Automatizacija pregleda transformatorne stanice: Kako robotika povećava pouzdanost i smanjuje troškove

1. Projekt pozadina i potreba za istraživanjem i razvojom

Zahvaljujući tehnološkim napretcima i progresu u reformi električnih sistema, nivo automatizacije električnih sistema je značajno poboljšan. Transformatorne stanice se razvijaju prema modelu rada "bez osoblja" ili "sa manje osoblja na dužnosti". Trenutno, transformatorske stancije uglavnom koriste funkcije "Četiri daljinska nadzora" (Telemetrija, Telesignala, Telekontrola, Teleregulacija) i SCADA sisteme za nadzor električnih signala opreme. Međutim, ovaj tradicionalni pristup ne može postići realnovo vremenu osećanje i svest o fizičkom stanju opreme na mestu (kao što su izgled, temperatura, neobični zvukovi itd.).

Trenutni model održavanja ima očigledne nedostatke: kada se pojavi anomalija u transformatorskoj stanciji, dispečeri moraju najpre obavestiti udaljeni tim za operativnu radnju da dođe na mesto, a zatim organizuju popravke. Ovaj proces značajno odlaže vreme eliminacije defekata, utičući na pouzdanost snabdevanja strujom i kvalitet usluge. Pored toga, tradicionalni udaljeni video nadzor ostvaruje samo digitalnu prenosu audio i video podataka, nema inteligentne analitičke mogućnosti i ograničen je fiksnim vidnim poljem jedne kamere i ograničenom mrežnom širinom pasosa, što čini teškim masovnu implementaciju.

2. Ukupna struktura robota sistema

Ovaj sistem koristi dvoslojnu arhitekturu "Baza Mobilni agent" kako bi postigao koordinisani udaljeni nadzor i operacije inspekcije na mestu.

2.1 Sistem baze

Sistem baze je implementiran u udaljenom centru za nadzor i služi kao jezgro za ljudski-mašinski interfejs i komande cijelog sistema.

2.2 Sistem mobilnogagenta (Tijelo robota)

Mobilni agent je inteligentni terminal koji obavlja zadatke inspekcije na mestu, posjeduje visok stupanj autonomije i prilagodljivosti okruženju.

• Dizajn pokretnog šase: Koristi četvorokolesni diferencijalni pogonski sustav. Dva prednja kotača su nezavisno pogonski, svaki pogonjen posebnim motorom, omogućuju fleksibilno diferencijalno upravljanje; dva stražnja kotača su kotači sa slobodnim klizanjem. Ova struktura nudi prednosti kao što su dobra stabilnost pravolinijskog kretanja, mali poluprečnik skretanja (može se rotirati oko centra prednjih kotača), snažna prilagodljivost puta, bez bočnog klizanja i jednostavna i pouzdana struktura.
• Podsustav upravljanja kretanjem: Hardversko jezgro je glavnica PC104, opremljena PCL-839 karticom za upravljanje kretanjem i pogonskim vozačima. Ovaj podsustav je odgovoran za sve ponašanje kretanja robota. Primajući naredbe od gornjeg planera i integrirajući dinamički model vozila, precizno dekomponira brzinske naredbe na svaki pogonski motor, ostvarujući gladko i precizno upravljanje kretanjem.
• Podsustav izvršenja zadataka: Služi kao "čula" i "ruke" robota. Ključne funkcije uključuju:
• Akquisicija podataka: Integrira CCD kameru vidljivog svjetlosti, infracrveni termografski preglednik i visokoperformantni smjeroviti mikrofon (MEMS) za prikupljanje podataka o slikama (vidljivim i infracrvenim) i zvuku električne opreme.
• Automatsko punjenje: Moguće je automatsko vraćanje na dock za punjenje, osiguravajući neprekidnu operaciju 7x24 sata.

3. Ključne tehnologije i implementacija funkcija

3.1 Inteligentna tehnologija realnog vremena za planiranje putanje

• Globalno planiranje putanje: Na osnovu unaprijed postavljenog elektronskog mape transformatorske stancije, računa optimalnu sekvencu tačaka zaustavljanja opreme za posjet tokom zadatka inspekcije i moguće putanje prema strategijama poput "najkraće putanje", "najmanje zakretanja" ili "kompleksno optimalno".
• Lokalno planiranje putanje:
• Izbjegavanje prepreka: Koristi algoritam VFF (Virtual Force Field Histogram), kombinirajući podatke senzora kao što je LiDAR, generira naredbe za izbjegavanje u realnom vremenu, osiguravajući sigurno navigiranje u dinamičkim okruženjima.
• Pracenje linije: Koristi klasični PID kontrolni algoritam kako bi osigurao da robot točno prati predodređene rute.
• Prilagodljivost okruženju: Koristi EM algoritam i algoritme grupisanja za obradu podataka senzora, efikasno prilagođava granice puta i prevazilažu odstupanjima u pozicioniranju.

