Automatiseeritud alamjaama inspektor: Kuidas robotika suurendab usaldusväärsust ja vähendab kulutusi

1. Projekti taust ja R&D vajalikkus

Tehnoloogilise edasiarenduse ja elektrivõrgu reformide süvenemisega on elektrivõrkude automatiseerimistase oluliselt parandunud. Alamvoolukohad suunduvad "jälgitavaid" või "vähem inimeste poolt jälgitavaid" operatsioonimudeleid. Praegu sõltuvad alamvoolukohad peamiselt "Nelja Telemetriafunktsiooni" (Telemetria, Telesignaal, Telejuhtimine, Teleregulatsioon) ja SCADA-süsteemidest, et jälgida seadmete elektrilisi signaale. Kuid see traditsiooniline lähenemine ei saavuta seadmete füüsikaolukorra (nt välimus, temperatuur, ebatavalised helid jne) reaalajas teadvust.

Praegune hooldus- ja juhtimismudel omab ilmseid puudusi: kui alamvoolukohtas esineb ebatavalik olukord, peavad dispetšerid esmalt teavitama kaugel asuvaid alamvoolukoha töörühmi, kes siis reisivad paigale, et korraldada parandusi. See protsess märkimisväärselt viivitab tõrke kõrvaldamist, mõjutades elektri tarnereaalistsust ja teeninduskvaliteeti. Lisaks realiseerib traditsiooniline kaugvideojälgimine ainult heli- ja videomaterjali digitaalse edastamise, puudub intelligentsed analüüsilised võimalused ning on piiratud ühekaamera fikseeritud vaateväljaga ja piiratud võrgulahendusega, mis muudab laiaulatusliku kasutuse raskemaks.

2. Täissüsteemi robotide struktuur

See süsteem kasutab kahekihilist "Baasstation-Liikuv Agent" arhitektuuri, et saavutada koordineeritud kaugjälgimise ja kohapealsete inspektorite toimingute.

2.1 Baasstationi süsteem

Baasstationi süsteem on paigutatud kaugjälgimiskeskusesse ja on kogu süsteemi inimese-mašiini suhtlemise ja käskude keskus.

2.2 Liikuv Agent Süsteem (Robot)

Liikuv agent on intelligentsed terminal, mis täidab kohapealsete inspektorite ülesandeid, omades suurt sõltumatust ja keskkonnakohanemisvõimet.

• Liikumishassis disain: Kasutab neli rataste diferentsiaaljuhtimise struktuuri. Kaks eespool asuvat ratasid on iseseisvalt juhitavad, igaüks eraldi mootoriga, mis võimaldab paindlikku diferentsiaaljuhtimist; kaks tagaratas on katturatas. See struktuur pakub eeliseid nagu hea sirgjooneline liikumise stabiilsus, väike pööramisradius (võib pöörduda eespool asuvate ratasate keskpunkti ümber), tugev tee kohanemisvõime, mittekujuvahe ja lihtne, usaldusväärne struktuur.
• Liikumise kontrollisüsteem: Hardveri tuum on PC104 peamoodul, varustatud PCL-839 liikumise kontrollikaardiga ja mootorijuhtimisega. See süsteem vastutab kõigi roboti liikumiste eest. Saadab käsklusi ülemise taseme planeerijalt ja integreerib sõiduki dünaamilise mudeli, et täpselt dekomponeerida kiiruskäsklusi iga juhtmootori, saavutades sileda ja täpse liikumise kontrolli.
• Ülesande täitmise süsteem: Töötab roboti "mõistmist" ja "käte" rollis. Põhifunktsioonid hõlmavad:
• Andmete kogumine: Integreerib nähtavvalguse CCD-kamera, infrapunakuumikamera ja kõrgejõulise suunaliku MEMS mikrofoni, et koguda elektroseadmete pilte (nähtavvalgus ja infrapuna) ja heliandmeid.
• Automaatne laetamine: Suudab automaatselt naasta laetamise dokile, tagades 7x24 tunni mittetrükkiva töö.

3. Põhitehnoloogiad ja funktsionaalsus

3.1 Intelligentsed reaalajas marsruudi planeerimise tehnoloogia

• Üldine marsruudi planeerimine: Põhineb eelnevalt seatud alamvoolukoha elektronilisel kaardil, arvutab optimaalse seadmete püsimispunktidena külastamise järjekorra ja võimalikud marsruudid, kasutades strateegiaid nagu "lühim marsruut", "vähem pööreteid" või "üldine optimum".
• Lokaalne marsruudi planeerimine:
• Takistuste vältimine: Kasutab VFF (virtuaalne jõudväljak histogramm) algoritmi, kombinatsioonina sensorandmetega nagu LiDAR, genereerides reaalajas vältimiskäsklusi, tagades ohutu navigeerimise dünaamilistes keskkondades.
• Jooni jälgimine: Kasutab klassikalist PID juhtimisalgoritmi, et tagada robot jälgib täpselt eelmääratud marsruute.
• Keskkonnakohanemine: Rakendab EM algoritmi ja klasterdamisalgoritme, et töödelda sensorandmeid, efektiivselt sobituda teete piiridega ja vältida positsioneerimise vigu.

