Trafostasyon Denetimini Otomatikleştirme: Robotikler Güvenilirliği Artırırken Maliyetleri Azaltır

1. Proje Arka Planı ve Araştırma-Geliştirme Gerekliliği

Teknolojik ilerlemeler ve elektrik sistemlerindeki reformların derinleşmesiyle, elektrik sistemlerinin otomasyon seviyesi önemli ölçüde artmıştır. Trafostasyonlar "insansız" veya "az sayıda personel ile" operasyon modlarına doğru evrimleşmektedir. Şu anda, trafostasyonlar genellikle ekipman elektirik sinyallerini izlemek için "Dört Uzaktan Algılama" fonksiyonlarını (Telemetri, Telesinyal, Telekontrol, Teleregülasyon) ve SCADA sistemlerine dayanmaktadır. Ancak, bu geleneksel yaklaşım ekipmanın saha fiziksel durumunu (örneğin, görünüm, sıcaklık, anormal sesler vb.) gerçek zamanlı olarak algılamayı ve fark edemiyor.

Mevcut operasyon ve bakım modeli belirgin eksikliklere sahiptir: bir trafostasyonda bir anormallik olduğunda, operatörler önce uzak trafostasyon operasyon ekibini sahaya gitmeye yönlendirir ve ardından onarımlar organize edilir. Bu süreç, kusuru ortadan kaldırma süresini önemli ölçüde geciktirir, elektrik sağlamanın güvenilirliğini ve hizmet kalitesini etkiler. Ayrıca, geleneksel uzaktan video izleme sadece ses ve görüntü verilerinin dijital iletimini gerçekleştirir, zekice analiz yeteneklerine sahip değildir ve tek kameraların sabit görüş alanına ve sınırlı ağ bant genişliğine bağlıdır, bu da büyük ölçekli dağıtımını zorlaştırır.

2. Genel Robot Sistemi Yapısı

Bu sistem, koordineli uzaktan izleme ve saha incelemesi operasyonlarını gerçekleştirmek için iki katmanlı "Temel İstasyon-Hareketli Ajans" mimarisini benimsemektedir.

2.1 Temel İstasyon Sistemi

Temel istasyon sistemi, uzak izleme merkezinde yerleştirilmiş olup, tüm sistemin insan-makine etkileşimi ve komut merkezi görevini görür.

2.2 Hareketli Ajans Sistemi (Robot Gövdesi)

Hareketli ajans, yüksek derecede özerklik ve çevresel uyum yeteneğine sahip olan saha inceleme görevlerini yürüten akıllı bir uç noktadır.

• Hareketli Şasi Tasarımı: Dört tekerlekli diferansiyel sürüş yapısını kullanır. İki ön tekerlek bağımsız sürücü tekerleklerdir, her biri ayrı bir motora güç alır, esnek diferansiyel dönme sağlar; iki arka tekerlek de döner tekerlekdir. Bu yapı, düz çizgi hareket istikrarı, küçük dönüş yarıçapı (ön tekerleklerin merkez noktası etrafında dönme), güçlü yol uyumluğu, yan kaymamış ve basit, güvenilir bir yapı gibi avantajlar sunar.
• Hareket Kontrol Alt Sistemi: Donanım çekirdeği bir PC104 ana kartıdır, PCL-839 hareket kontrol kartı ve motor sürücüleri ile donatılmıştır. Bu alt sistem, robotun tüm hareket davranışından sorumludur. Üst düzey planlayıcıdan komutları alarak ve araç dinamik modelini entegre ederek, hız komutlarını her bir sürücü motora doğruca ayrıştırarak, pürüzsüz ve hassas hareket kontrolünü sağlar.
• Görev Yürütme Alt Sistemi: Robotun "algıları" ve "elleri" görevini görür. Çekirdek fonksiyonları şunlardır:
• Veri Toplama: Görünür ışık CCD kamerası, infrakırmızı termal imgeleyici ve yüksek performanslı yönlendirilebilir mikrofon (MEMS) ile entegre edilerek, güç ekipmanlarından görüntü (görünür ve infrakırmızı) ve ses verilerini toplar.
• Otomatik Şarj: Otomatik olarak şarj ünitesine geri dönüp şarj olabilir, 7x24 saat kesintisiz operasyonu sağlar.

3. Çekirdek Teknolojiler ve Fonksiyonel Uygulama

3.1 Akıllı Gerçek Zamanlı Yol Planlama Teknolojisi

• Küresel Yol Planlama: Önceden ayarlanmış trafostasyon elektronik haritasına dayanarak, bir inceleme görevi sırasında ziyaret edilecek ekipman duraklarının en iyi sırasını ve "en kısa yol", "en az dönüş" veya "kapsamlı optimum" gibi stratejilere göre uygulanabilir yolları hesaplar.
• Yerel Yol Planlama:
• Engel Atlatma: VFF (Sanal Kuvvet Alan Histogramı) algoritmasını, LiDAR gibi sensör verileriyle birleştirerek, dinamik ortamlarda güvenli navigasyonu sağlamak için gerçek zamanlı atlatma komutları üretir.
• Hat Takibi: Klasik PID kontrol algoritmasını kullanarak, robotun önceden belirlenen rotaları hassas bir şekilde takip etmesini sağlar.
• Çevresel Uyum: EM algoritması ve kümeleme algoritmalarını sensör verilerini işlemek için kullanarak, yol sınırlarını etkili bir şekilde uyarlama ve konum sapmalarını aşmayı sağlar.

