הצגת תהליך אוטומטי במעקב אחר תחנות המתח: כיצד רובוטיקה מגבירה את האמינות ומחזירה עלויות

1. רקע פרויקט והכרחיות המחקר והפיתוח​

עם התקדמות הטכנולוגית והעמיקת הרפורמות במערכות החשמל, רמת האוטומציה של מערכות החשמל השתפרה משמעותית. תחנות הכוח מתפתחות למודלים של "בלי מפקחים" או "עם מספר מצומצם של מפקחים". כיום, תחנות הכוח מתבססות בעיקר על פונקציות ה"ארבעה טלמטרים" (טלמטריה, טלסיגנאלינג, טלכונטרול, טלרגולציה) ומערכות SCADA כדי לפקח על אותות חשמליים של ציוד. עם זאת, גישה מסורתית זו אינה מאפשרת תפיסה וידיעה בזמן אמת של מצב הפיזי של הציוד במקום (כמו מראה, טמפרטורה, צלילים חריגים וכדומה).

מודל ההפעלה והתחזוקה הנוכחי יש לו חסרונות ברורים: כאשר נוצר חריג בתחנת כוח, המפעילים חייבים קודם להודיע לקבוצות מפעילי תחנות הכוח הרחוקות以便继续翻译，我将遵循您的指示，保持原文的结构和格式不变，仅翻译标签内的文字。以下是翻译结果：

1. רקע פרויקט והכרחיות המחקר והפיתוח​

עם התקדמות הטכנולוגיה והעמיקת הרפורמות במערכות החשמל, רמת האוטומציה של מערכות החשמל השתפרה משמעותית. תחנות הכוח מתפתחות למודלים של "בלי מפקחים" או "עם מספר מצומצם של מפקחים". כיום, תחנות הכוח מתבססות בעיקר על פונקציות ה"ארבעה טלמטרים" (טלמטריה, טלסיגנאלינג, טלכונטרול, טלרגולציה) ומערכות SCADA כדי לפקח על אותות חשמליים של הציוד. עם זאת, גישה מסורתית זו אינה מאפשרת תפיסה וידיעה בזמן אמת של מצב הפיזי של הציוד במקום (כמו מראה, טמפרטורה, צלילים חריגים וכדומה).

מודל ההפעלה והתחזוקה הנוכחי יש לו חסרונות ברורים: כאשר נוצר חריג בתחנת כוח, המפעילים חייבים קודם להודיע לקבוצות מפעילי תחנות הכוח הרחוקות לנסוע למקום, ואז לארגן את התיקונים. תהליך זה מאוחר באופן משמעותי את זמן הסרת הפגמים, משפיע על אמינות אספקת החשמל ועל איכות השירות. בנוסף, מערכות פיקוח וידאו מרוחקות מסורתיות ממשיכות רק את העברת הדיגיטלית של אודיו ווידאו, חסרות יכולות ניתוח חכם, ומוגבלות על ידי שדה הראייה הקבוע של מצלמות יחידות ורוחב פס רשת מוגבל, מה שהופך אותו קשה להפצה בהיקף גדול.

​2. מבנה מערכת הרובוט הכללי​

המערכת מאמצת ארכיטקטורה דו-שכבתית של "בסיס-סוכן נייד" כדי להשיג פיקוח מרוחק מקוון ואופרטיבי בדיקה במקום.

​2.1 מערכת הבסיס​

מערכת הבסיס מוצבת במרכז הפיקוח הרחוק ושמשת כגרעין האינטראקציה אנוש-מכונה והפקודה של כל המערכת.

​2.2 מערכת הסוכן הנייד (גוף הרובוט)​​

הסוכן הנייד הוא סוף חכם המבצע משימות בדיקה במקום, בעל רמה גבוהה של אוטונומיה והתאמה לסביבה.

