基于5G物聯網技術及AI人工智能圖像識別引擎的變電站智能巡檢終端的研究

趙然 汪楊凱 許濤 許悅 陳曉躍

【摘? 要】變電站巡檢員日常的儀器儀表巡檢，目前采用人工采集方式，通過人工抄錄儀器儀表方法進行數值記錄，采用紙質報表填報方式進行表的數值記錄及跟蹤查詢，非常復雜低效，并且數據沒有錄入到本地系統當中，缺少巡檢終端和巡檢記錄的系統，不方便查詢。本文提出一種基于5G物聯網技術及AI人工智能圖像識別引擎的變電站智能巡檢終端，采用簡潔高效的交互設計，員工使用智能巡檢設備通過設備攝像頭，通過基于計算機視覺的識別儀表算法，進行儀表讀數和指針讀數識別，并通過5G物聯網技術通訊模塊，提交數據到系統后臺當中，后臺系統導出生產所需要的巡檢報表。巡檢終端帶有紅外測溫功能，在作業現場可及時對設備的溫度進行巡檢，準確定位異常發熱點。巡檢終端可采集現場視頻、聲音、圖片等信息并記錄，方便后續監控信息的數據分析?？梢杂行У妮^少一線工人的工作量，提高巡檢工作效率、減輕工作負擔。

【關鍵詞】5G;AI人工智能;儀表識別;巡檢終端

引言

目前，變電站運維人員在對變電站內的儀器儀表進行日常的抄錄時，需要通過手工方式記錄現場抄錄各種設備的運行數據，記錄到巡檢數據后，將所需要的數據抄錄完畢后，并通過手動方式導出報表和數據提交給上級領導公司。

1.臺賬巡檢的現狀

設備臺賬的巡檢記錄是變電中非常重要的數據，設備臺賬的記錄內容往往同過抄錄員，手動的抄錄，通過記錄的紙質資料最后錄入系統，在記錄過程中需要重復輸入數據到系統當中，在日常的巡檢記錄過程中帶來了非常大的工作量。設備的日常溫度的健康不能通過人工來實現，缺少設備的溫度監控數據，對于設備的局部溫度不能很好的記錄，可能在設備運行和使用過程中由于局部溫度過高會產生設備的運行低效甚至長期運行局部溫度過高導致設備損壞。急需專業設備和系統對現場的儀表及外觀進行快速有效的檢查。

2.巡檢終端

設計和實現數據表盤智能識別模塊研發，實現圖像表針轉化成數字數據。

設計紅外測溫模塊研發，調用設備測溫接口，實現測溫數據采集。

開發現場及設備聲音、圖像、視頻采集模塊研發，場景采集數據，并實現數據上傳。

開發5G模塊研發，可適配5G網絡，通過5G網絡實現現場數據傳輸。

2.1儀表盤智能識別模塊的功能

（1）儀表識別。儀表識別基于Ai人工智能技術，采用計算機視覺識別方法，對現場儀表進行識別。

（2）數據新增。通過Ai人工智能技術實現的數據識別內容包括，表的指針讀數和發生次數數字的識別內容。通過識別出的結果，對指針讀書和發生次數數字進行記錄，保存在巡檢設備當中，通過網絡同步到應用服務器當中進行記錄。

