Aseman tarkastuksen automaatio: Miten robotiikka parantaa luotettavuutta ja vähentää kustannuksia

1. Projektin tausta ja tutkimuksen tarpeellisuus

Teknologian edistymisen ja sähköverkkojen uudistusten syventyessä sähköverkkojen automaation taso on huomattavasti parantunut. Alueelliset sähköasemat siirtyvät "vartiointivapaaseen" tai "vähän henkilöstöä vaativaan" toimintamalliin. Nykyisin alueelliset sähköasemat pääasiassa perustuvat "neljään etämittaukseen" (Etämittaus, Etäsignaalit, Etäohjaus, Etärengastus) ja SCADA-järjestelmiin laitteiden sähköisten signaalien seurantaan. Kuitenkin tämä perinteinen lähestymistapa ei pysty saavuttamaan laitteiden paikallisen fyysisen tilan (kuten ulkonäön, lämpötilan, epätavalliset äänet jne.) reaaliaikaiseen havaitsemiseen ja ymmärtämiseen.

Nykyinen operaatio- ja ylläpito-malli on selvästi puutteellinen: kun alueellisessa sähköasemassa tapahtuu poikkeama, ohjaajien on ensin ilmoitettava kaukaiselle alueelliselle sähköaseman operatiiviparille matkustaa paikalle ja sitten järjestettävä korjaukset. Tämä prosessi viivyttelee merkittävästi viallisen osan korjausaikaa, mikä vaikuttaa sähkösijaintiin luotettavuuteen ja palvelun laatuun. Lisäksi perinteinen kaukoinen videovalvonta toteuttaa vain äänen ja kuvan digitaalisen välityksen, ei sisällä älykkääsi analysointia, ja on rajoitettu yksittäisten kameroiden kiinteään näköalaan ja rajalliseen verkon levyihin, mikä tekee sen suurelle skaalalle käyttöönotosta vaikeaksi.

2. Kokonaisrobotin järjestelmän rakenne

Tämä järjestelmä hyödyntää kaksitasoista "perusasema-liikkuvan agentin" arkkitehtuuria koordinoidun kaukoseurannan ja paikan päällä olevan tarkastuksen toimintojen saavuttamiseksi.

2.1 Perusaseman järjestelmä

Perusaseman järjestelmä on otettu käyttöön kaukaisessa valvontakeskuksessa ja toimii koko järjestelmän ihmismääräisen vuorovaikutuksen ja komentojen ytimenä.

2.2 Liikkuvan agentin järjestelmä (Robotinvartalo)

Liikkuvan agentti on älykäs päätepiste, joka suorittaa paikan päällä olevia tarkastustehtäviä, omallaan korkealla itsenäisyydellä ja ympäristönsä sopeutumiskyvyllä.

• Liikkuvan alustan suunnittelu: Hyödyntää neljän radan differentiaalijuoksua. Kaksi eturataa on itsenäisiä ajaminen ratoja, joista kukin on voimistettu erillisellä moottorilla, mikä mahdollistaa joustavan differentiaalijuoksun; kaksi takarataa ovat pyörätyreitä. Tämä rakenne tarjoaa etuja, kuten hyvän suoran liikenteen vakauden, pieni käännössäde (voi kääntyä eturadapisteeseen), vahvan tiepinta-kyvyn, ei sivuvaloa, ja yksinkertaisen, luotettavan rakenteen.
• Liikehallintajärjestelmä: Laitteiston ydin on PC104-pääkirja, jossa on PCL-839-liikehallintakortti ja moottorivoimistimet. Tämä järjestelmä vastaa kaikista robotin liikuntateoista. Vastaanottaen komentot ylemmästä suunnittelijasta ja integroimalla ajoneuvon dynamiikkamallin, se tarkasti hajoittaa nopeuskomentot jokaiseen ajamoottoriin, saavuttaen sujuvan ja tarkan liikehallinnan.
• Tehtävien suoritusjärjestelmä: Toimii robotin "aistien" ja "käsien" ominaisuudessa. Ydinominaisuudet sisältävät:
• Datan kerääminen: Integroi näkyvän valon CCD-kameran, infrapunalämpökuvaajan ja suorituskykyisen suunnattavan mikrofonin (MEMS) sähkölaiteiden kuvan (näkyvä ja infrapuna) ja äänen datan keräämiseksi.
• Automaattinen lataus: Kykenee automaattisesti palautumaan laturapisteeseen latautumiseen, varmistamalla 7x24 tunnin keskeytymättömän toiminnan.

3. Ydintekniikat ja toimintojen toteutus

3.1 Älykäs reaaliaikainen polkusuunnitteluteknologia

• Globaali polkusuunnittelu: Perustuen etukäteen asetettuun alueellisen sähköaseman sähköiseen karttaan, laskee optimaalisen laiteteiden pysähtymispisteiden käyntijärjestyksen tarkastustehtävissä ja mahdolliset polut strategioilla, kuten "lyhin polku", "vähiten käännöksiä" tai "yleinen optimaalisuus".
• Paikallinen polkusuunnittelu:
• Esteiden välttäminen: Hyödyntää VFF (virtuaalinen voimakenttahistogrammi) -algoritmia, yhdistettynä sensoridatan, kuten LiDAR, avulla, tuottamaan reaaliaikaisia välttämisohjeita, varmistaen turvallisen navigoinnin dynaamisissa ympäristöissä.
• Rivin seuraaminen: Käyttää klassista PID-ohjausalgoritmia varmistaen, että robot noudattaa ennalta määriteltyjä reittejä tarkasti.
• Ympäristön sopeutuminen: Soveltaa EM-algoritmia ja klusterointialgoritmeja sensoridatan käsittelyyn, tehokkaasti sopivat tiepäät ja ylittävät sijainnin poikkeamat.

