การตรวจสอบสถานีไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ: วิธีที่หุ่นยนต์เพิ่มความเชื่อถือได้และลดค่าใช้จ่าย

1. ภูมิหลังของโครงการและความจำเป็นในการวิจัยและพัฒนา

ด้วยการพัฒนาทางเทคโนโลยีและการปฏิรูประบบไฟฟ้า ระดับอัตโนมัติของระบบไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก สถานีไฟฟ้ากำลังเปลี่ยนแปลงไปสู่แบบ "ไม่มีคนดูแล" หรือ "มีคนดูแลน้อย" ปัจจุบัน สถานีไฟฟ้าใช้ฟังก์ชัน "Four Telemetry" (Telemetry, Telesignaling, Telecontrol, Teleregulation) และระบบ SCADA เพื่อตรวจสอบสัญญาณไฟฟ้าของอุปกรณ์ แต่วิธีการดั้งเดิมนี้ไม่สามารถทำให้มีการรับรู้และทราบสถานะทางกายภาพของอุปกรณ์ในที่เกิดเหตุได้ในเวลาจริง (เช่น ลักษณะภายนอก อุณหภูมิ เสียงผิดปกติ ฯลฯ)

รูปแบบการดำเนินงานและบำรุงรักษาปัจจุบันมีข้อเสียหายอย่างชัดเจน: เมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นในสถานีไฟฟ้า ผู้ควบคุมจะต้องแจ้งทีมปฏิบัติการสถานีไฟฟ้าระยะไกลเพื่อเดินทางไปยังที่เกิดเหตุ จากนั้นจึงจัดการซ่อมแซม กระบวนการนี้ทำให้เวลาในการแก้ไขข้อบกพร่องล่าช้า ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้าและคุณภาพบริการ นอกจากนี้ การตรวจสอบวิดีโอระยะไกลแบบดั้งเดิมทำให้มีการส่งข้อมูลเสียงและภาพในรูปแบบดิจิทัลเท่านั้น ขาดความสามารถในการวิเคราะห์อัจฉริยะ และจำกัดโดยมุมมองที่คงที่ของกล้องเดี่ยวและแบนด์วิธเครือข่ายที่จำกัด ทำให้ยากต่อการขยายขนาดใหญ่

2. โครงสร้างระบบหุ่นยนต์โดยรวม

ระบบนี้ใช้สถาปัตยกรรมสองชั้น "ฐานสถานี-เอเจนต์เคลื่อนที่" เพื่อทำให้การตรวจสอบระยะไกลและการตรวจสอบที่หน้างานทำงานประสานกัน

2.1 ระบบฐานสถานี

ระบบฐานสถานีถูกติดตั้งที่ศูนย์ควบคุมระยะไกลและเป็นศูนย์กลางการสื่อสารระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรของระบบทั้งหมด

2.2 ระบบเอเจนต์เคลื่อนที่ (ตัวหุ่นยนต์)

เอเจนต์เคลื่อนที่เป็นเทอร์มินอลอัจฉริยะที่ทำการตรวจสอบที่หน้างาน มีความอิสระและความสามารถในการปรับตัวกับสภาพแวดล้อมสูง

• การออกแบบแชสซีเคลื่อนที่: ใช้โครงสร้างขับเคลื่อนแบบสี่ล้อแบบ Differential Drive ล้อหน้าสองล้อขับเคลื่อนแยกกัน โดยมีมอเตอร์แยกกัน ทำให้สามารถเลี้ยวได้อย่างยืดหยุ่น; ล้อหลังสองล้อเป็นล้อสวิง โครงสร้างนี้มีข้อดี เช่น ความมั่นคงในการเคลื่อนที่ตรง รัศมีเลี้ยวเล็ก (สามารถหมุนรอบจุดศูนย์กลางของล้อหน้าได้) ความทนทานต่อถนน ไม่มีการลื่นไหล และโครงสร้างที่ง่ายและเชื่อถือได้
• ระบบควบคุมการเคลื่อนไหว: แกนหลักของฮาร์ดแวร์คือเมนบอร์ด PC104 พร้อมการ์ดควบคุมการเคลื่อนไหว PCL-839 และไดรเวอร์มอเตอร์ ระบบย่อยนี้รับผิดชอบการเคลื่อนไหวทั้งหมดของหุ่นยนต์ โดยรับคำสั่งจากผู้วางแผนระดับบนและรวมโมเดลพลศาสตร์ยานพาหนะ แยกคำสั่งความเร็วออกเป็นแต่ละมอเตอร์ขับเคลื่อน ทำให้การควบคุมการเคลื่อนไหวราบรื่นและแม่นยำ
• ระบบย่อยการดำเนินงาน: เป็น "ตา" และ "มือ" ของหุ่นยนต์ ฟังก์ชันหลัก ได้แก่:
• การรวบรวมข้อมูล: รวมกล้อง CCD แสงสว่างที่มองเห็นได้, กล้องภาพอินฟราเรด, และไมโครโฟนทิศทางประสิทธิภาพสูง (MEMS) เพื่อรวบรวมข้อมูลภาพ (ทั้งแสงสว่างที่มองเห็นได้และอินฟราเรด) และเสียงจากอุปกรณ์ไฟฟ้า
• การชาร์จไฟอัตโนมัติ: สามารถกลับไปที่แท่นชาร์จไฟอัตโนมัติและชาร์จไฟ ทำให้สามารถทำงานอย่างต่อเนื่อง 7x24 ชั่วโมง

