淺談智能巡檢系統(tǒng)在瀑布溝水電站探索設(shè)計

摘 要：設(shè)備巡檢是是水電生產(chǎn)一項重要的定期工作，旨在掌握設(shè)備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)電站普遍采用人工定期巡檢模式，需要定期安排人員到現(xiàn)場開展巡檢，存在人員工作量大、效率低、可靠性差等問題，對生產(chǎn)現(xiàn)場的“跑、冒、滴、漏”等設(shè)備缺陷也無法有效管控。隨著國能大渡河流域水電開發(fā)有限公司開展智慧企業(yè)建設(shè)，智慧電廠應(yīng)運而生，智能巡檢系統(tǒng)也成為了打造智慧電廠的重點項目之一。根據(jù)水電站設(shè)備巡檢的實際業(yè)務(wù)需求，瀑布溝水電站量身定制設(shè)計了智能巡檢系統(tǒng)，本文根據(jù)瀑布溝巡檢系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，闡述了智慧企業(yè)背景、系統(tǒng)設(shè)計原則、整體架構(gòu)和應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：智能巡檢系統(tǒng);設(shè)備巡檢;水電站;智慧電廠

中圖分類號：TM7

一、項目背景

在國家大力推進(jìn)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的背景下，國能大渡河流域水電開發(fā)有限公司率先在行業(yè)內(nèi)開展智慧企業(yè)建設(shè)，轉(zhuǎn)變水電企業(yè)傳統(tǒng)管理模式，建設(shè)智慧企業(yè)，即站在企業(yè)整體的角度，強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、深化大數(shù)據(jù)挖掘，將先進(jìn)信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)和管理技術(shù)深度融合，最終實現(xiàn)風(fēng)險識別自動化、決策管理智能化、糾偏升級自主化的柔性組織形態(tài)和新型管理模式。智慧電廠是智慧企業(yè)建設(shè)的重要工程，智能巡檢系統(tǒng)也是打造智慧電廠的必經(jīng)之路。瀑布溝是國家能源集團(tuán)裝機(jī)最大的水電站，是智慧電廠建設(shè)的試點單位，大力開展智能巡檢系統(tǒng)研發(fā)，不斷提升電站的智能管理水平。

二、系統(tǒng)建設(shè)目的

目前水電站設(shè)備設(shè)施的“跑、冒、滴、漏”和聲音異常等環(huán)境數(shù)據(jù)信息無法有效采用傳感器進(jìn)行檢測，如油水管路及閥門滲漏、機(jī)組和水泵運行異響等缺陷沒有智能化的監(jiān)測手段，傳統(tǒng)人工巡檢的可靠性低、可追溯性差，存在著人員安全風(fēng)險大、成本高等管理問題。智能巡檢系統(tǒng)能適應(yīng)智能化水電站無人值守的發(fā)展需求，實現(xiàn)全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控，有效降低勞動強(qiáng)度，降低水電站運維成本，提高正常巡檢作業(yè)和管理的自動化和智能化水平，為無人值守電站提供創(chuàng)新型的技術(shù)檢測手段和全方位的安全保障，智能巡檢具有靈活性、智能性，同時也克服和彌補了當(dāng)前人工巡檢存在的一些缺陷和不足，更適應(yīng)智能電站和無人值守電站發(fā)展的實際需求。

三、瀑布溝智能巡檢系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架

1.設(shè)計原則

瀑布溝智能巡檢系統(tǒng)旨在代替人員完成設(shè)備巡檢工作中對設(shè)備的“望”“聞”“問”“切”等工作，通過機(jī)器人、紅外熱成像、聲音、溫濕度等智能采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)，并結(jié)合計算機(jī)視覺識別、機(jī)器自學(xué)習(xí)等技術(shù)，使之具備“智能識別”能力。智能設(shè)備應(yīng)具備以下特征：

（1）具備更明亮的“眼睛”：通過研發(fā)智能巡檢機(jī)器人、結(jié)合電站工業(yè)電視、新增紅外熱成像儀等方式，完善系統(tǒng)的“眼睛”，使之能夠模擬人識別設(shè)備“跑、冒、滴、漏”和各種表計等;

（2）具備更敏銳的“耳朵”：在需要通過聲音識別的部位增加聲音傳感器，實時采集設(shè)備聲音，形成數(shù)據(jù)庫識別異常聲音波形;

