Pagsasalamin ng Substation sa Automatic: Paano Nagpapabuti ang Robotics sa Reliabilidad at Nangangailangan ng Mas Mababang Kostos

1. Proyekto Background at Necessidad ng R&D

Sa pamamagitan ng pag-unlad ng teknolohiya at paghahalal ng mga reporma sa sistema ng kuryente, ang antas ng awtomatikong operasyon ng sistema ng kuryente ay lubhang tumaas. Ang mga substation ay nagsisimulang lumipat patungo sa "walang tao" o "mas kaunting tao" na modelo ng operasyon. Sa kasalukuyan, ang mga substation ay pangunuring umasa sa "Apat na Telemetry" (Telemetry, Telesignaling, Telecontrol, Teleregulation) at SCADA systems upang monitorehin ang mga elektrikal na senyal ng mga equipment. Gayunpaman, ang tradisyonal na paraan na ito ay hindi maaaring makamit ang real-time na pagkakataon at kamalayan sa pisikal na estado ng mga equipment sa site (tulad ng hitsura, temperatura, abnormal na tunog, atbp.).

Ang kasalukuyang modelo ng operasyon at maintenance ay may malinaw na kakulangan: kapag may anomalya ang nangyari sa isang substation, kailangan munang ipaalam ng dispatcher ang remote na substation operation teams na pumunta sa site, at pagkatapos ay i-organize ang mga repair. Ang proseso na ito ay lubhang nagpapahaba ng oras ng pagtanggal ng defect, na nakakaapekto sa reliabilidad ng power supply at kalidad ng serbisyo. Bukod dito, ang tradisyonal na remote video monitoring ay nagbibigay lamang ng digital na transmisyon ng audio at video, kulang sa intelligent analysis capabilities, at limitado sa fixed field of view ng mga single camera at limited network bandwidth, kaya mahirap itong i-deploy sa malaking scale.

2. Buong Robot System Structure

Ang sistema na ito ay gumagamit ng dalawang-layer na "Base Station-Mobile Agent" architecture upang makamit ang koordinadong remote monitoring at on-site inspection operations.

2.1 Base Station System

Ang base station system ay inilapat sa remote monitoring center at siyang core ng human-machine interaction at command ng buong sistema.

2.2 Mobile Agent System (Robot Body)

Ang mobile agent ay isang intelligent terminal na gumagawa ng on-site inspection tasks, may mataas na antas ng autonomy at environmental adaptability.

• Mobile Chassis Design: Gumagamit ng four-wheel differential drive structure. Ang dalawang front wheels ay independiyenteng driven wheels, bawat isa ay powered ng hiwalay na motor, nagbibigay ng flexible differential steering; ang dalawang rear wheels ay caster wheels. Ang struktura na ito ay may mga adhikain tulad ng mahusay na straight-line motion stability, maliit na turning radius (maaaring sumabit sa paligid ng center point ng front wheels), matibay na road adaptability, walang sideslip, at simple, reliable structure.
• Motion Control Subsystem: Ang hardware core ay isang PC104 mainboard, equipped with a PCL-839 motion control card at motor drivers. Ang subsystem na ito ay responsable sa lahat ng motion behaviors ng robot. Sa pamamagitan ng pagtatanggap ng mga utos mula sa upper-level planner at integration ng vehicle dynamics model, ito ay accurately decomposes velocity commands sa bawat drive motor, nakakamit ang smooth at precise motion control.
• Task Execution Subsystem: Siya ang "senses" at "hands" ng robot. Ang punong mga function ay kinabibilangan ng:
• Data Acquisition: Nagintegrate ng visible-light CCD camera, infrared thermal imager, at high-performance directional microphone (MEMS) para sa collection ng image (visible at infrared) at sound data mula sa power equipment.
• Automatic Charging: Kaya ng automatic na bumalik sa charging dock para sa charging, nagbibigay ng 7x24 hours na walang pagkaputol na operasyon.

