Автоматизация осмотра подстанций: как робототехника повышает надежность и снижает затраты

1. Проекттің фоны және ықтималдығы​

Технологиялық өнімдер мен энергетикалық жүйелердің реформалануына сәйкес, энергетикалық жүйелердің автоматтау деңгейі ощытынушылай артты. Электр станциялары "без присмотра" немесе "аз адаммен" өзара ұйымдастырылу моделіне өтуге бастады. Азықта, электр станциялары негізінен "Төрт телеконтроль" функциялары (телеметрия, телеиндицирование, телеуправление, телерегулирование) және SCADA жүйелері арқылы жабдықтардың электр сигналдарын мониторинг етеді. Бірақ, бұл салықтық подход ретінде, жабдықтардың ортақ физикалық абалын (сілтеме, температура, жалған шағылдар ж.б.) реал уақытта таңдап-білу және түсіну мүмкіндігін бермейді.

Азықтағы эксплуатация және техникалық қызмет көрсету модельі ақиқатты әйелдері бар: электр станциясында аномалия пайда болғанда, диспетчерлер алдымен алыстағы станция қызметкерлеріне хабарласқыз, олар содан кейін орнына жетіп, жөндеген жұмыстарды ұйымдастыруы керек. Бұл процесс дефекттерді жоюға өте маңызды уақытты ұзақтатады, бұл өзінде энергия қамтамасыз ету қауіпсіздігі мен қызмет сапасына таасир этеді. Осында, салықтық алыстан видеомониторинг тек аудио және видео деректерді цифрылық түрде өткізу ғанағы, интеллектуалды талдау қабілетін жоғалтып, бір қалыпты камера қозғалыс диапазоны және шектеулі тармақтың өзгерістерінен құтылуы керек, оның өзі масштабталуы қиын.

​2. Роботтық жүйенің жалпы структурасы​

Бұл жүйе "База станция - Мобильді агент" екі деңгейлі архитектураны қолданып, алыстан мониторинг және орнына іздеу операцияларын координаттау үшін қолданылады.

​2.1 База станция жүйесі​

База станция жүйесі алыстан мониторинг орталығында орналастырылып, барлық жүйенің адам-машина әрекеттестігі мен басқару құралы рөлін атқарады.

​2.2 Мобильді агент жүйесі (робот корпусы)​​

Мобильді агент - бұл орнына іздеу тапсырмаларын атқаратын интеллектуалды терминал, өте жоғары деңгейде автономиялау және ауызша ауыстыру қабілеті бар.

• ​Мобильді шасси дизайні:​​ Төрт колесінің дифференциалдық жүріс құрылымын қолданады. Екі алдыңғы колесі әртүрлі моторлармен жүріспе, бұл өзара әртүрлі жүріс қабілетін береді; екі артыңғы колесі - ролик колесі. Бұл құрылым түз сызықты қозғалыс құбылысының құбылысы, кіші поворотный радиус (алдыңғы колесінің орталығында айналып қала алады), жолға қолдану қабілеті, құбылыссыз, және қарапайым, сенімді құрылым.
• ​Ходовой подсистемы:​​ Жабдықтық негізі - PC104 платасы, PCL-839 ходовой контроллер картасы және моторлардың қозғалтқыштары. Бұл подсистема роботтың барлық қозғалыс әрекеттерін қолданады. Жоғары деңгейдегі планшеттен командаларды қабылдап, автомобиль динамикалық модельін интегралдау арқылы, әрбір жүріс моторына жылдамдық командаларын так тартиптеп, жылжыту үшін плавное және дәл басқару қабілетін қолданады.
• ​Тапсырма орындау подсистемасы:​​ Роботтың "сезімдері" және "қолдары". Негізгі функциялары:
• ​Деректерді қамтамасыз ету:​​ Көрінетін CCD камерасы, инфракрасылық тепловизор, және жоғары өнімді бағытталған микрофон (MEMS) арқылы энергетикалық жабдықтардан сурет (көрінетін және инфракрасылық) және шағыл деректерді қамтамасыз ету.
• ​Автоматтық зарядка:​​ Зарядтау доғасына автоматтық түрде қайту және зарядтау, 7x24 сағатты жоюға қолдану.

​3. Негізгі технологиялар және функционалдық қолдану​

​3.1 Интеллектуалды реал уақыттағы маршрут планирования технологиясы​

• ​Глобалды маршрут планирования:​​ Алдын ала электрондық карта арқылы, тапсырма уақытында посетить жабдықтардың оптимальды тізбегін және "қысқа жол", "аз қырсық" немесе "комплексті оптимум" стратегиялары бойынша ықтимал жолдарды есептеу.
• ​Локалды маршрут планирования:​​
• ​Ауызша ауыстыру:​​ VFF (Virtual Force Field Histogram) алгоритмін, LiDAR сенсорларының деректерімен бірге, реал уақыттағы ауызша ауыстыру командаларын жасау, динамикалық ауызша ауыстыру үшін қолдану.
• ​Линия тізімі:​​ Классикалық PID басқару алгоритмін қолдану, роботты белгіленген жолдар бойынша так тізімін қамтамасыз ету.
• ​Ауызша ауыстыру:​​ EM алгоритмін және кластерлеу алгоритмдерін қолдану, сенсорлардың деректерін өңдеу, жол шекараларын тиімді қамтамасыз ету және орналасу қателерін жою.