（3）具備更敏感的“觸覺”：利用高精度的紅外測溫手段，讓智能巡檢系統(tǒng)具有更敏感的溫度感知能力，感知異常溫度并記錄;

（4）具備更聰明的“大腦”：通過開發(fā)視覺識別算法模型、設(shè)備故障分析診斷模型、智能聯(lián)動告警模型等，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)、圖像等信息的自動比對和分析，智能判別設(shè)備缺陷并及時發(fā)出預(yù)警信息通知生產(chǎn)人員處理。

2.技術(shù)構(gòu)架

瀑布溝智能巡檢系統(tǒng)通過巡檢機(jī)器人、紅外熱成像、聲音、溫濕度等智能采集設(shè)備，全面采集設(shè)備的視頻、圖像、聲音、溫濕度等數(shù)據(jù)，模擬“耳朵、眼睛、鼻子、觸感”等仿生感知功能，形成了覆蓋面廣、實時性強(qiáng)多元數(shù)據(jù)庫。

利用精確定位技術(shù)，按照指定巡檢路線，實現(xiàn)對受檢設(shè)備的視頻音頻采集、環(huán)境監(jiān)測（漏油水、遺留物、異常等感知）等。利用深度學(xué)習(xí)、全卷積深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，建立設(shè)備滲漏缺陷診斷模型和聲音異常診斷模型，實現(xiàn)設(shè)備滲漏和聲音異常等自動診斷和預(yù)警，解決水電站此類環(huán)境數(shù)據(jù)無法有效采用傳感器進(jìn)行檢測問題，從而代替人工巡檢。

智能巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)回傳網(wǎng)絡(luò)用于傳輸智能機(jī)器人和智能采集的相關(guān)數(shù)據(jù)。智能巡檢系統(tǒng)后臺處理器主要用于圖像、聲音數(shù)據(jù)的識別處理。智能巡檢機(jī)器人和智能電子眼將巡檢過程中的視頻、音頻、圖像數(shù)據(jù)及時通過無線網(wǎng)線回傳至智能巡檢系統(tǒng)后臺，智能巡檢系統(tǒng)后臺處理器通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)對視頻、音頻、圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、處理及深度學(xué)習(xí)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，并通過智能ONCALL系統(tǒng)自動發(fā)送報警，通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動發(fā)送工作任務(wù)，實現(xiàn)對設(shè)備的智能化管理。

3.系統(tǒng)功能與應(yīng)用

智能巡檢系統(tǒng)可以根據(jù)需求自動采集各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過常見的圖表展現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)，將數(shù)據(jù)更加直觀地提供給生產(chǎn)人員，以提高人員對設(shè)備的管控能力和決策能力。

實時監(jiān)視界面可以反映多種指標(biāo)，具體包括：

（1）設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)。展示當(dāng)前巡檢結(jié)果，用數(shù)據(jù)化的方式展示設(shè)備巡檢點的正常、異常數(shù)量，使人員能直觀了解設(shè)備整體運行狀況。

（2）異常情況分布展示。按系統(tǒng)單元維度來展示巡檢發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，便于對比分析。

（3）告警列表。可以查看并處理實時告警。

（4）水電站電子地圖。構(gòu)建電站空間電子地圖，實時展示巡檢機(jī)器人、紅外熱成像、聲音采集儀等智能采集設(shè)備在空間的分布情況。

（5）實時視頻、圖像、聲音等數(shù)據(jù)查看。按設(shè)備和空間兩個維度調(diào)取機(jī)器人或者高清攝像頭視頻流數(shù)據(jù)、圖像識別結(jié)果數(shù)據(jù)或者生意數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)應(yīng)用后，實現(xiàn)了按照設(shè)定的巡檢頻次自動啟動智能巡檢機(jī)器人執(zhí)行設(shè)備巡檢任務(wù)，實時采集分析圖像、聲音、溫度等多元信息，多次準(zhǔn)確的識別發(fā)現(xiàn)了在運設(shè)備漏油漏水、指示燈故障等設(shè)備缺陷，并及時的通過ON-CALL系統(tǒng)發(fā)出報警，已代替人員開展相關(guān)區(qū)域的設(shè)備巡檢和監(jiān)視。

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作者簡介：馬宇（1993），男，重慶市榮昌區(qū)，國能大渡河流域生產(chǎn)指揮中心調(diào)度員，助理工程師，主要從事水電站發(fā)電、水庫調(diào)度等工作。

（國能大渡河流域生產(chǎn)指揮中心 四川成都 610000）