3. เทคโนโลยีหลักและการดำเนินการฟังก์ชัน

3.1 เทคโนโลยีการวางแผนเส้นทางอัจฉริยะแบบเรียลไทม์

• การวางแผนเส้นทางระดับโลก: บนแผนที่อิเล็กทรอนิกส์ของสถานีไฟฟ้าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า คำนวณลำดับที่เหมาะสมที่สุดของจุดหยุดอุปกรณ์ที่ต้องเยี่ยมชมในงานตรวจสอบ และเส้นทางที่เป็นไปได้ตามกลยุทธ์เช่น "เส้นทางสั้นที่สุด", "โค้งน้อยที่สุด", หรือ "เหมาะสมที่สุดโดยรวม"
• การวางแผนเส้นทางระดับท้องถิ่น:
• การหลีกเลี่ยงอุปสรรค: ใช้อัลกอริทึม VFF (Virtual Force Field Histogram) ร่วมกับข้อมูลเซ็นเซอร์เช่น LiDAR เพื่อสร้างคำสั่งหลีกเลี่ยงแบบเรียลไทม์ ทำให้การนำทางปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้
• การติดตามเส้น: ใช้อัลกอริทึมควบคุม PID แบบคลาสสิกเพื่อให้หุ่นยนต์ติดตามเส้นทางที่กำหนดไว้ได้อย่างแม่นยำ
• การปรับตัวกับสภาพแวดล้อม: ใช้อัลกอริทึม EM และอัลกอริทึมการจัดกลุ่มเพื่อประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์ ปรับให้เข้ากับขอบเขตถนนและ客服似乎在处理过程中出现了意外中断，导致回复未完成。我将接着翻译剩余的部分： 适应环境：应用EM算法和聚类算法处理传感器数据，有效拟合道路边界并克服定位偏差。 3.2 多模态设备检测与诊断系统
  1. 远程红外监测与诊断系统
     • 配置：在线红外热像仪，包括图像采集、处理、显示、存储和报告生成模块。
     • 功能：自动检测设备表面温度，与预设阈值进行比较，在检测到异常时立即触发声音/视觉警报；可以生成设备温度梯度图、温度-时间曲线等，辅助故障分析；使用图像压缩技术支持调度中心同时监控多个变电站的实时红外流。
  2. 远程图像监测与诊断系统
     • 配置：可见光CCD摄像机和视频服务器。
     • 功能：基站系统对返回的可见光图像进行智能分析（例如，差分图像分析、相关性分析），自动识别电力设备的外观状态和仪表读数。正常情况下，自动切换监控点；仅在检测到异常时存储图像并触发警报，显著提高通道利用率和监控效果。
  3. 远程声音监测与诊断系统
     • 配置：高性能定向MEMS麦克风。
     • 功能：实时收集设备运行噪声，压缩后传回。系统通过比较实时噪声与历史正常数据，智能评估设备（如变压器）的运行状态和异常类型（例如松动、放电），并提供交互界面供维护人员查询和分析。
  4. 移动物体入侵检测与报警系统
     • 原理：基于视频流移动目标检测算法，自动识别并提取视频中相对于背景移动的区域。
     • 功能：一旦检测到异常移动目标（如非法入侵），系统立即触发警报并保存现场图像，为安全追溯提供证据，实现真正的无人值守安全监控。
  4. 现场操作与应用结果 核心应用价值：该机器人系统创新地将“非接触式移动检测”与现有变电站中的“接触式固定监测”相结合，形成了覆盖空间和状态的综合监测系统，有效弥补了传统巡检模式的不足。 运行结果：
  • 显著提升安全性和可靠性：能够及时检测到设备的潜在故障，如热缺陷、表面异物、油漏和声音异常，消除事故隐患。
  • 提高运维效率：替代人工重复繁琐的常规巡检，为调度员提供实时准确的现场情况反馈，为应急决策提供重要数据支持，大幅减少故障处理时间。
  • 降低运营成本：作为实现“无人值守”变电站模式的关键技术装备，帮助电力公司优化人力资源配置，降低长期运营成本。
  以下是翻译后的泰语文本：