3.2 Monimuotoiset laitetarkastus- ja diagnostiikkajärjestelmät

1. Kaukoinfra Punainen valvonta- ja diagnostiikkajärjestelmä
• Konfigurointi: Verkkopohjainen infrapunalämpökuvaaja, sisältää kuvan keräämisen, käsittelyn, näyttämisen, tallentamisen ja raporttien luomisen moduulit.
• Toiminnot: Automaattisesti havaitsee laitteen pintalämpötilan, vertaa sitä esiasetetuille kynnysarvoille ja aiheuttaa ääni/visuaalisen hälytyksen välittömästi poikkeaman havaitessaan; voi luoda laitteen lämpögradienttikarttoja, lämpötila-aika-käyrät jne., auttaa viananalysoinnissa; käyttää kuvan pakkausteknologiaa useiden alueellisten sähköasemien reaaliaikaisen infrapunan ruiskun samanaikaiseen valvontaan ohjauskeskuksessa.
2. Kaukoinfra Punainen valvonta- ja diagnostiikkajärjestelmä
• Konfigurointi: Näkyvän valon CCD-kamera ja videotallennin.
• Toiminnot: Perusaseman järjestelmä suorittaa älykkäästä analyysiä (esim. erotuskuvan analyysi, korrelaatiokuvan analyysi) palautettuihin näkyvän valon kuvia automaattisesti tunnistamaan sähkölaiteiden ulkonäön tilan ja mittarin lukemukset. Normaalisti se automaattisesti vaihtaa valvontapistettä; se tallentaa kuvia ja aiheuttaa hälytyksen vain poikkeaman havaitessaan, merkittävästi parantamalla kanavan käyttöasteen ja valvonnan tehokkuuden.
3. Kaukoinfra Punainen valvonta- ja diagnostiikkajärjestelmä
• Konfigurointi: Suorituskykyinen suunnattu MEMS-mikrofoni.
• Toiminnot: Kerää laitteen toiminnon melun reaaliaikaisesti, pakkaa sen ja lähettää sen takaisin. Järjestelmä tekee älykkäästi arvioita laitteen toimintatilasta ja poikkeamien tyypeistä (esim. löysyys, purkaminen) muun muassa muuntajien kautta vertailemalla reaaliaikaisen melun historian normaaleihin tietoihin, ja tarjoaa interaktiivisen käyttöliittymän ylläpitohenkilöstölle kysely- ja analysointiin.
4. Liikkuvan objektin tunnistus- ja hälytysjärjestelmä
• Periaate: Perustuen videovirtauksen liikkuvan kohde-identifiointialgoritmiin, automaattisesti tunnistaa ja poimii alueet videossa, jotka sisältävät objekteja, jotka liikkuvat taustan suhteen.
• Toiminnot: Kun epätavallinen liikkuvan kohde, kuten laiton tunkeutuminen, havaitaan, järjestelmä aiheuttaa välittömästi hälytyksen ja tallentaa paikan päällä olevat kuvat, tarjoten todisteita turvallisuuden jäljittelemiseksi, mahdollistaen todellisen vartiointivapaa turvavalvonta.

4. Kenttätoiminta ja sovellustulokset

Ydinsovellusarvo: Tämä robotjärjestelmä innovatiivisesti yhdistää "kosketuksettomat liikkuvat tarkastukset" olemassa oleviin "kosketuspohjaisiin kiinteisiin valvontoihin" alueellisissa sähköasemissa, muodostamalla kattavan valvontajärjestelmän, joka kattaa sekä tilan että tilan, tehokkaasti korjaamalla perinteisten tarkastusmallien puutteita.

Toimintatulokset:

• Merkitsevästi parannettu turvallisuus ja luotettavuus: Kykenee nopeasti havaitsemaan potentiaalisia vikoja, kuten lämpöpoikkeamat, pinnan vieraiden esineiden, öljyn vuodon ja äänen poikkeamat laitteissa, poistamalla onnettomuudet niiden alussa.
• Parannettu operaatio- ja ylläpito-tehokkuus: Korvaa manuaaliset toistuvat ja yksitoikkoiset säännölliset tarkastukset, ja tarjoaa ohjaajille reaaliaikaisen ja tarkan palautteen paikan päällä olevasta tilanteesta, tarjoten olennaisen tiedon tukemiseksi hätäpäätöksiä, merkittävästi vähentäen viankäsittelyajan.
• Vähennetty toimintakustannukset: Toimii avain teknologiayrityksenä "vartiointivapaan" alueellisen sähköaseman mallin toteuttamiseksi, auttaa sähköyhtiöitä optimoimaan ihmisoikeuksien aloittamisen ja vähentämään pitkän aikavälin toimintakustannuksia.