​3.2 Көптірімді жабдықтарды өзара ауыстыру және диагностика жүйесі​

1. ​Алыстан инфракрасылық мониторинг және диагностика жүйесі​
• ​Конфигурация:​​ Онлайн инфракрасылық тепловизор, сурет қамтамасыз ету, өңдеу, көрсету, сақтау және хабарлама жасау модулдері.
• ​Функциялар:​​ Автоматты түрде жабдықтардың бетіндегі температурасын өлшейді, бұл нақты шекаралармен салыстырылады, аномалияларды табу кезінде аудио/визуалды хабарламаларды тутындыратын; жабдықтардың температуралық градиент картасын, температура-уақыт графигін жасауға көмектеседі; суреттерді компрессиялау технологиясын қолдану, бірнеше электр станцияларынан реал уақытта инфракрасылық потоктарды диспетчерлер орталығында өзара ауыстыруға қолдану.
2. ​Алыстан сурет өзара ауыстыру және диагностика жүйесі​
• ​Конфигурация:​​ Көрінетін CCD камерасы және видео сервер.
• ​Функциялар:​​ База станция жүйесі көрінетін суреттерді интеллектуалды түрде талдайды (мисалы, суреттердің айырмашылығын, корреляциялық талдау), энергетикалық жабдықтардың және приборлардың суреттерін автоматты түрде табу. Кез келген аномалияларды табу кезінде, суреттерді сақтау және хабарламаларды тутындыру, каналды қолдану және өзара ауыстыру үшін өзара ауыстыру қабілетін жою.
3. ​Алыстан шағыл өзара ауыстыру және диагностика жүйесі​
• ​Конфигурация:​​ Жоғары өнімді бағытталған MEMS микрофон.
• ​Функциялар:​​ Реал уақытта жабдықтардың іске қосылу шағылдарын қамтамасыз ету, компрессиялау және қайта өзара ауыстыру. Система реал уақыттағы шағылдарды тарихи нормалды деректермен салыстырып, трансформаторлар сияқты жабдықтардың іске қосылу абалын және аномалияларды (мисалы, жеделдік, шығыс) интеллектуалды түрде бағалау, техник-сервисшілер үшін интерактивті интерфейс арқылы қайта өзара ауыстыру және талдау үшін қолдану.
4. ​Көшіріп тастау және хабарлау жүйесі​
• ​Принцип:​​ Видео потоктары бойынша көшіріп тастау алгоритмі арқылы, видеоның фондымен қатар көшіріп тастау үшін автоматты түрде айырмашылықтарды табу және шығару.
• ​Функциялар:​​ Егер нелегалды көшіріп тастау сияқты аномалиялар табылса, системаның тутындыру хабарламаларын тутындыру, орнына суреттерді сақтау, қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін қолдану, қауіпсіздік өзара ауыстыру үшін қолдану.

​4. Жұмыс істеу және қолдану нәтижелері​

​Негізгі қолдану мәні:​​ Бұл роботтық жүйе электр станцияларындағы "қолмен өзара ауыстыру" және "қолмен өзара ауыстыру" үшін қолданылатын өзара ауыстыру әдістерін инновациялық түрде интегралдайды, бұл өзара ауыстыру жүйесін толық қамтамасыз ету үшін өзара ауыстыру үшін қолданылады, салықтық өзара ауыстыру моделдерінің қиындықтарын жою үшін қолданылады.

​Жұмыс істеу нәтижелері:​​

• ​Безопасность и надежность существенно улучшены:​​ Способен своевременно выявлять потенциальные неисправности, такие как тепловые дефекты, поверхностные посторонние предметы, утечки масла и акустические аномалии, предотвращая аварии на ранней стадии.
• ​Повышена эффективность эксплуатации и обслуживания:​​ Заменяет ручные повторяющиеся и утомительные регулярные проверки, обеспечивая диспетчерам оперативную и точную информацию о состоянии объекта, предоставляя важные данные для принятия решений в чрезвычайных ситуациях, значительно сокращая время устранения неисправностей.
• ​Снижены эксплуатационные затраты:​​ Является ключевым технологическим оборудованием для реализации модели "без присмотра" подстанций, помогая энергетическим компаниям оптимизировать распределение человеческих ресурсов и снижать долгосрочные эксплуатационные расходы.