（3）數據查詢。按照巡檢的時間、人員、電壓等級、表種類進行數據查詢，通過表格形式進行展現。

（4）圖表展示。按照時間、區域、電壓等級、表種類對巡檢記錄的儀表數據進行展示，展示包括餅圖、直方圖等內容。

（5）運維報表。對于非結構化報表內容，采用freemarker模板解析引擎，對模板進行填充，日常巡檢的儀器儀表數據進行填寫，導出運維所需要表格。

2.2紅外測溫模塊的功能

（1）測溫模式。攝氏度、華氏攝氏度模式切換。測溫矯正、反射溫度參數、環境溫度參數、濕度參數、發射頻率、距離參數。水印。中英文說明切換。

（2）色版模式。色斑模式包含白熱、黑熱、鐵虹、高對比彩虹、彩虹、鐵灰等模式選擇，通過色帶區分出不同溫度值的區分。高溫采用高亮顏色，低溫采用暗色進行標識。

（3）紅外圖像拍照。紅外圖像拍照可記錄當前紅外模塊的拍攝照片數據。可指定時間間隔記錄紅外拍照照片保存在設備本地。

（4）紅外視頻。紅外視頻可通過紅外測溫模塊，記錄視頻信息，并保存在設備本地。

（5）增加測溫點。對于紅外測溫顯示在巡檢設備的圖像時可手動添加測溫點，記錄測溫點的溫度數值?？砂凑諛它c記錄圖像位置的溫度。

（6）區域測溫。在巡檢設備的圖像顯示屏幕上，劃定任意矩形區域，作為測溫區域，關注此區域的溫度變化，可記錄最高溫度、最低低溫、平均溫度等信息。

（7）高溫測溫模式。根據測溫的范圍可調整200～400攝氏度和0～200攝氏度的測溫模式，可顯示高溫發熱區域指示。當設置為200～400攝氏度區域時，只關注高溫數值的圖像記錄。當設置為0～200可關注低相對低溫的圖像指示。

2.3聲音、圖像、視頻采集模塊的功能

（1）聲音采集。通過巡檢設備的聲音采集功能對聲音進行采集，可保存到本地或者上傳到應用服務器當中保存。

（2）圖像采集。通過巡檢設備圖像采集功能現場巡檢的圖像進行記錄，保存到本地或者應用服務器作為存儲，方便記錄現場巡檢過程，并對現場巡檢過程記錄、分析。

（3）視頻采集。通過視頻采集功能，記錄巡檢過程的視頻。包括施工過程、整改問題記錄，并可記錄違章等。

2.4 5G網絡模塊的功能

5G模組是承載終端接入網絡的關鍵部件，實現通過5G網絡的快速數據通訊。

3.管理系統

開發巡檢管理系統，可維護巡檢人員信息、設備儀表信息、巡檢記錄信息、導出巡檢記錄表。

3.1巡檢管理

（1）用戶管理。對于巡檢人員進行管理，可增加、刪除、修改巡檢人信息，可以對巡檢人員按照姓名、崗位進行查詢，重置登陸密碼等。

（2）設備信息管理。添加設備信息，包含設備所屬變電站信息，設備位置信息、設備碼信息、電壓等級、設備二維碼等，生成設備二維碼供巡檢終端進行掃碼使用，在巡檢終端進行識別時先進行二維碼讀取，然后在進行儀表識別操作。

（3）設備記錄。設備的識別信息記錄，可查詢設備識別記錄信息，并可根據時間、巡檢人、電壓等級、巡檢區域等內容進行查詢操作?？赏ㄟ^報表組件顯示巡檢設備分布餅圖、巡檢次數直方圖等智能報表。

（4）巡檢報表。根據用戶的要求導入巡檢報表模板，對于線下的紙質報表進行數字化導入，然后把巡檢記錄按照時間維度補充填寫到模板當中，通過PDF或者word形式進行導入打印。也可以直接調用打印組件在線打印報表信息。

（5）巡檢記錄。按照用戶維度進行巡檢記錄的統計查詢，可以按照巡檢人維度進行查詢，導入周、月、年使用巡檢終端進行巡檢人的記錄。

4.結語

基于5G物聯網技術及AI人工智能圖像識別引擎的變電站智能巡檢終端的研究，該終端及管理系統的研究能夠實現運行數據的輸入及運行臺賬、報表的輸出，同時利用Ai人工智能（人工智能）和5G（數據挖掘），系統中的數據進行分析、對比，對設備的運行狀態提前預警，提高了現場設備管理水平，減輕了人員工作負擔。

參考文獻

[1]王啟盛.PMS典型操作票快速錄入方法的設計與實現[J].湖南電力，2013，33（3）：32-34.

[2] 趙然.變電站生產管理系統數據輔助分析[J].中小企業管理與科技.19年12上

作者簡介：趙然（1985-），男，漢族，江蘇溧陽人，本科，副高級工程師，研究方向為變電站運維管理。