大立紅外技術(shù)研究 | 變電站數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)（1）

電力建設(shè)對社會經(jīng)濟有著明顯的拉動作用，是一項重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，是我國國民經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的重要保障和前提。近年來，中國電力行業(yè)迅速發(fā)展，行業(yè)規(guī)模大幅增長，在5G、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的影響下，中國電力行業(yè)進入了轉(zhuǎn)型升級的新時期。

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)

——系統(tǒng)架構(gòu)及管理 ——

隨著“雙碳”政策目標的提出，能源結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)型，電力供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革加速——火電進一步實施“上大壓小”，淘汰落后產(chǎn)能；水電加強全流域管理，發(fā)揮蓄能價值，保持平穩(wěn)增長。與此同時，國家繼續(xù)大力發(fā)展風電、光伏，提高新能源消納和存儲能力，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

目前，新型電力系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)成為電網(wǎng)企業(yè)的工作重心。變電站是電網(wǎng)的節(jié)點，承擔著電壓變換、功率分配等重要功能，是電力運行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著大規(guī)模新能源的接入，變電站的控制要求和安全水平必將面臨著新的挑戰(zhàn)。

- 運維工作量持續(xù)增長

- 運行環(huán)境日趨復(fù)雜

- 變電站無人值守的需求

關(guān)于系統(tǒng)

#變電站數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)#

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)是將數(shù)字化、智能化與變電站巡檢業(yè)務(wù)融合一體的技術(shù)形態(tài)，是兼顧安全、質(zhì)量和效率，以“高清視頻+機器人+無人機”開展設(shè)備外觀和紅外巡視，以“在線監(jiān)測+數(shù)字化表計”開展設(shè)備內(nèi)部運行狀態(tài)檢測，構(gòu)建設(shè)備“外部狀態(tài)可觀、內(nèi)部狀態(tài)可測”的全方位智能巡視體系。其實質(zhì)是通過引入傳感、通信和數(shù)字化等技術(shù)，研發(fā)高效的檢測裝備，提高巡檢的有效性和準確性；通過研發(fā)紅外熱像儀、巡檢機器人、無人機等自主化巡檢裝備，開發(fā)機器代人的相關(guān)技術(shù)，提高巡檢工作安全性和時效性；通過開展人機協(xié)同、信息互通和人工智能，建立智能化的巡檢系統(tǒng)，提高巡檢工作的綜合效率。

3D場景可視化展現(xiàn)

通過多維數(shù)據(jù)展示與管理，統(tǒng)一監(jiān)管站內(nèi)各種軟硬件系統(tǒng)和設(shè)備，提供直觀、高效便捷、節(jié)能的管理環(huán)境。三維立體展現(xiàn)更具有嵌入效應(yīng)且數(shù)據(jù)更直觀體現(xiàn)在空間部分，以虛擬現(xiàn)實全景仿真再現(xiàn)，360°旋轉(zhuǎn)、多角度切換、高空視角、第一人稱視角、自動漫游與巡檢，全方位總覽數(shù)據(jù)中心全貌及狀態(tài)。同時可以在日常工作環(huán)境中，對各種設(shè)備微環(huán)境進行有效全景監(jiān)測。

AR實景監(jiān)視

實時虛擬圖像與實景圖像疊加，虛實融合人機交互，增強系統(tǒng)現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)。

200萬像素高分辨率

長距離清晰成像。

· 智能感知

使用電力設(shè)備紅外熱像智能識別專利技術(shù)完成對電力設(shè)備部件級別的自動監(jiān)測；

利用紅外在線系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、高清視頻系統(tǒng)、聲紋采集裝置等方式聯(lián)合采集巡視數(shù)據(jù)，完成變電站全面運行數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

· 智能巡視

視頻畫面具備AR全景拼接功能，整體大范圍監(jiān)控的同時兼顧局部細節(jié)聯(lián)動，以畫中畫形式展示低點攝像機視頻，做到可查詢/可搜索/可定位/可描述/可報警/可聯(lián)動，大大改善現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用模式；

表計識別、設(shè)備外觀識別功能完成30類電力設(shè)備工作狀態(tài)分析，25類圖像識別典型缺陷識別，另具備設(shè)備工作溫度狀態(tài)巡視及聲紋分析功能，有效代替人工完成現(xiàn)場巡視工作。