• ​עיצוב בסיס נייד:​​ משתמש במבנה נהיגה דיפרנציאלי ארבעה גלגלים. שני הגלגלים הקדמיים הם גלגלים מונעים עצמאיים, כל אחד מונע על ידי מנוע נפרד, המאפשרת פניות דיפרנציאליות גמישות; שני הגלגלים האחוריים הם גלגלים כדוריים. המבנה הזה מציע יתרונות כמו יציבות תנועה בקו ישר טובה, רדיוס פניה קטן (יכול לסובב סביב נקודת המרכז של הגלגלים הקדמיים), יכולת התאמה חזקה לכביש, ללא החלקה צדית, ומבנה פשוט ונאמן.
• ​תת-מערכת בקרה תנועה:​​ הליבה החומרתית היא לוח PC104, מצויד בכרטיס בקרה תנועה PCL-839 ונהגי מנועים. תת-המערכת אחראית לכל התנהגויות התנועה של הרובוט. על ידי קבלת פקודות מהמתכנן העליון ושילוב מודל הדינמיקה של הרכב, היא מדגימה במדויק פקודות מהירות לכל מנוע מונע, ומביאה לבקרה חלקה ומדויקת של התנועה.
• ​תת-מערכת ביצוע משימות:​​ משרתת כ"חושים" ו"ידיים" של הרובוט. פונקציות עיקריות כוללות:
• ​איסוף נתונים:​​ מצויד במצלמת CCD אור נראה, מצלמת טמפרטורה אינפרא-אדום, ומיקרופון כיווני ביצועיות גבוהה (MEMS) לאיסוף נתונים של תמונה (אור נראה ואינפרא-אדום) וצליל מציוד חשמל.
• ​טעינה אוטומטית:​​ מסוגל לחזור אוטומטית לתחנת הטעינה לתפעול ולטעינה, תוך שמירה על פעולה בלתי פוסקת 7x24 שעות.

​3. טכנולוגיות עיקריות ומשימות פונקציונליות​

​3.1 טכנולוגיית תכנון מסלול חכם בזמן אמת​

• ​תכנון מסלול גלובלי:​​ מבוסס על מפה אלקטרונית מקדימה של תחנת כוח, מחשב את הסדר האופטימלי של נקודות עצירה של הציוד לביקור במהלך משימת בדיקה ומסלולים אפשריים בהתאם לאסטרטגיות כמו "מסלול הקצר ביותר", "מינימום פניות" או "אופטימום כולל".
• ​תכנון מסלול מקומי:​​
• ​התרחקות מכשולים:​​ משתמש באלגוריתם VFF (היסטוגרמה של שדה כוח וירטואלי), בשילוב עם נתונים מסנסורים כמו LiDAR, לייצור פקודות התרחקות בזמן אמת, להבטיח ניווט בטוח בסביבות דינמיות.
• ​עקיבת קו:​​ משתמש באלגוריתם בקרה PID קלאסי להבטיח שהרובוט עוקב בצורה מדויקת אחרי מסלולים מוכנים מראש.
• ​התאמה לסביבה:​​ משתמש באלגוריתם EM ובאלגוריתמים של אשכולות לעיבוד נתונים מסנסורים, להתקף יעיל את גבולות הדרך ולהגבר על סטיות מיקום.