3.2 Mitmemooduline seadmete detektimine ja diagnoosimine

1. Kauginfrapunakontroll ja diagnoosimissüsteem
• Seadistus: Online infrapunakuumikamera, hõlmab piltoomingu, töötlemise, kuvamise, salvestamise ja aruandluse mooduleid.
• Funktsioonid: Automaatselt detekteerib seadmete pinnatemperatuuri, võrdleb selle eelnevalt seatud limiidridega ja aktiveerib heli/visuaalne alarm, kui tuvastatakse ebatavalusi; võib luua seadmete temperatuurigradientkaarte, temperatuur-aeg graafikut jne, et aidata veaaanalüüsi; kasutab piltekompresioonitehnoloogiat, et toetada mitme alamvoolukoha reaalajas infrapunanäitajate jälgimist dispetšerikeskuses.
2. Kaugpiltkontroll ja diagnoosimissüsteem
• Seadistus: Nähtavvalguse CCD-kamera ja videoserver.
• Funktsioonid: Baasstationi süsteem teostab intelligentsed analüüsid (nt erinevuspildianalüüs, korrelatsioonianalüüs) tagastatud nähtavvalguspiltidele, et automaatselt identifitseerida elektroseadmete välimus ja instrumentide näitajad. Tavaliselt vahetab see automaatselt jälgimispunkte; salvestab pildid ja aktiveerib alarmi, kui tuvastatakse ebatavalusi, oluliselt parandades kanalite kasutamist ja jälgimise tõhusust.
3. Kaughelikontroll ja diagnoosimissüsteem
• Seadistus: Kõrgejõuline suunaline MEMS mikrofoon.
• Funktsioonid: Kogub seadmete tööhelisid reaalajas, komprimeerib ja edastab tagasi. Süsteem intelligentselt hindab seadmete töötingimusi ja ebatavalikke tüüpe (nt löömine, väljavool) transformaatorite jms võrreldes reaalaja heliandmed ajalooliste normaalsete andmetega, ja pakub interaktiivset liidest hooldusinimestele päringute ja analüüside tegemiseks.
4. Liikuvate objektide intrüksiooni tuvastamine ja alarmisüsteem
• Prantsip: Põhineb videovoo liikuvate sihtkohtade tuvastusalgoritmidele, tuvastab ja ekstraktib videost sihtkohad, mis liiguvad tausta suhtes.
• Funktsioonid: Kui tuvastatakse ebatavalik liikuv sihtkoht, nt ebaseaduslik intrüksioon, aktiveerib see süsteem kohe alarmi ja salvestab paigakohta, pakkudes tõendit turvalisuse järelepärimiseks, lubades tõelise jällega turvalisuse jälgimise.

4. Käitus ja rakendustulemused

Põhiline rakendusväärtus: See robotide süsteem innovaatiliselt integreerib "puudutamiseta liikuvat detektimist" olemasolevate "puudutamisega fikseeritud jälgimisega" alamvoolukohas, moodustades täieliku jälgimissüsteemi, mis hõlmab nii ruumi kui ka staatust, tõhusalt kompenseerides traditsiooniliste inspektorite mudelite puudusi.

Käitus tulemused:

• Oluliselt suurendatud ohutus ja usaldusväärsus: Suudab kiiresti tuvastada potentsiaalseid tõrkeid, nagu soojuslikud defektid, pinnalised võõrad objektid, õlitekke ja heliebatavalusi seadmetes, kõrvaldades õnnetused nende algfaasis.
• Parandatud hoolduse ja juhtimise tõhusus: Asendab inimeste poolt korduvalt ja tülikult tehtavaid rutinoinspektorite, ja pakub dispetšeritele reaalajas ja täpset tagasisidet paigalolukorrast, pakkudes kriitilisi andmeid kiireloomuliste otsuste tegemiseks, oluliselt vähendades tõrke käsitlemise aega.
• Vähendatud käitamiskulud: Töötab olulise tehnoloogilise varustusega, et realiseerida "jällega" alamvoolukoha mudel, aitab elektriettevõtetel optimiseerida inimressursside paigutust ja vähendada pikas perspektiivis käitamiskulusid.