Automatizált áramváltók ellenőrzése: Hogyan növelik a robotok a megbízhatóságot és csökkentik a költségeket

1. Projekt háttér és R&D szükségessége

A technológiai fejlődés és az áramrendszer reformok mélyülése révén jelentősen javultak az áramrendszerek automatizálási szintjei. Az alátámasztók felé haladnak a "nem megfigyelt" vagy "kevesebb személyzetet igénylő" működési modellek irányába. Jelenleg az alátámasztók főleg a "Négy Telemetria" funkciókra (Telemetria, Telejelzés, Telerendszer, Telereguláció) és SCADA rendszerekre támaszkodnak az eszközök elektromos jelzéseinek figyeléséhez. Azonban ez a hagyományos módszer nem tudja valós időben érzékelni és ismerni az eszközök helyi fizikai állapotát (pl. kifejezés, hőmérséklet, anormális hangok stb.).

A jelenlegi üzemeltetési és karbantartási modellnek nyilvánvaló hiányosságai vannak: ha egy alátámasztóban anomália lép fel, a vezérlőknek először távolról kell értesíteniük az alátámasztó üzemeltető csapatokat, hogy eljöjjenek a helyszínre, majd szervezzék a javításokat. Ez a folyamat jelentősen késlelteti a hibák kijavítását, ami hatással van az áramellátás megbízhatóságára és a szolgáltatás minőségére. Továbbá a hagyományos távoli videofigyelés csak a hang és kép digitális továbbítását valósítja meg, nincs intelligens elemző képessége, és korlátozva van a kamera rögzített látószögével és a korlátozott hálózati sávszélességgel, ami nehézségeket okoz a nagy léptékű üzembe helyezéséhez.

2. A robotrendszer teljes szerkezete

Ez a rendszer két szintű "Bázisállomány-Mobil Ügynök" architektúrát alkalmaz, hogy koordinált távoli figyelést és helyi ellenőrzést valósítsa meg.

2.1 Bázisállomány rendszer

A bázisállomány rendszer a távoli figyelőközpontban van telepítve, és szolgál az emberi-gépi interakció és parancskoordináció központjaként a teljes rendszerben.

2.2 Mobil Ügynök Rendszer (Robot Test)

A mobil ügynök egy intelligens terminál, amely helyi ellenőrzési feladatokat végez, magas fokú autonómiával és környezeti alkalmazkodási képességgel rendelkezik.

• Mobil Alaprajz: Négykerékű differenciális meghajtási szerkezet használata. A két előlapi kerék függetlenül hajtott, minden motorral ellátva, ami rugalmas differenciális irányítást tesz lehetővé; a két hátlapi kerék gurítókerék. Ez a szerkezet előnyöket kínál, mint például a jó egyenes vonalú mozgás stabilitása, kis forduló sugár (fordulhat a frontalkerekek közötti középpont körül), erős útképesség, nincs oldalsúly, és egyszerű, megbízható szerkezet.
• Mozgási Irodalom: A hardver központja egy PC104 főlap, amely PCL-839 mozgási ellenőrző kártyával és motordrivekkal van felszerelve. Ez az alrendszer felelős a robot összes mozgási viselkedéséért. A felső szintű tervező parancsait fogadva, és a jármű dinamikai modelljét integrálva, pontosan dekomponálja a sebességparancsokat minden hajtómotornak, sima és pontos mozgási ellenőrzést valósítva meg.
• Feladatvégzési Alrendszer: A robot "érzékelői" és "kezei". A legfontosabb funkciók a következők:
• Adatszerezés: Látható fény CCD kamera, infravörös hőképek, és nagy teljesítményű irányított mikrofon (MEMS) integrálása, amelyek gyűjtenek kép (látható és infravörös) és hang adatokat az áramellátási eszközökről.
• Automatikus Töltés: Automatikusan visszatér a töltőállományhoz, biztosítva a 7x24 órás folyamatos működést.

3. Legfontosabb Technológiák és Funkcionális Valósítás

3.1 Intelligens Valós Idejű Útvonaltervezési Technológia

• Globális Útvonaltervezés: Egy előre beállított alátámasztó elektronikus térképen alapul, kiszámítja az ellenőrzési feladat során látogatandó eszközök optimális sorrendjét és lehetséges útvonalakat, olyan stratégiák alapján, mint a "legrövidebb út", "legkevesebb fordulat", vagy "komplex optimum".
• Helyi Útvonaltervezés:
• Átkozódás Elkerülése: A VFF (Virtuális Erőmező Histogram) algoritmus alkalmazása, kombinálva LiDAR-szenzor adatokkal, valós idejű elkerülési parancsok generálásához, biztosítva a biztonságos navigációt dinamikus környezetekben.
• Vonal Követés: A klasszikus PID ellenőrző algoritmus használata, hogy a robot pontosan kövessék a megadott útvonalakat.
• Környezeti Alkalmazkodás: EM algoritmus és klaszterezési algoritmusok alkalmazása a szenzor adatok feldolgozásához, hatékonyan illesztve az út határait, és leküzdve a pozicionálási eltéréseket.

