電力巡檢機器人綜合管理平臺開發與應用

宋慶武　王昊煒　蔣超

摘要：本文介紹了電力機器人綜合管理平臺開發，采用多級部署架構、統一接口規范、圖像識別技術，實時掌握變電站數據及告警信息，能夠快速定位出機房故障源，使機房監控從人工定期巡檢維護的方式向機器人自動監控和管理的方式轉變。通過對3電力巡檢機器人綜合管理平臺的應用擴大應用區域巡檢的范圍，提高巡檢的效率，對現場監測數據進行分析和整理，為全省綜合監測管控體系提供數據支撐，提升省內數據監測及應用的水平。

Abstract： This article introduces the development of a comprehensive management platform for electric robots. It adopts a multi-level deployment architecture， unified interface specifications and image recognition technology to master substation data and alarm information in real time， which can quickly locate the source of the equipment room fault and make the computer room monitoring from manual periodic inspection and maintenance way to the way of robot automatic monitoring and management. Through the application of the integrated management platform of 3 electric power inspection robots， the scope of application area inspections is expanded， the efficiency of inspections is improved， and the on-site monitoring data is analyzed and sorted to provide data support for the province's comprehensive monitoring management and control system and improve the data monitoring and application level.

關鍵詞：視覺分析;數據共享;多系統互動;知識庫

Key words： visual analysis;data sharing;multi-system interaction;knowledge base

中圖分類號：TM63;TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0205-03

0? 引言

目前，我國電力工業發展迅猛，電力技術日新月異，信息化水平持續提升，人工智能技術得到了廣泛的應用。現階段，國內220kV及以下電壓等級變電站基本為無人值守模式，500kV變電站為少人值守模式，將來也要陸續普及無人留守。變電站內監測對象眾多，常規的在線監測安裝范圍有限，一些施工困難或危險區域往往難以監測，因此許多日常運維工作需要依靠人工巡檢完成。站內存在大量的設備，且較分散，人工巡檢工作量大，導致運維人員工作負荷和壓力較大，特別是在電力管廊等工況復雜的環境中，更加增加了安全風險和隱患。

隨著電網規模的不斷擴大，近年來巡檢機器人得到了廣泛的使用，陸續取代了許多人工巡檢業務，通過遠程數據采集，對電氣設備本體及其運行情況開展監測分析，包括了母線溫升、變壓器絕緣油各參量等。

1? 總體架構

電力巡檢機器人綜合應用平臺運行于數據管理的內部網絡，由圖1所示，它包含了應用系統、結構方案、具有自感應部署功能的巡檢機器人本體以及第三方巡檢部分等四方面內容。

對于應用系統而言，主要是采集數據的高級應用功能，包括儲存、分析、顯示、指令控制、狀態研判等方面。具有自感應部署功能的巡檢機器人利用電力通訊網絡與接口保持對接，按照各項巡檢任務和指令達到監測區域，收集信息上傳至采集終端。第三方巡檢部分和外部平臺則是利用規范化接口構建巡檢機器人本體與采集終端的雙向通訊[3]。

按照平臺業務功能和技術應用架構，詳細整合其應用功能，按照平臺物理層級開展技術應用功能的方案實現。巡檢機器人一體化管控平臺實現了兩級部署，不僅實現了本地化運行需求，又可統一管理指定范圍內的機器人，達到了數據統一儲存、集中管控的目的。

2? 業務功能架構

①電力巡檢機器人一體化應用平臺，滿足超視距控制、多維度監測、運行狀態實時評估的要求，實現站內多類設備告警顯示、切換操作及表計數據智能研判，及時上送異常監測評估結果，規范接口協議，并具有第三方巡檢設備可擴展功能，統一部署和管控。

②試制符合變電站工作環境的電力巡檢機器人，具備各項工況參量的詳細監測，能夠達到站內智能巡檢和分析研判的功能。

③事故數據及時上報及現場異常狀態傳輸機制分析，滿足各類情況的設備裝置故障預測和狀態評估要求的高級應用，為站內運維業務奠定堅實的數據基礎[1]。

④以當前電力調度業務網絡、輔助決策及實時監控平臺的運行[2]，實現系統間互動互通、數據共享，縮短告警處理時間。（圖2）

3? 圖像識別描述

總體識別流程如下：首先以柜體為單位拍攝全景圖，然后依次定位柜體上的各個儀表，并調整相機倍率和焦距（即二次對焦），拍攝待識別儀表的大圖，最后根據儀表類型調用相應的圖像識別算法，得到識別結果。

在二次對焦功能中，需要根據標定的模板從全景圖中定位待識別的儀表，得到儀表的具體位置和尺寸，從而調整相機參數實現儀表大圖的拍攝和后續識別。儀表按照識別策略大致可分為LED型儀表、指示燈型儀表、指針型儀表和機械狀態型儀表。圖像識別具體流程如圖3。

4? 統一接口規范描述

機器人以巡檢點為基本巡檢單元，每次巡檢任務可巡檢多個巡檢點，即由多個巡檢點任務序列組成一次巡檢任務。設備內部使用數據庫按照巡檢點進行存儲，主站側需要報告時按規則進行查詢，上傳文件統一格式，文件存儲在本地文件夾。控制命令采用104標準遙控命令執行，無需遙控選擇，直接遙控執行，遙控值為1，遙控起始地址：0x6001，標識類型為：45（0x2D）。

5? 總結

通過對室內電力巡檢機器人及其管控平臺的應用研究，研發機器人巡檢管控平臺，制定統一接口規范，將符合規范要求的第三方機器人產品納入平臺管理;結合省內現有監控類系統，研究巡檢機器人在數據共享、告警聯動等方面的應用。通過本文的研究，能夠降低設備故障和動力環境變化對電網運行的影響;通過與安防、消防等系統的有機結合，更好的發揮巡檢機器人在現場的作用，切實的保障電力安全生產，提高生產效率，減少財產損失、節約人力資源成本。

參考文獻：

[1]Simon Haykin著.神經網絡與機器學習[M].申富饒，等譯.機械工業出版社，2011.

[2]朱濤，張華編.變電站設備運行實用技術[M].中國電力出版社，2012-02-01.

[3]李艷鵬，楊彪著.分布式服務架構：原理、設計與實戰[M].電子工業出版社，2017.