· 智能安全

人臉識別、車輛控制等多重功能全站式覆蓋，實現(xiàn)真正意義上的全站智能化管理。

行為分析功能：人員奔跑/聚集/激烈運動/倒地，越界偵測，區(qū)域入侵，進入/離開區(qū)域；

崗位分析功能：玩手機/睡崗/離崗/滯留/多人值崗人數(shù)異常;

異物識別功能：視野范圍內(nèi)出現(xiàn)垃圾袋，鳥巢等異物主動識別判定；

安全帽檢測（關(guān)聯(lián)人臉）：人臉檢測、人臉對比（50萬名單庫）、未戴安全帽、抽煙檢測等。

系統(tǒng)架構(gòu)

#【智巡為主·人巡為輔】變電運維巡視新模式#

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)部署在變電站站端，完善站內(nèi)全面感知手段，主要由巡視主機、輪式機器人、掛軌機器人、高清攝像機、無人機及聲紋監(jiān)測裝置等組成，集設(shè)備狀態(tài)感知、環(huán)境動力、圖像采集、聲紋采集等功能于一體。

正常工作狀態(tài)下，巡視主機下發(fā)控制、巡視任務(wù)等指令，由機器人、攝像機和無人機開展室內(nèi)外設(shè)備聯(lián)合巡視作業(yè)，對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境信息進行實時采集，并將巡視數(shù)據(jù)、采集文件等上送到巡視主機；巡視主機與智能分析主機對采集的數(shù)據(jù)進行智能分析，開展健康狀態(tài)評估、趨勢分析，由閾值判別提升為趨勢追蹤，大幅提高設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)的及時率和準確率，實時診斷設(shè)備狀態(tài)并形成巡視結(jié)果和巡視報告。

巡視系統(tǒng)具備獲取與巡視相關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)與動力環(huán)境數(shù)據(jù)、與主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)智能聯(lián)動等功能，有效替代人工巡視，減少了主設(shè)備過度檢修的管理弊端，大幅提高了設(shè)備的運行壽命。

# 巡視主機具備雙網(wǎng)口和設(shè)置獨立網(wǎng)段，信息安全符合GB/T36572的要求。

系統(tǒng)管理

#綜合狀態(tài)感知#

· 數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)具備運行環(huán)境數(shù)據(jù)采集、巡視數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)自身狀態(tài)數(shù)據(jù)采集三項數(shù)據(jù)采集功能，實現(xiàn)對設(shè)備的全方位狀態(tài)數(shù)據(jù)采集——

微氣象設(shè)備采集室外大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、氣壓等微氣象數(shù)據(jù)；

動環(huán)設(shè)備采集室內(nèi)溫濕度和O?、SF6等氣體檢測數(shù)據(jù)；

機器人、無人機、攝像機、聲紋監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)檢測等方式聯(lián)合采集可見光視頻及圖像、紅外圖像、聲紋等巡視數(shù)據(jù)；

通過系統(tǒng)采集機器人/無人機/攝像機/硬盤錄像機的狀態(tài)信息，攝像機/硬盤錄像機包括工況信息，設(shè)備在線狀態(tài)、存儲狀態(tài)，機器人及無人機（運行信息/任務(wù)執(zhí)行信息/工作狀態(tài)/異常告警信息等）數(shù)據(jù)。

· 任務(wù)管理功能

自由設(shè)定巡視任務(wù)的功能。即數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)可按照要求對設(shè)備開展相關(guān)巡視工作——

根據(jù)巡視要求自由設(shè)置檢修區(qū)域、巡視點位、巡視周期、巡視類型，并可設(shè)置立即執(zhí)行/定時執(zhí)行/周期執(zhí)行三種方式；

設(shè)置視頻識別（靜默監(jiān)視）任務(wù)在非巡視任務(wù)執(zhí)行期間對制定設(shè)備或通道按照不大于2min/次的頻率進行監(jiān)視，并對異常情況進行及時告警；

存在多個任務(wù)并行時，系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)置的人物類型，判斷執(zhí)行優(yōu)先度。在新任務(wù)執(zhí)行完畢后，恢復(fù)之前暫停任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。

所有巡檢任務(wù)完成后均有資料存檔，供運維人員查詢展示。

· 巡視監(jiān)控功能

系統(tǒng)監(jiān)控巡視任務(wù)清單以樹形/列表方式進行展示，通過不同顏色標識任務(wù)狀態(tài)。對于正在執(zhí)行的任務(wù)能夠?qū)崟r顯示巡視任務(wù)詳細信息，如巡視點位總數(shù)、如巡視點位總數(shù)、巡視點位完成情況、采集的數(shù)據(jù)、分析結(jié)果及告警、整體執(zhí)行進度等，方便運維人員實時掌握執(zhí)行情況并進行任務(wù)執(zhí)行、暫停、停止、調(diào)整等操作。

· 實時監(jiān)視功能

在未執(zhí)行巡檢任務(wù)時，運維人員可以通過調(diào)用攝像機進行站內(nèi)設(shè)備監(jiān)視。監(jiān)視界面以樹形列表方式顯示監(jiān)控設(shè)備列表，并按照在線/離線狀態(tài)進行過濾，運維人員可直接調(diào)閱攝像機和機器人畫面；

視頻畫面上能實現(xiàn)云臺控制、可見光視頻控制、紅外視頻控制、聲紋控制等控制功能，可以使用1/4/9/16/全屏以及多畫面輪巡等多種方式顯示；

攝像機能夠設(shè)置守望位，在一定時間內(nèi)未收到人工控制命令時，自動回歸守望位，同時監(jiān)視數(shù)據(jù)存檔并可查詢和回放。

· 數(shù)據(jù)分析功能

數(shù)據(jù)實時分析功能是指在巡視過程中系統(tǒng)通過現(xiàn)場缺陷圖像識別、異常圖像判別、視頻識別（靜默監(jiān)視）和紅外圖普分析等功能，對設(shè)備本體及附件、運行環(huán)境的智能分析和故障診斷，按照“一般”-“嚴重”-“危機”區(qū)分告警等級并將分析結(jié)果上送的功能。

巡視完畢后，數(shù)字化智能巡視系統(tǒng)會對巡視數(shù)據(jù)進行整體分析，形成巡檢報告，展示巡視整體情況、告警內(nèi)容、缺陷或異常圖像，同時實時鏈接監(jiān)控畫面。經(jīng)人工審核確認后，生成最終版巡視報告，并將巡視數(shù)據(jù)上傳至上級系統(tǒng)相應(yīng)記錄。系統(tǒng)可按照運維人員要求對歷史巡視數(shù)據(jù)進行指標統(tǒng)計、對比分析，最終根據(jù)需要生成分析報表。

· 智能聯(lián)動

系統(tǒng)獲取主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，整合主輔設(shè)備監(jiān)控信息，出現(xiàn)異常時自動調(diào)用相關(guān)裝備進行工作，減輕運維人員工作負擔。主設(shè)備出現(xiàn)遙控預(yù)置信號、主設(shè)備變位信號、越限信號和告警信號時，輔助設(shè)備出現(xiàn)報警信號/越限信號/狀態(tài)變化信號時，系統(tǒng)將自動聯(lián)動攝像機進行觀察確認；出現(xiàn)水浸監(jiān)測報警、水位狀態(tài)越限時，自動啟動對應(yīng)抽水裝置，從而實現(xiàn)主輔設(shè)備與巡視系統(tǒng)的聯(lián)動功能。

· 其他功能

臺賬管理功能 -對系統(tǒng)軟件、機器人、無人機、視頻設(shè)備、聲紋監(jiān)測裝置等進行管理；

系統(tǒng)配置功能 -配置告警閾值、巡視計劃、標準巡視點位等信息，配置角色管理權(quán)限；

算法增量式更新功能 -上級系統(tǒng)下發(fā)算法鏡像/模型/程序和配置文件等更新信息，巡視主機自動接收信息并轉(zhuǎn)發(fā)給智能分析主機，由智能分析主機對本地算法進行增量式更新，不同源算法之間具有可替換性，且算法替換后不影響系統(tǒng)正常運行；

系統(tǒng)自檢功能 -對系統(tǒng)整體和各個組件進行自檢，確保設(shè)備狀態(tài)良好，點位預(yù)置位無偏移。