​3.2 מערכת גילוי וتشخيص רב-מודלית של ציוד​

1. ​מערכת פיקוח ותיכנון אינפרא-אדום מרוחקת​
• ​תצורה:​​ מצלמת טמפרטורה אינפרא-אדום מקוונת, כולל מודולים לאיסוף, עיבוד, הצגה, אחסון ויצירת דוחות.
• ​פונקציות:​​ מגלה אוטומטית טמפרטורת פני השטח של הציוד, משווה אותה עם ערכים מקובעים, ומפעיל אזעקה אודיו/ויזואלית מיד עם גילוי חריג; יכולה ליצור מפות גרדיאנט טמפרטורה, גרפים של טמפרטורה-זמן ועוד, כדי לעזור בניתוח תקלות; משתמשת בטכנולוגיות דחיסה של תמונה לתמיכה בפיקוח על זרמי אינפרא-אדום בזמן אמת מרובות תחנות כוח ממרכז הפיקוד.
2. ​מערכת פיקוח ותיכנון תמונות מרוחקת​
• ​תצורה:​​ מצלמת CCD אור נראה ושרת וידאו.
• ​פונקציות:​​ מערכת הבסיס מבצעת ניתוח חכם (לדוגמה, ניתוח תמונות הפרשים, ניתוח קורלציה) על תמונות אור נראה המוחזרות כדי לזהות אוטומטית מצב מראה של ציוד חשמל וقراءות מכשירים. בדרך כלל, היא משנה אוטומטית נקודות פיקוח; היא מאחסנת תמונות ומפעילה אזעקות רק כאשר נמצאים חריגים, מה שמשפר באופן משמעותי את שימושיות הערוצים והיעילות של הפיקוח.
3. ​מערכת פיקוח ותיכנון צליל מרוחק​
• ​תצורה:​​ מיקרופון כיווני ביצועיות גבוהה (MEMS).
• ​פונקציות:​​ אוסף רעש פעילות ציוד בזמן אמת, דוחס אותו ומזרים אותו בחזרה. המערכת מעריכה אינטיליגנטית את מצב הפעילות והסוגים של חריגים (לדוגמה, הרפיון, פליטה) של ציוד כמו טרנספורמרים על ידי השוואת רעש בזמן אמת עם נתוני נורמה היסטוריים, ומספקת ממשק אינטראקטיבי לצוותי תחזוקה לברר ולנתח.
4. ​מערכת גילוי ותיכנון פלישה של עצמים ניידים​
• ​עקרון:​​ מבוסס על אלגוריתמים לגילוי מטרה ניידת בזרם וידאו, מזהה באופן אוטומטי ומחלץ אזורים בווידאו המכילים עצמים שנעים ביחס לשדה הרקע.
• ​פונקציות:​​ כאשר מזוהה מטרה ניידת חריגה, כגון פלישה לא חוקית, המערכת מפעילה מיידית אזעקה ומקלטת תמונות במקום, מספקת עדות עבור מעקב אבטחה, מאפשרת פיקוח אבטחה ללא מפקחים אמיתי.

​4. תוצאות הפעלה בשטח ותוצאות יישום​

​ערך יישומי עיקרי:​​ מערכת הרובוט זו משלבת באופן חדשני "בדיקה ניידת ללא מגע" עם "פיקוח קבוע במגע" הקיים בתחנות כוח, יוצרת מערכת פיקוח כוללת שמכסה הן מרחב והן מצב, מתקנת באופן יעיל את חסרונות מודלי הבדיקה המסורתיים.

​תוצאות הפעלה:​​

• ​הגברת הבטיחות והאמינות באופן משמעותי:​​ מסוגל לזהות במהירות תקלות פוטנציאליות כמו תקלות טמפרטורה, גופים זרים על פני השטח, נזילת שמן וחריגי צליל בציוד, מנקה תקלות בשלבים ראשונים שלהם.
• ​שיפור יעילות ההפעלה והתחזוקה:​​ מחליף בדיקות שגרתיות וחוזרות ידניות, ומספק למפעילים משוב בזמן אמת ומדויק על מצב המקום, מספק תמיכה חשובה בעדכון קבלת החלטות, מפחית באופן משמעותי את זמן הטיפול בתקלות.
• ​הקטנת עלויות הפעלה:​​ משמש כציוד טכנולוגי מפתח למימוש מודל תחנת כוח "בלי מפקחים", עוזר לחברות חשמל להעדכן את התפוצה של משאבי אדם ולהפחית עלויות הפעלה ארוכות טווח.