3.2 Multi-modális Eszközdetektáló és Diagnosztikai Rendszer

1. Távoli Infravörös Figyelés és Diagnosztika Rendszer
• Konfiguráció: Online infravörös hőképek, beleértve a képbeszerzést, feldolgozást, megjelenítést, tárolást és jelentésgenerálást.
• Funkciók: Automatikusan detektálja az eszközök felületi hőmérsékletét, összehasonlítja a beállított küszöbértékekkel, és azonnal hangos/látható riasztást aktivál, ha anomáliát észlel; képes eszköz hőmérsékleti gradiens térképeket, hőmérséklet-idő görbéket stb. generálni, segítve a hibaanalízisben; kép tömörítési technológiát használ, támogatva a több alátámasztó valós idejű infravörös adatfolyamainak párhuzamos figyelését a vezérlőközpontban.
2. Távoli Képfigyelés és Diagnosztika Rendszer
• Konfiguráció: Látható fény CCD kamera és videó szerver.
• Funkciók: A bázisállomány rendszer intelligens elemzést (pl. különbségkép elemzés, korrelációs elemzés) végez a visszaküldött látható fény képeken, automatikusan azonosítva az áramellátási eszközök kifejezési állapotát és műszerolvasásokat. Normál esetben automatikusan vált a figyelési pontok között; csak akkor tárolja a képeket és aktivál riasztást, ha anomáliát észlel, jelentősen javítva a csatorna kihasználtságát és a figyelés hatékonyságát.
3. Távoli Hangfigyelés és Diagnosztika Rendszer
• Konfiguráció: Nagy teljesítményű irányított MEMS mikrofon.
• Funkciók: Valós időben gyűjti az eszközök működési zaját, tömöríti és visszaküldi. A rendszer intelligensan értékeli az eszközök (pl. transzformátorok) működési állapotát és anomáliatípusát (pl. felfúvódás, diszcharge) a valós idejű zaj és a történelmi normál adatok összehasonlításával, és interaktív felületet biztosít a karbantartóknak a lekérdezéshez és elemzéshez.
4. Mozgó Objektum Beavatkozás Érzékelés és Riasztó Rendszer
• Elv: Videófolyam-mozgó célpont érzékelési algoritmusok alapján, automatikusan azonosítja és kivonja a videóban található, a háttérhez képest mozgó objektumok tartományait.
• Funkciók: Ha anomális mozgó célpontot, például illegális beavatkozást észlel, a rendszer azonnal aktivál riasztást, és menti a helyszíni képeket, bizonyítékot nyújtva a biztonsági nyomozásokhoz, lehetővé téve a valódi nem megfigyelt biztonsági figyelést.

4. Mezői Működés és Alkalmazási Eredmények

Legfontosabb Alkalmazási Érték: Ez a robotrendszer innovatívan integrálja a "nem érintő mobil detektálást" a meglévő "érintő rögzített figyeléssel" az alátámasztókban, kialakítva egy olyan komplex figyelési rendszert, amely mind a térbeli, mind az állapotbeli lefedettséget biztosít, hatékonyan pótolva a hagyományos ellenőrzési modellek hiányosságait.

Működési Eredmények:

• Jelentősen Növelt Biztonság és Megbízhatóság: Képes időben észlelni a potenciális hibákat, mint például a hőmérsékleti hibákat, a felületi idegen testeket, a gőzlecsörgést és a hanganomáliákat, kivéve a hibákat a kezdeti szakaszban.
• Növelt Üzemeltetési és Karbantartási Hatékonyság: Helyettesíti a kézi, ismétlődő és unalmas rutin ellenőrzéseket, és valós idejű és pontos visszajelzést nyújt a helyszíni állapotokról a vezérlőknek, fontos adatot biztosítva a válságkezelési döntésekhez, jelentősen csökkentve a hibakezelési időt.
• Csökkentett Üzemeltetési Költségek: Kétszeres technológiai berendezésként szolgál a "nem megfigyelt" alátámasztó modell megvalósításához, segítve az áramellátók emberi erőforrások optimalizálásában és a hosszú távú üzemeltetési költségek csökkentésében.