίσχυση Ασφάλειας και Αξιοπιστίας: Έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύει εγκαίρως πιθανές παραλείψεις όπως θερμικές παραλείψεις, ξένα αντικείμενα επιφάνειας, διαρροές λάδιου και ηχητικές ανωμαλίες στον εξοπλισμό, εξαλείφοντας τις ατυχίες στην αρχή τους.
• Βελτίωση