3. Punong Teknolohiya at Functional Implementation

3.1 Intelligent Real-time Path Planning Technology

• Global Path Planning: Batay sa pre-set na electronic map ng substation, ito ay kalkula ang pinakamahusay na sequence ng equipment stopping points na bisitahin sa panahon ng inspection task at feasible paths ayon sa mga strategy tulad ng "shortest path," "fewest turns," o "comprehensive optimum."
• Local Path Planning:
• Obstacle Avoidance: Gumagamit ng VFF (Virtual Force Field Histogram) algorithm, combined with sensor data tulad ng LiDAR, upang lumikha ng real-time avoidance commands, nag-aaseguro ng safe navigation sa dynamic environments.
• Line Tracking: Gumagamit ng classic PID control algorithm upang siguruhin ang accurate na pag-follow ng robot sa predetermined routes.
• Environmental Adaptation: Nag-aapply ng EM algorithm at clustering algorithms upang ma-process ang sensor data, epektibo na fitting ng road boundaries at overcoming positioning deviations.

3.2 Multi-Modal Equipment Detection at Diagnosis System

1. Remote Infrared Monitoring at Diagnosis System
• Configuration: Online infrared thermal imager, kasama ang image acquisition, processing, display, storage, at report generation modules.
• Functions: Automatic detection ng surface temperature ng equipment, paghahambing nito sa preset thresholds, at immediate triggering ng audible/visual alarms kapag may anomaly; maaaring lumikha ng equipment temperature gradient maps, temperature-time curves, atbp., upang tumulong sa fault analysis; gumagamit ng image compression technology upang suportahan ang simultaneous monitoring ng real-time infrared feeds mula sa multiple substations sa dispatch center.
2. Remote Image Monitoring at Diagnosis System
• Configuration: Visible-light CCD camera at video server.
• Functions: Ang base station system ay gumagawa ng intelligent analysis (halimbawa, difference image analysis, correlation analysis) sa returned visible-light images upang automatic na identify ang appearance status ng power equipment at instrument readings. Normal na, ito ay automatic na nag-switch ng monitoring points; ito lamang nag-store ng mga imahe at nag-trigger ng alarms kapag may anomaly, significantly improving channel utilization at monitoring effectiveness.
3. Remote Sound Monitoring at Diagnosis System
• Configuration: High-performance directional MEMS microphone.
• Functions: Nakakalikom ng real-time noise ng equipment, compresses it, at transmits it back. Ang sistema ay intelligently assesses ang operating status at anomaly types (halimbawa, loosening, discharge) ng mga equipment tulad ng transformers sa pamamagitan ng paghahambing ng real-time noise sa historical normal data, at nagbibigay ng interactive interface para sa maintenance personnel na query at analyze.
4. Moving Object Intrusion Detection at Alarm System
• Principle: Batay sa video stream moving target detection algorithms, automatic na identifies at extracts ang mga areas sa video na may objects na kumikilos relative sa background.
• Functions: Kapag may abnormal moving target, tulad ng illegal intrusion, ang sistema ay immediate na nag-trigger ng alarm at nag-save ng on-site images, nagbibigay ng evidence para sa security trace, enabling true unattended security monitoring.

4. Field Operation at Application Results

Punong Application Value: Ang robot system na ito ay innovatively nag-integrate ng "non-contact mobile detection" sa existing "contact-based fixed monitoring" sa mga substation, nagbuo ng comprehensive monitoring system na covers both space at status, effectively compensating for the shortcomings ng traditional inspection models.

Operational Results:

• Significantly Enhanced Safety at Reliability: Kaya ng prompt na detektiyun ng potential faults tulad ng thermal defects, surface foreign objects, oil leaks, at sound anomalies sa equipment, eliminating accidents sa kanilang infancy.
• Improved Operation at Maintenance Efficiency: Nagpapalit ng manual repetitive at tedious routine inspections, at nagbibigay ng dispatchers ng real-time at accurate feedback sa site conditions, nagbibigay ng crucial data support para sa emergency decision-making, substantially reducing fault handling time.
• Reduced Operational Costs: Siya ang key technological equipment para sa realization ng "unattended" substation model, tumutulong sa power utilities na optimize ang human resource allocation at reduce long-term operational costs.