Automatizacija pregleda transformatornih postaja: Kako robotika povećava pouzdanost i smanjuje troškove

1. Pregled projekta i potreba za I&D

S napredovanjem tehnologije i dubljim reformama sustava električne energije, stupanj automatizacije električnih sustava značajno se povećao. Podstanice se razvijaju prema modelima rada "bez osoblja" ili "s manjim brojem osoba na dužnosti". Trenutno, podstanice uglavnom ovisile o funkcijama "Četiri daljinska nadzora" (Telemetrija, Telesignaling, Telekontrola, Teleregulacija) i SCADA sustavima za nadzor električnih signala opreme. Međutim, ovaj tradicionalni pristup ne može postići u stvarnom vremenu svijest o fizičkom stanju opreme na mjestu (poput izgleda, temperature, neobičnih zvukova itd.).

Trenutni model održavanja i operativnog rada ima očite nedostatke: kada dođe do nepravilnosti u podstanci, dispečeri moraju najprije obavijestiti udaljene timove za operativni rad da se odvore na mjesto, a zatim organiziraju popravke. Ovaj proces značajno odgađa vrijeme eliminacije defekata, utječeći na pouzdanost snabdijevanja strujom i kvalitetu usluge. Nadalje, tradicionalni udaljeni video nadzor ostvaruje samo digitalnu prijenos zvuka i slike, nedostaje mu inteligentna analitika, a ograničen je fiksnim vidnim poljem pojedinačnih kamira i ograničenom širinom mreže, što čini teškim masovnu implementaciju.

2. Opće struktura sustava robota

Ovaj sustav koristi dvoslojnu arhitekturu "Baza-Mobilni agent" kako bi se postigla koordinirana udaljena nadzorna i lokalna inspekcijska operacija.

2.1 Sustav baze

Sustav baze je implementiran u udaljenom centru nadzora i služi kao ljudsko-mašinski interfejs i komandni centar cijelog sustava.

2.2 Sustav mobilnog agenta (tijelo robota)

Mobilni agent je inteligentni terminal koji obavlja zadatke inspekcije na mjestu, posjeduje visoku razinu autonomije i prilagodljivosti okruženju.

• Dizajn pokretnog podloga: Koristi četvero kotačnu diferencijalnu pogonsku strukturu. Dva prednja kotača su nezavisno pogonski kotači, svaki pogonjen posebnim motorom, omogućujući fleksibilno diferencijalno kretanje; dva zadnja kotača su kotači sa slobodnim kretanjem. Ova struktura nudi prednosti poput dobre stabilnosti pravolinijskog kretanja, malog radijusa zakreta (može se okretati oko točke ispred prednjih kotača), snažne prilagodljivosti na put, bez klizanja, i jednostavnu, pouzdanu strukturu.
• Podsustav upravljanja kretanjem: Hardversko jezgro je glavna ploča PC104, opremljena PCL-839 karticom za upravljanje kretanjem i pogonskim vozačima. Ovaj podsustav je odgovoran za sve kretanje robota. Primajući naredbe od gornjeg planera i integrirajući dinamički model vozila, precizno dekomponira brzinu naredbi svakom pogonskom motoru, ostvarujući gladko i precizno upravljanje kretanjem.
• Podsustav izvršenja zadataka: Služi kao "smisli" i "ruke" robota. Glavne funkcije uključuju:
• Prikupljanje podataka: Integrira CCD kameru vidljivog svjetlosti, infracrveni termografski snimatelj i visokoperformantni smjeroviti mikrofon (MEMS) za prikupljanje podataka slike (vidljive i infracrvene) i zvuka s opreme za električnu energiju.
• Automatsko punjenje: Sposoban je automatski vratiti se na bazu za punjenje, osiguravajući neprekidnu operaciju 7x24 sata.

3. Ključne tehnologije i realizacija funkcionalnosti

3.1 Tehnologija inteligentnog stvarno-vremenskog planiranja putanje

• Globalno planiranje putanje: Na osnovu unaprijed postavljenog elektroničkog zemljišta podstanice, izračunava optimalnu sekvencu točaka zaustavljanja opreme za posjet tokom zadatka inspekcije i moguće putanje prema strategijama poput "najkraće putanje", "najmanje okreta", ili "kompleksne optimizacije".
• Lokalno planiranje putanje:
• Izbjegavanje prepreka: Koristi algoritam VFF (Virtual Force Field Histogram), kombinirajući podatke senzora poput LiDAR-a, generira stvarno-vremenske naredbe za izbjegavanje, osiguravajući sigurnu navigaciju u dinamičkim okruženjima.
• Pracenje linije: Koristi klasični PID kontrolni algoritam kako bi se osiguralo točno praćenje predodređenih ruta.
• Prilagodljivost okruženju: Primjenjuje EM algoritam i algoritme grupiranja za obradu podataka senzora, efektivno prilagođavajući granice puta i prevladavajući odstupanja u pozicioniranju.

