Avtomatizacija preverjanja podstanic: kako robotika poveča zanesljivost in zmanjša stroške

1. Projektne ozadje in potreba po raziskovanju in razvoju

S tehnološkimi napredki in poglobitvijo reform v sistemih za oskrbo s strujami se je stopnja avtomatizacije v sistemih za oskrbo s strujami znatno izboljšala. Podstanice se premikajo v smeri operativnih modelov "brez nadzornika" ali "s manjšim številom osebja na delu". Trenutno se podstanice glavno zanašajo na funkcije "štirih oddaljenih meritev" (Telemetrija, Teleindikacija, Teleupravljanje, Teleregulacija) in SCADA sisteme za nadzor električnih signalov opreme. Vendar ta tradicionalni pristop ne omogoča realnega časovnega zaznavanja in zavedanja o fizičnem stanju opreme na mestu (na primer, izgled, temperatura, nenormalni zvoki itd.).

Trenutni operativni in vzdrževalni model ima očitne pomanjkljivosti: ko se v podstanici pojavi nenormalnost, morajo dispečerji najprej obvestiti oddaljene ekipi za upravljanje podstanc, da se odpravijo na mesto, in nato organizirajo popravila. Ta postopek znatno zakasni čas odpravljanja defektov, kar vpliva na zanesljivost oskrbe s strujami in kakovost storitev. Poleg tega tradicionalni oddaljeni video nadzor le omogoča digitalno prenos zvoka in videa, brez inteligentnih analitik, in je omejen na fiksni vidni kot ene kamere in omejeno širino pasovnice omrežja, kar onemogoča njegov velikoploskovni razvoj.

2. Splošna struktura sistema robotov

Ta sistem uporablja dvoslojni arhitekturo "Baza-Mobilni agent" za usklajeno oddaljeni nadzor in na-mestu inspekcije.

2.1 Sistem baze

Sistem baze je nameščen v oddaljenem centru za nadzor in služi kot jedro za človek-stroj interakcijo in ukazovanje celotnega sistema.

2.2 Mobilni agentski sistem (Robot)

Mobilni agent je inteligenčni terminal, ki opravlja naloge inspekcije na mestu, z visoko stopnjo samostojnosti in prilagodljivosti okolju.

• Izvedba mobilnega podstave: Uporablja strukturo z diferencialnim pogonom na štirih kolesih. Dva prednja kolesa so neodvisno pogonjena kolesa, vsako pogonjeno z ločnim motorjem, kar omogoča gibljivo diferencialno krmarjenje; dva zadnja kolesa pa so kolesa z rotacijskim ključem. Ta struktura ponuja prednosti, kot so dobra stabilnost gibanja v ravno črto, majhen polmer obrata (možnost vrtenja okoli središča prednjih koles), močna prilagodljivost cest, brez bočnega klizanja in preprosta, zanesljiva struktura.
• Podsistem za upravljanje gibanja: Strojno jedro je glavna plošča PC104, opremljena z kartico za upravljanje gibanja PCL-839 in pogoni motorjev. Ta podsistem je odgovoren za vse gibanja robota. S sprejemanjem ukazov od višjega planiranja in integracijo dinamičnega modela vozila točno razdeli ukaze hitrosti na vsake pogonske motore, kar omogoča gladko in natančno upravljanje gibanja.
• Podsistem za izvajanje nalog: Deluje kot "čuti" in "roke" robota. Osnovne funkcije vključujejo:
• Zbiranje podatkov: Integrira CCD kameru za vidno svetlobo, infrardeči termografski snop in visoko zmogljiv mikrofon smeri (MEMS) za zbiranje slik (vidna in infrardeča) in zvokovnih podatkov električne opreme.
• Avtomatsko nabiranje: Zmožen je avtomatsko se vrniti na nabiralno stano za nabiranje, kar zagotavlja neprekinjeno delo 7x24 ur na dan.