  3.2 ระบบตรวจจับและวินิจฉัยอุปกรณ์หลายโหมด

  1. ระบบตรวจสอบและวินิจฉัยอินฟราเรดระยะไกล
     • การกำหนดค่า: กล้องอินฟราเรดออนไลน์ ประกอบด้วยโมดูลการจับภาพ การประมวลผล การแสดงผล การจัดเก็บ และการสร้างรายงาน
     • ฟังก์ชัน: ตรวจจับอุณหภูมิพื้นผิวของอุปกรณ์โดยอัตโนมัติ 비교하여 미리 설정된 임계값과 비교하여 이상이 감지되면 즉시 음성/시각 알람을 트리거합니다; 장비 온도 기울기 맵, 온도-시간 곡선 등을 생성하여 고장 분석을 지원합니다; 이미지 압축 기술을 사용하여 디스패치 센터에서 여러 변전소의 실시간 적외선 피드를 동시에 모니터링할 수 있습니다.
  2. ระบบตรวจสอบและวินิจฉัยภาพระยะไกล
     • การกำหนดค่า: กล้อง CCD แสงสว่างที่มองเห็นได้และเซิร์ฟเวอร์วิดีโอ
     • ฟังก์ชัน: ระบบฐานสถานีทำการวิเคราะห์อัจฉริยะ (เช่น การวิเคราะห์ภาพแตกต่าง การวิเคราะห์ความสัมพันธ์) บนภาพแสงสว่างที่มองเห็นได้ที่ส่งกลับมา ระบบที่สามารถระบุสถานะภายนอกของอุปกรณ์ไฟฟ้าและค่าอ่านของเครื่องวัดโดยอัตโนมัติ ในกรณีปกติ จะสลับจุดตรวจสอบโดยอัตโนมัติ; จัดเก็บภาพและทริกเกอร์เตือนภัยเมื่อพบความผิดปกติเท่านั้น ทำให้การใช้งานช่องทางและประสิทธิภาพการตรวจสอบเพิ่มขึ้นอย่างมาก
  3. ระบบตรวจสอบและวินิจฉัยเสียงระยะไกล
     • การกำหนดค่า: ไมโครโฟนทิศทางประสิทธิภาพสูง (MEMS)
     • ฟังก์ชัน: รวบรวมเสียงการทำงานของอุปกรณ์ในเวลาจริง บีบอัดและส่งกลับ ระบบประเมินสถานะการทำงานและประเภทความผิดปกติของอุปกรณ์ (เช่น การคลายตัว การปล่อยประจุ) โดยการเปรียบเทียบเสียงจริงกับข้อมูลปกติในอดีต และให้หน้าจอโต้ตอบสำหรับพนักงานบำรุงรักษาเพื่อสอบถามและวิเคราะห์
  4. ระบบตรวจจับและเตือนภัยการบุกรุกของวัตถุเคลื่อนที่
     • หลักการ: บนพื้นฐานของอัลกอริทึมการตรวจจับเป้าหมายเคลื่อนที่ในวิดีโอ ระบบที่สามารถระบุและแยกพื้นที่ในวิดีโอที่มีวัตถุเคลื่อนที่ที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นหลังโดยอัตโนมัติ
     • ฟังก์ชัน: เมื่อตรวจจับเป้าหมายเคลื่อนที่ที่ผิดปกติ เช่น การบุกรุกที่ผิดกฎหมาย ระบบจะทริกเกอร์เตือนภัยและจัดเก็บภาพที่เกิดขึ้นทันที ให้หลักฐานสำหรับการติดตามความปลอดภัย ทำให้การตรวจสอบความปลอดภัยแบบไม่มีคนดูแลเป็นจริง

  4. การดำเนินงานในภาคสนามและผลการใช้งาน

  คุณค่าการใช้งานหลัก: ระบบหุ่นยนต์นี้ผสมผสาน "การตรวจจับแบบเคลื่อนที่ไม่สัมผัส" กับ "การตรวจสอบแบบสัมผัสที่คงที่" ที่มีอยู่ในสถานีไฟฟ้า สร้างระบบตรวจสอบที่ครอบคลุมทั้งพื้นที่และสถานะ ช่วยลดข้อเสียหายของรูปแบบการตรวจสอบแบบดั้งเดิมอย่างมีประสิทธิภาพ

  ผลการดำเนินงาน:

  • เพิ่มความปลอดภัยและน่าเชื่อถืออย่างมาก: สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ เช่น ข้อบกพร่องความร้อน วัตถุแปลกปลอมบนพื้นผิว การรั่วไหลของน้ำมัน และเสียงผิดปกติ ได้ทันท่วงที กำจัดอุบัติเหตุในระยะเริ่มต้น
  • ปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานและบำรุงรักษา: แทนที่การตรวจสอบประจำวันที่ซ้ำซากและน่าเบื่อโดยใช้มนุษย์ ให้ผู้ควบคุมได้รับข้อมูลสถานะที่หน้างานอย่างทันท่วงทีและแม่นยำ ให้ข้อมูลสำคัญสำหรับการตัดสินใจฉุกเฉิน ลดเวลาในการจัดการข้อผิดพลาดอย่างมาก
  • ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน: เป็นอุปกรณ์เทคโนโลยีหลักในการสร้างรูปแบบ "ไม่มีคนดูแล" ของสถานีไฟฟ้า ช่วยให้บริษัทไฟฟ้าสามารถจัดสรรทรัพยากรมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานระยะยาว