变电站区域型远程智能巡检系统的设计与应用

变电站区域型远程智能巡检系统的设计与应用

马飞旺

南京悠阔电气科技有限公司南京江宁区211100

摘要：传统的人工巡检效率低，无法满足更为繁复的巡检任务，区域型远程智能巡检系统由此而生，在保证巡检效率的同时，还希望能够保障巡检安全性和准确性。本文将对变电站区域远程智能巡检系统进行论述，对其系统组成、运行和应用进行论述，并对应用过程中存在的部分问题进行分析。

关键词：智能变电站；区域性；远程巡检；网络通信

一、系统组成

区域型远程智能巡检系统由主机、分析主机、边缘节点、其他部分组成。其中区域巡检主机是整个设备的核心部件，负责巡检装置：变电站摄像机、声波监测装置等设备的接入和管理。该部分零件具备任务管理、数据采集、智能分析功能。负责任务下放、数据采集与收集、巡回检查监测、与智能分析主机链接[1]。

智能分析主机则是用于分析图像和音频的主体设备，对图像、音频文件等设备的状态、缺陷、人员问题进行全方位智能分析。负责设备状态分析、缺陷分析、安全分析、人员行为分析。

边缘节点是接受主机命令的设备，直接执行对变电站巡检设备的接入和管理工作，执行巡检主机下发的控制命令，收集并上传数据，并与智能分析主机一起，完成静默监听与智能联动任务。主要负责数据采集与上传、巡检设备调度、智能联动任务。

其他系统组成细分可分成视频系统、巡检系统和无人机巡检系统。其中视频系统通过高清模式完成实时监控，进行红外数据采集、录像存储、回放[2]。巡检系统为机器人操控，按照口令进行巡检任务调动，定期完成数据的整理和上传，日常负责设备管理和环境数据采集工作。无人机巡检系统则是自由执行对外巡检任务，在外负责进行红外测温和系统管理，同时与机器人巡检系统配合完成数据采集和上传。

二、系统运行

区域型远程智能巡检系统的运行模式一共可分为四个步骤：调阅视频、检测视频、联动设备处理、一键确认。

首先调阅视频的流程是通过巡检主机向外端的视频端采集设备下放指令，后获取设备中存储的视频同时完成云镜控制。具体而言，就是区域巡视主机会和站内的巡视设备一起完成巡查作业。巡查完毕后数据会直接被保存到巡视主机端，之后由主机完成初次智能分析，形成系统的巡查报告，回馈指令。其次检测视频也称之为静默监视，可分为边缘节点和直接接入两种监视情况。边缘节点监视一般在巡视设备未执行任务时，由边缘节点位置的接收摄像机进行工作，将监视图上传到巡视主机，代替巡视设备完成工作。直接接入是指区域巡视主机和直接控制的巡视设备均未执行任务，此时由区域巡视主机直接控制视频设备采集图片，直接进行智能分析并生成告警信息。联动设备处理是指监控系统、边缘节点、区域巡航主机三点的互相联动。首先由主辅设备监控系统发送联动信号至边缘节点，再从边缘节点收到信号后转发至区域巡视主机，三个单元联动完成任务，根据需要获取视频数据进行处理[3]。一键确认是指边缘节点接收主辅设备监控系统发送的顺控操作联动信号，转发至区域巡视主机，进行图像数据采集和处理，并生成顺控确认反馈文件，最终送至主辅设备监控系统。

三、系统应用

（一）巡查应用

巡查应用是远程智能巡查系统的核心应用内容，系统可进行例行巡视、特殊巡视和固定点巡检。区域型远程智能巡检系统达到了“视频 + 机器人”对设备外观巡视全覆盖，达到了100%替代率。该巡查系统主要是通过机器人运作来实时捕捉图像信息，并将信息传输到中枢进行数据分析。机器人完成数据比对和汇总后，由人工对相应的问题部分进行巡查，再次确定数据的正确性和系统的可靠性。