3.2 Çok Modal Ekipman Tespiti ve Tanı Sistemi

1. Uzaktan Infrakırmızı İzleme ve Tanı Sistemi
• Yapılandırma: Çevrimiçi infrakırmızı termal imgeleyici, görüntü alma, işleme, gösterim, depolama ve rapor oluşturma modüllerini içerir.
• Fonksiyonlar: Ekipman yüzey sıcaklıklarını otomatik olarak tespit eder, önceden belirlenen eşiğle karşılaştırır ve anormal durum tespitinde hemen sesli/görsel alarm tetikler; ekipman sıcaklık gradyan haritaları, sıcaklık-zaman eğrileri gibi yardımcı olacak hata analizinde; birden fazla trafostasyondan gelen gerçek zamanlı infrakırmızı akışları aynı anda izlemek için görüntü sıkıştırma teknolojisini kullanır.
2. Uzaktan Görüntü İzleme ve Tanı Sistemi
• Yapılandırma: Görünür ışık CCD kamerası ve video sunucusu.
• Fonksiyonlar: Temel istasyon sistemi, dönen görünür ışık görüntüleri üzerinde akıllı analiz (örneğin, fark görüntü analizi, korelasyon analizi) gerçekleştirerek, güç ekipmanlarının ve ölçüm cihazlarının görünüm durumunu ve okuma değerlerini otomatik olarak tanımlar. Normalde, otomatik olarak izleme noktalarını değiştirir; anormal durum tespit edildiğinde sadece görüntüleri saklar ve alarm tetikler, bu da kanal kullanımını ve izleme etkinliğini önemli ölçüde artırır.
3. Uzaktan Ses İzleme ve Tanı Sistemi
• Yapılandırma: Yüksek performanslı yönlendirilebilir MEMS mikrofonu.
• Fonksiyonlar: Ekipman çalışma gürültüsünü gerçek zamanlı olarak toplar, sıkıştırır ve geri gönderir. Sistem, gerçek zamanlı gürültüyü geçmiş normal verilerle karşılaştırarak, transformatör gibi ekipmanların çalışma durumunu ve anormal tipini (örneğin, gevşeme, salma) akıllı bir şekilde değerlendirir ve bakım personeli için sorgulama ve analiz etkileşimli bir arayüz sağlar.
4. Hareketli Nesne Güvenlik Tespiti ve Alarm Sistemi
• Prinsip: Video akışı hareketli hedef tespit algoritmalarına dayanarak, videoda arka plana göre hareket eden nesneleri otomatik olarak tespit eder ve çıkarır.
• Fonksiyonlar: Yasal olmayan giris gibi anormal hareketli hedef tespit edildiğinde, sistem hemen alarm tetikler ve saha görüntülerini kaydeder, güvenlik araştırması için kanıt sağlar, gerçek insansız güvenlik izlemesini mümkün kılar.

4. Saha Operasyonu ve Uygulama Sonuçları

Çekirdek Uygulama Değeri: Bu robot sistemi, trafostasyonlarda mevcut "temaslı sabit izleme" ile "temassız mobil tespit"i yenilikçi bir şekilde entegre ederek, hem uzay hem de durumu kapsayan kapsamlı bir izleme sistemini oluşturur, geleneksel inceleme modellerinin eksikliklerini etkili bir şekilde telafi eder.

İşlem Sonuçları:

• Ani Artışta Güvenlik ve Güvenilirlik: Ekipmandaki potansiyel hatlara, yüzey yabancı nesnelerine, yağ sızıntılarına ve ses anormalliklerine hızlı bir şekilde tespit edebilir, hasarların başlangıcında ortadan kaldırır.
• İşlem ve Bakım Etkinliğinin Artışı: Manuel tekrarlı ve sıkıcı rutin incelemeleri değiştirir, operatörlere saha koşullarına gerçek zamanlı ve doğru geri bildirim sağlar, acil karar alma için kritik veri desteği sağlar, hat çözümleme süresini önemli ölçüde azaltır.
• İşlem Maliyetlerinin Azalması: "Insansız" trafostasyon modelinin gerçekleştirilmesi için kilit teknoloji ekipmanı olarak hizmet eder, enerji şirketlerinin insan kaynaklarını optimize etmesine ve uzun vadeli işlem maliyetlerini azaltmasına yardımcı olur.