Mengautomatiskan Pemeriksaan Substesen: Bagaimana Robotik Meningkatkan Kebolehpercayaan dan Mengurangkan Kos

1. Latar Belakang Projek dan Kepentingan R&D​

Dengan kemajuan teknologi dan penglibatan lebih mendalam dalam reformasi sistem kuasa, tahap automasi sistem kuasa telah meningkat secara signifikan. Stesen transformator sedang bergerak ke arah model operasi "tanpa pengawasan" atau "sedikit orang pada tugas". Pada masa ini, stesen transformator utamanya bergantung kepada fungsi "Empat Telemetri" (Telemetri, Telesignaling, Telecontrol, Teleregulation) dan sistem SCADA untuk memantau isyarat elektrik peralatan. Walau bagaimanapun, pendekatan tradisional ini tidak dapat mencapai persepsi dan kesedaran semasa terhadap status fizikal peralatan di tapak (seperti penampilan, suhu, bunyi abnormal, dll).

Model operasi dan pemeliharaan semasa mempunyai kekurangan yang jelas: apabila anjakan berlaku di stesen transformator, juruterbang harus memberitahu pasukan operasi stesen transformator jauh untuk pergi ke tapak, dan kemudian mengatur perbaikan. Proses ini menunda waktu penyingkiran cacat secara signifikan, memberi kesan kepada kebolehpercayaan bekalan kuasa dan kualiti perkhidmatan. Selain itu, pemantauan video jarak jauh tradisional hanya merealisasikan transmisi digital audio dan video, kurang kapabiliti analisis pintar, dan dibatasi oleh pandangan tetap kamera tunggal dan lebar jalur rangkaian yang terhad, menjadikannya sukar untuk dikerahkan secara besar-besaran.

​2. Struktur Sistem Robot Secara Keseluruhan​

Sistem ini menggunakan arkitektur dua lapisan "Stesen Asas-Agen Mudah Alih" untuk mencapai pemantauan jarak jauh dan operasi pemeriksaan di tapak yang berkoordinat.

​2.1 Sistem Stesen Asas​

Sistem stesen asas dikerahkan di pusat pemantauan jauh dan bertindak sebagai inti interaksi manusia-mesin dan perintah seluruh sistem.

​2.2 Sistem Agen Mudah Alih (Badan Robot)​​

Agen mudah alih adalah terminal pintar yang melaksanakan tugas pemeriksaan di tapak, mempunyai tahap autonomi dan adaptabiliti persekitaran yang tinggi.

• ​Reka Bentuk Chassis Mudah Alih:​​ Menggunakan struktur pemanduan diferensial empat roda. Dua roda depan adalah roda pemandu yang bebas, setiap satu dipandu oleh motor yang berasingan, membolehkan pemanduan diferensial yang fleksibel; dua roda belakang adalah roda caster. Struktur ini menawarkan kelebihan seperti kestabilan gerakan garis lurus yang baik, jejari putaran yang kecil (dapat berputar di sekitar titik tengah roda depan), adaptabilitas jalan yang kuat, tiada slip sisi, dan struktur yang mudah dan boleh dipercayai.
• ​Subsistem Kawalan Gerakan:​​ Inti peranti keras adalah papan induk PC104, dilengkapi dengan kad kawalan gerakan PCL-839 dan pemandu motor. Subsistem ini bertanggungjawab atas semua tingkah laku gerakan robot. Dengan menerima perintah dari pelancar aras atas dan mengintegrasikan model dinamik kenderaan, ia mengurai dengan tepat perintah kelajuan ke setiap motor pemandu, mencapai kawalan gerakan yang licin dan tepat.
• ​Subsistem Pelaksanaan Tugas:​​ Berfungsi sebagai "indera" dan "tangan" robot. Fungsi utama termasuk:
• ​Pengumpulan Data:​​ Mengintegrasikan kamera CCD cahaya tampak, imager panas inframerah, dan mikrofon arah tinggi prestasi (MEMS) untuk mengumpulkan data imej (cahaya tampak dan inframerah) dan suara dari peralatan kuasa.
• ​Pengecasan Automatik:​​ Mampu kembali ke dok pengecasan secara automatik untuk pengecasan, memastikan operasi tanpa henti 7x24 jam.

​3. Teknologi dan Pelaksanaan Fungsi Utama​

​3.1 Teknologi Perancangan Laluan Semasa Pintar​

• ​Perancangan Laluan Global:​​ Berdasarkan peta elektronik stesen transformator yang ditetapkan, mengira urutan optimal titik henti peralatan untuk dikunjungi semasa tugas pemeriksaan dan laluan yang layak mengikut strategi seperti "jalur terpendek," "putaran paling sedikit," atau "optimum komprehensif."
• ​Perancangan Laluan Lokal:​​
• ​Penyelenggaraan Pengelakan Halangan:​​ Menggunakan algoritma VFF (Histogram Medan Daya Maya), digabungkan dengan data sensor seperti LiDAR, untuk menghasilkan perintah pengelakan semasa, memastikan navigasi yang selamat dalam persekitaran dinamik.
• ​Pengesanan Garisan:​​ Menggunakan algoritma kawalan PID klasik untuk memastikan robot mengikuti laluan yang ditetapkan dengan tepat.
• ​Adaptasi Persekitaran:​​ Menggunakan algoritma EM dan algoritma kluster untuk memproses data sensor, menyesuaikan batas jalan dengan efektif dan mengatasi penyimpangan penempatan.