3.2 Višemodalni sustav detekcije i dijagnostike opreme

1. Udaljeni infracrveni sustav nadzora i dijagnostike
• Konfiguracija: Online infracrveni termografski snimatelj, uključujući module prikupljanja, obrade, prikaza, pohrane i generiranja izvještaja slike.
• Funkcije: Automatski detektira temperaturu površine opreme, uspoređuje je s unaprijed postavljenim pragovima, i odmah aktivira zvučne/vizualne alarme kada otkrije nepravilnosti; može generirati termografske grafove gradijenta temperature opreme, krivulje temperature-vrijeme itd., kako bi pomogao u analizi grešaka; koristi tehnologiju kompresije slike kako bi podržao istodobni nadzor stvarnih prijenosa infracrvene slike s više podstanica u centru dispečera.
2. Udaljeni sustav nadzora i dijagnostike slike
• Konfiguracija: CCD kamera vidljivog svjetlosti i video server.
• Funkcije: Sustav baze vrši inteligentnu analizu (npr. analiza razlike slike, korelacijska analiza) vraćene slike vidljivog svjetlosti kako bi automatski identificirao izgled opreme i čitanje instrumenta. U normalnim uvjetima, automatski mijenja točke nadzora; sprema slike i aktivira alarme samo kada se otkriju nepravilnosti, značajno poboljšavajući iskorištavanje kanala i učinkovitost nadzora.
3. Udaljeni sustav nadzora i dijagnostike zvuka
• Konfiguracija: Visokoperformantni smjeroviti MEMS mikrofon.
• Funkcije: Stvarno-vremenski prikuplja zvukove rada opreme, komprimirajući ih i vraćajući ih. Sustav inteligentno procjenjuje stanje rada i tipove nepravilnosti (npr. oslabljenje, otpuštanje) opreme poput transformatora, uspoređujući stvarni zvuk s povijesnim normalnim podacima, i pruža interaktivni interfejs održavajućem osoblju za upit i analizu.
4. Sustav detekcije i alarmiranja invazije pokretnih objekata
• Princip: Na osnovu algoritama detekcije pokretnih meta u video toku, automatski prepoznaje i izvlači područja u videu koje sadrže objekte koji se kreću u odnosu na pozadinu.
• Funkcije: Kada se otkrije nepravilan pokretni cilj, poput nezakonitog ulaska, sustav odmah aktivira alarm i sprema slike s mjesta, pružajući dokaze za sigurnosno istraživanje, omogućujući stvarno besosobni sigurnosni nadzor.

4. Terenski rad i rezultati primjene

Jezgra primjene: Ovaj robotski sustav inovativno integrira "nekontaktnu mobilnu detekciju" s postojećim "kontaktnim fiksnim nadzorom" u podstanicama, formirajući kompleksni sustav nadzora koji pokriva i prostor i stanje, učinkovito nadjačavajući nedostatke tradicionalnih modela inspekcije.

Rezultati rada:

• Značajno poboljšana sigurnost i pouzdanost: Sposoban je pravočasno detektirati potencijalne greške poput termalnih defekata, površinskih stranih tijela, curenja ulja i zvučnih nepravilnosti na opremi, eliminirajući nesreće u njihovoj ranoj fazi.
• Poboljšana učinkovitost operativnog rada i održavanja: Zamjenjuje ručne ponavljajuće i dosadne rutinske inspekcije, i pruža dispečerima stvarno-vremenski i točni povratne informacije o stanju na mjestu, pružajući ključne podatkovne podrske za hitne odluke, značajno smanjujući vrijeme obrade grešaka.
• Smanjeni operativni troškovi: Služi kao ključna tehnološka oprema za ostvarivanje modela "bez osoblja" u podstanicama, pomažući proizvođačima električne energije optimizirati raspodjelu ljudskih resursa i smanjiti dugoročne operativne troškove.