3. Ključne tehnologije in izvedba funkcij

3.1 Inteligenčna tehnologija za realnosten načrtovanje poti

• Globalno načrtovanje poti: Na podlagi prednastavljene elektronske kode podstanice izračuna optimalno zaporedje točk za ustavitev opreme, ki jo je treba obiskati med nalogo inspekcije, in morebitne poti glede na strategije, kot so "najkrajša pot", "najmanj obratov" ali "kompleksno optimalno".
• Lokalno načrtovanje poti:
• Izogibanje oviram: Uporablja algoritem VFF (Virtual Force Field Histogram), kombiniran z senzorskimi podatki, kot so LiDAR, za generiranje realnosten ukazov za izogibanje, kar zagotavlja varno navigacijo v dinamičnih okoljih.
• Sledenje črtam: Uporablja klasični algoritem PID za točno sledenje predvidenim potem.
• Prilagoditev okolju: Uporablja EM algoritem in algoritmi za gručenje za obdelavo senzorskih podatkov, učinkovito prilagajanje mej cest in premagovanje odklonov položaja.

3.2 Večmodalni sistem za zaznavanje in diagnostiko opreme

1. Oddaljeni sistem za infrardeči nadzor in diagnostiko
• Konfiguracija: Online infrardeč termografski snop, vključno z moduli za zajem, obdelavo, prikaz, shranjevanje in izdelavo poročil.
• Funkcije: Samodejno zazna temperaturo površine opreme, ji primerja z prednastavljenimi meji in takoj aktivira zvočno/vidno alarm, ko zazna nenormalnosti; lahko ustvari gradientne mape temperature opreme, krivulje temperature-čas itd., za pomoč pri analizi napak; uporablja tehnologijo kompresije slik za podporo hkraten nadzor nad realnosten infrardečimi pretoki iz več podstanc v dispečerskem centru.
2. Oddaljeni sistem za vizualni nadzor in diagnostiko
• Konfiguracija: CCD kamera za vidno svetlobo in videoserver.
• Funkcije: Sistem baze izvaja inteligentno analizo (na primer, analiza razlike slik, korelacijska analiza) na vračenih slikah vidne svetlobe, da samodejno prepozna izgled stanja električne opreme in branje instrumentov. Običajno samodejno preklopi točke nadzora; shranjuje samo slike in aktivira alarm, ko zazna nenormalnosti, kar znatno izboljša izkoriščenost kanala in učinkovitost nadzora.
3. Oddaljeni sistem za zvokovni nadzor in diagnostiko
• Konfiguracija: Visoko zmogljiv mikrofon smeri (MEMS).
• Funkcije: Zbiranje zvokov operativnosti opreme v realnem času, njihova kompresija in prenos nazaj. Sistem inteligentno oceni stanje delovanja in vrste nenormalnosti (na primer, odpustanje, razpada) opreme, kot so transformatorji, z primerjanjem realnosten zvokov z zgodovinskimi normalnimi podatki, in ponuja interaktivni vmesnik za osebje za vzdrževanje, da lahko preverja in analizira.
4. Sistem za zaznavanje in alarm intruzije gibljivih objektov
• Načelo: Na podlagi algoritmov za zaznavanje gibljivih ciljev v videopotoh, samodejno prepoznava in izluščuje območja v videu, ki vsebujejo objekte, giblječe se glede na ozadje.
• Funkcije: Ko zazna nenormalen gibljivi cilj, kot je nezakonita intruzija, sistem takoj aktivira alarm in shrani slike na mesti, kar ponuja dokaze za varnostno sledenje, omogoča resnično nezasežen nadzor varnosti.

4. Operativni rezultati in uporaba na mestu

Glavna vrednost uporabe: Ta sistem robotov inovativno združi "kontaktne mobilne teste" z obstoječimi "kontaktnimi fiksno nadzorno" v podstancih, formira celosten sistem nadzora, ki pokriva oba prostor in stanje, učinkovito kompenzira pomanjkljivosti tradicionalnih modelov inspekcije.

Operativni rezultati:

• Znatan poveček varnosti in zanesljivosti: Zmožen je hitro zaznati potencialne napake, kot so toplotne defekte, površinske tuje telesa, propadanje olja in zvokovne nenormalnosti v opremi, odstraniti nesreče v njihovi začetni fazi.
• Izboljšanje učinkovitosti operativnega in vzdrževalnega dela: Nadomešča ročne ponavljajoče in dolgotrajne redne inspekcije, in zagotavlja dispečerjem realnosten in točno povratne informacije o stanju na mesti, ponuja ključne podatkovne podpore za hitre odločitve v nujnih situacijah, znatno zmanjša čas odpravljanja napak.
• Zmanjšanje operativnih stroškov: Dejansko je ključna tehnološka oprema za realizacijo modela "brez nadzornika" v podstancih, pomaga električnim preduzejem optimizirati dodelitev človeških virov in zmanjša dolgoročne operativne stroške.