例行巡视是定点日常任务，由系统自动发起，日常任务是每日定时完成巡视，再生成本日的巡检报告，由运维人员观察是否存在有异常数据，确定之后结束本次的巡检任务。特殊巡视主要是针对一些突发情况，是由系统临时分配的任务，按照需求来完成。系统后台在接收到任务指令后会临时启动任务，进而针对任务巡查点进行多频次的特殊巡视。固定点巡视是指确立一些固定巡查点，并在巡检系统重通过标记这些巡查点来快速的定位到相应设备，进而调出对应的实时画面。   这三种巡查手段都可进行临时调整和增加，根据实际的巡视工作需求来进行。远程智能巡视系统的巡视能力已经达到了标准值，但是过去试验和实践中，对机器人核查和人工核查机制与结果的对比发现，二者的结合效果更高。这意味着当前人力核查仍然不能被完全的取代，全智能化核查存在一些问题需要人力的解决。最好的应用方式是机器设备和人力协作，形成新的核查机制，机器用来采集图像并负责上传数据完成对比工作，而人工则对部分故障内容进行定期定点的检查，保证系统的运行稳定，提高系统的支持率和可靠性。这种组合模式让在线监测水准更高，对内部缺陷的监测也更加的细节化，将油色谱、铁芯夹件、主变振动等在线监测数据实时同步接入辅控系统之中，系统为主人工为辅，提高发现设备异常的能力[4]。

（二）问题识别

远程智能巡视系统具有处理巡视结果的能力，它能够对工况和其他问题出现情况进行较为准确的识别和报备。例如在一项实验中发现的远程智能巡视系统设备工况识别率为85%，准确率为80%。系统能够较为准确地识别设备的工作状态，但仍存在20%的误报率。盖板破损或缺失、箱门闭合异常、绝缘子破损等4类问题的识别率/准确率良好，均高于84%。

关于误报率过高的问题，考虑是因为巡视系统的数据采集、算法优化能力不够。因此可以进一步优化系统的算法和模型，提高识别的准确性。结合更多的数据样本进行训练，以提高对设备状态的识别能力。同时加强对设备工况数据的采集和分析，包括更频繁地更新设备状态数据、增加监测点位、提高数据采集的精确度。更加有必要引入人工审核和反馈机制，对系统误报的情况进行定期审查和分析。

（三）应用稳定性分析

远程智能巡视系统具有运行周期，在周期内是否可保持持续、稳定运行，是检验其巡视能力的主要指标。通过检验摄像机和机器人两大部件，发现基本稳定性强，有较好运转能力，录像完整率有所保障，摄像机录制工作相当稳定。在线时长长，系统监控功能持续性有所体现。有出现离线情况，但离线次数较少，说明系统的稳定性较高。累计运转天数够长，某一段时间内具有使用稳定性和可靠性。机器人运行平均时长够长，大部分时间都能保持在线状态，保证了巡视任务的执行。离线次数较摄像机略高，但整体仍保持在可接受范围内。累计自检次数合格，累计巡视天数合格，整体来看，机器人的自我监测和巡视任务执行情况良好。二者配合的任务执行情况整体良好，整体执行效率较高，但有改进空间。对此本研究认为可以通过优化巡视路线规划提高执行规范，同时建立更加完善的任务管理和执行闭环机制，强化人机协同管理。可从根本上提高执行效率，保证系统的持续优化能力。同时加强对巡视数据的分析和挖掘，利用大数据和人工智能技术，发现隐藏在数据背后的规律和趋势，为任务执行提供更科学的决策支持。通过建立更加智能化的任务调度和执行系统，提高任务执行的闭环率和准确性。初次之外，系统对异常情况的检测和报警能力较强，准确率较高，有助于及时发现问题并采取相应措施。

结束语

本研究通过综合分析，对系统的应用能力和监视水平进行了测评。通过基础系统分类作用的论述，可以发现远程智能巡检系统的监测机制简单，运维方式统一，因此在实际的应用过程中，对设备自身运维能力和巡查效率的提升和检测主要集中在考察期报警能力、在线状态、巡视任务完成情况上。研究认为只能巡检系统确有执行能力和应用优势，具有可行性和有效性，系统具备出色的性能和功能，对比传统的人工巡检，带来了显著的改进。

参考文献

[1]许飞,唐曙光,刘文涛,等. 变电站远程智能巡检系统研究与应用[J]. 自动化仪表,2022,43(4):81-85.

[2] 黄建阳,陈硕. 变电站区域型远程智能巡检系统的设计与应用[J]. 农村电气化,2023(12):41-46.

[3] 张炜,梁俊斌,覃剑. 基于多智能体的变电站机器人巡检远程集控系统[J]. 电力信息与通信技术,2020,18(12):9-16.

[4] 张丽. 特高压换流站远程智能巡检系统设计与实现[J]. 大科技,2020(11):55-56.