3.2 Višemodalni sistem detekcije i dijagnostike opreme

1. Udaljeni sistem infracrvenog nadzora i dijagnostike
• Konfiguracija: Online infracrveni termografski preglednik, uključujući module za akquisiciju, obradu, prikaz, skladištenje i generisanje izveštaja.
• Funkcije: Automatski detektuje temperaturu površine opreme, upoređuje je sa prethodno postavljenim pragovima i odmah aktivira zvučne/vizualne alarme kada detektuje anomalije; može generirati mapu gradijenta temperature opreme, krive temperature-vremena itd., kako bi pomogao u analizi grešaka; koristi tehnologiju kompresije slika kako bi podržao istovremeni nadzor više transformatorskih stancija na dispečerskom centru.
2. Udaljeni sistem videonadzora i dijagnostike
• Konfiguracija: CCD kamera vidljivog svjetlosti i videoserver.
• Funkcije: Sistem baze vrši inteligentnu analizu (npr. analiza razlike slika, korelacijska analiza) nad vraćenim slikama vidljivog svjetlosti kako bi automatski identificirao izgled stanja električne opreme i čitanja instrumenta. U normalnim uvjetima, automatski mijenja tačke nadzora; sprema samo slike i aktivira alarme kada se detektuju anomalije, značajno poboljšavajući iskorištavanje kanala i učinkovitost nadzora.
3. Udaljeni sistem zvučnog nadzora i dijagnostike
• Konfiguracija: Visokoperformantni smjeroviti MEMS mikrofon.
• Funkcije: Stvarno vrijeme prikuplja buku rada opreme, komprimira je i vraća. Sistem inteligentno procjenjuje status rada i tipove anomalija (npr. oslabljenje, ispuštanje) opreme poput transformatora, upoređujući stvarnu buku sa povijesnim normalnim podacima, i pruža interaktivni interfejs održavajućem osoblju za upit i analizu.
4. Sistem detekcije i alarmiranja intruzije pokretnih objekata
• Princip: Na osnovu algoritama detekcije pokretnih ciljeva u video strujanju, automatski prepoznaje i izdvaja područja u video sadržaju koje sadrže objekte koji se kreću u odnosu na pozadinu.
• Funkcije: Kada se detektuje neobičan pokretni cilj, kao što je nezakonito uključivanje, sistem odmah aktivira alarm i sprema slike sa mesta, pružajući dokaze za sigurnosnu prigušenost, omogućavajući stvarno besposadni sigurnosni nadzor.

4. Terenska operacija i rezultati primjene

Ključna vrijednost primjene: Ovaj robotski sistem inovativno integriše "bezkontaktne mobilne detekcije" sa postojećim "kontaktnim fiksnim nadzorom" u transformatorskim stanicama, formirajući kompleksni nadzorni sistem koji pokriva i prostor i stanje, efikasno nadjačavajući nedostatke tradicionalnih modela inspekcije.

Rezultati operacije:

• Značajno poboljšana sigurnost i pouzdanost: Može ubrzano detektovati potencijalne greške poput toplinskog defekta, površinskih stranih predmeta, curenja ulja i zvučnih anomalija na opremi, eliminirajući nesreće u njihovoj ranoj fazi.
• Poboljšana učinkovitost održavanja: Zamjenjuje ručne ponavljajuće i dosadne rutinske inspekcije, i pruža dispečerima stvarno vrijeme i točno povratne informacije o stanju na mjestu, pružajući ključne podatkovne podrske za hitne odluke, značajno smanjujući vrijeme rješavanja grešaka.
• Smanjeni operativni troškovi: Služi kao ključna tehnološka oprema za realizaciju modela "bez osoblja" u transformatorskim stanicama, pomažući električnim preduzećima u optimizaciji raspodele ljudskih resursa i smanjenju dugoročnih operativnih troškova.