​3.2 Sistem Pemeriksaan dan Diagnosis Multi-Modal Peralatan​

1. ​Sistem Pemantauan dan Diagnosis Inframerah Jarak Jauh​
• ​Konfigurasi:​​ Imager panas inframerah dalam talian, termasuk modul pengambilan, pemprosesan, paparan, penyimpanan, dan pembuatan laporan gambar.
• ​Fungsi:​​ Mendeteksi suhu permukaan peralatan secara automatik, membandingkannya dengan ambang batas yang ditetapkan, dan memicu alaram suara/gambar segera apabila mendeteksi anjakan; boleh menghasilkan peta gradien suhu peralatan, graf suhu-waktu, dll., untuk membantu analisis cacat; menggunakan teknologi pemampatan imej untuk menyokong pemantauan siaran inframerah masa nyata dari beberapa stesen transformator di pusat juruterbang secara serentak.
2. ​Sistem Pemantauan dan Diagnosis Imej Jarak Jauh​
• ​Konfigurasi:​​ Kamera CCD cahaya tampak dan server video.
• ​Fungsi:​​ Sistem stesen asas melakukan analisis pintar (misalnya, analisis imej perbezaan, analisis korelasi) pada imej cahaya tampak yang dikembalikan untuk mengenal pasti status penampilan peralatan kuasa dan bacaan instrumen secara automatik. Biasanya, ia secara automatik menukar titik pemantauan; ia hanya menyimpan imej dan memicu alaram apabila anjakan dikesan, meningkatkan penggunaan saluran dan keberkesanan pemantauan secara signifikan.
3. ​Sistem Pemantauan dan Diagnosis Suara Jarak Jauh​
• ​Konfigurasi:​​ Mikrofon arah MEMS prestasi tinggi.
• ​Fungsi:​​ Mengumpulkan bunyi operasi peralatan secara semasa, memampatkannya, dan mengirimkannya kembali. Sistem secara pintar menilai status operasi dan jenis anjakan (misalnya, longgar, pelepasan) peralatan seperti transformer dengan membandingkan bunyi semasa dengan data normal sejarah, dan menyediakan antara muka interaktif untuk kakitangan pemeliharaan untuk membuat pertanyaan dan analisis.
4. ​Sistem Deteksi dan Alaram Intrusi Objek Bergerak​
• ​Prinsip:​​ Berdasarkan algoritma deteksi objek bergerak dalam aliran video, mengenal pasti dan mengekstrak kawasan dalam video yang mengandungi objek bergerak relatif terhadap latar belakang secara automatik.
• ​Fungsi:​​ Apabila objek bergerak anjakan, seperti intrusi ilegal, dikesan, sistem segera memicu alaram dan menyimpan imej di tapak, menyediakan bukti untuk pelacakan keselamatan, membolehkan pemantauan keselamatan tanpa pengawasan yang sebenar.

​4. Operasi Lapangan dan Hasil Penggunaan​

​Nilai Penggunaan Utama:​​ Sistem robot ini secara inovatif mengintegrasikan "pemeriksaan mudah alih tanpa sentuhan" dengan "pemantauan tetap berdasarkan sentuhan" yang sedia ada di stesen transformator, membentuk sistem pemantauan komprehensif yang merangkumi ruang dan status, secara efektif mengimbangi kekurangan model pemeriksaan tradisional.

​Hasil Operasi:​​

• ​Kelestarian dan Kebolehpercayaan Ditingkatkan Secara Signifikan:​​ Mampu mendeteksi potensi cacat seperti cacat panas, objek asing di permukaan, kebocoran minyak, dan anjakan suara pada peralatan secara segera, menghapuskan kemalangan dalam stadium awal.
• ​Kesahan Operasi dan Pemeliharaan Ditingkatkan:​​ Menggantikan pemeriksaan rutin manual yang berulang dan membosankan, dan memberikan maklum balas semasa dan tepat tentang keadaan tapak kepada juruterbang, menyediakan sokongan data penting untuk pengambilan keputusan kecemasan, mengurangkan masa penanganan cacat secara signifikan.
• ​Kos Operasi Dikurangkan:​​ Bertindak sebagai peralatan teknologi utama untuk merealisasikan model stesen transformator "tanpa pengawasan", membantu utiliti kuasa mengoptimumkan alokasi sumber manusia dan mengurangkan kos operasi jangka panjang.