金炜锋
缘114（浙江国自机器人技术股份有限公司，浙江 杭州 310000）
摘要：基于“机器人+视频+实物ID”的远程智能巡视模式，是智慧变电站建设的重要保障，为电网公司智能运检发展提供了新的技术平台和管理思路。本文旨在分析变电站远程智能巡视模式的关键技术、配置原则及业务应用，以期为相关从业人员的研究和实践提供参考。
关键词：变电站；智能巡检机器人；高清视频；远程智能巡视；技术；配置；应用 管理变电站设备并了解其运行状态，是电网公司提供坚强智能电网的基本要求。随着科技的发展，“机器人+视频+实物ID”远程智能巡视模式，成为改进和完善变电站设备性能管理和状态监视的最新方法。[1]本文据此出发，深度分析变电站远程智能巡视模式的关键技术、配置原则及业务应用。 1 远程智能巡视模式的技术背景
作为变电站“运维助手”和“巡检参谋”的智能巡检机器人，早在2010年就于浙江金华兰溪500kV变电站中投入运营[2]；2015年，智能巡检机器人开始广泛应用于我国变电站智能化改造项目，辅助人工进行检查和
压铸机料筒的设计维护作业，将变电运维人员从重复、机械的巡视工作中解放出来，提升巡检的质量和效率。智能巡检机器人搭载高清可见光摄像头和红外热成像仪，采集变电站一二次设备的设备外观、开关分合、表计指示等图像，以及一次设备的本体、导线和接头的温度，并将可见光图像和红外图谱实时上传至本地监控系统进行分析处理。
但在实际应用中，智能巡检机器人受到多种因素限制，无法完全替代人工完成设备巡检工作，突出表现在以下几点： （1）受变电站一二次设备布局、结构、表计朝向、构架支柱遮挡、安全围栏等情况限制，机器人无法进入部分区域或无法采集到部分设备状态，使巡检覆盖率不能达到100%。尤其是高电压等级变电站GIS设备区域管道密集、高位布置等因素，严重影响全站巡检覆盖率。
（2）自智能机器人系统应用于设备巡检始，其主要识别功能集中在表计读数、开关分合、设备测温、声音采集等，对变电站内复杂多样的设备外观异常识别存在薄弱点，如变电站最常见的鸟巢、挂空悬浮物、金属锈蚀、绝缘子破裂、渗漏油等。
（3）为防范计算机病毒、网络攻击对电力信息系统造成危害，电网企业对二次系统实行严格的安全分区，不同分区之间采取明确的隔离措施。而智能巡检机器人通常采用无线方式接入本地监控系统，理论上具有一定安全风险，因此一直未能接入电力内网，既无法将巡检结果上传电网PMS、4A等系统，也无法与变电站综合自动化等系统实现有效联动，“信息孤岛”现象明显。
鉴于上述因素，自2019年开始，电网企业逐步开展了变电站远程智能巡视模式的探索与实践，通过智能机器人与高清视频联合巡视等技术手段加快自动巡视实用化步伐，推进智慧变电站无人值守进程。
2 远程智能巡视模式的技术架构
在实际应用中，室外巡检机器人采用轮式驱动底盘，室内巡检机器人采用轨道式或轮式驱动底盘，搭载工业级高清彩摄像机、非致冷焦平面红外线热像仪、全方位数字云台及其他传感设备，按预定任务自主移动或人工遥控作业。多传感器扫描识别设备与环境异常，如限制区入侵者、遗弃物、烟、火以及油类和SF6气体泄漏等，并实现原人工巡检中查看表计、开关、触头温度、变压器声音等业务功能。
对于巡检机器人无法进入或采集到设备状态的区域，为达到智能巡检全覆盖，可部署高清可见光摄像机或双光谱摄像机，实时采集设备可见光图像和红外图谱，统一接入远程智能巡视系统平台进行数据分析。
远程智能巡视系统架构如图1所示。
系统主要由巡视主机、机器人子系统、视频子系统等组成。巡视主机下发控制、巡视任务等指令，由机器人服务器和视频服务器分别控制机器人和摄像机开展室内外设备联合巡视作业，将巡视数据、采
集文件等上送到巡视主机；巡视主机对数据进行智能分析，形成巡视结果和报告，及时发送告警信息。系统同时具备实时监控、
与主辅监控系统智能联动等功能。
图1 远程智能巡视系统架构图
3 远程智能巡视模式的配置原则
变电站远程智能巡视系统采用智能巡检机器人为主，视频监控设备为辅的配置模式。
其中机器人巡检的设备主要包括：油浸式变压器（电抗器）、断路器、组合电器、隔离开关、开关柜、电流互感器、电压互感器、避雷器、串联补偿装置、母线及绝缘子、高频阻波器、构支架、消弧线圈、高频阻波器等。
视频巡检区域主要包括：通讯室、计算机室、配电室、水泵房、蓄电池室、柴油机室等独立成室而面积较小的区域，以及大门、围墙等设施。
对于机器人无法覆盖的巡视点，如主变压器顶部的套管压力表、瓦斯继电器，GIS区域管线密集或高位布置的断路器分合标识、SF6压力表等，电缆半层、各类屏柜顶部等，可选择安装球型摄像头、筒形摄像头、红外双光谱摄像头等实现视频巡检。
对于开关柜、二次屏柜等可根据屏柜数量酌情选用室内巡检机器人或安装视频监控设备进行巡视。
4 远程智能巡视模式的业务应用
4.1 远程智能巡视设备部署
以某1000kV特高压开关站远程智能巡视系统为例，项目在开关站计算机室内部署巡视服务器、巡视工作站、核心交换机各1台，巡视服务器采用CentOS 8操作系统，数据库采用MySQL Server 5.7，巡视工作站采用Windows操作系统。站端巡视设备包括室外轮式机器人1台，用于室外场坪区设备巡检，具体有3组1000kV高压并联电抗器、5组断路器及相关配套设施等；接入站内已有高清可见光摄像头45台，分别覆盖开关站1000kV高抗套管压力表与瓦斯继电器、大门口、蓄电池室、通讯室、计算机室、配电室、柴油机室、继电保护小室、水泵房、周界、部分构支架、部分土建设施等；新增若干微型摄像头用于接地刀闸分合标识、电压互感器油位等点对点监测识别。
为确保智能巡检机器人与远程智能巡视系统间的安全隔离，在巡检机器人加装微型接入代理模块，对通信数据进行加密；在站端无线AP端新增微型安全接入平台，承担接入网关、安全数据过滤系统、集中监管等功能。便携式餐具
通过对巡检机器人改造升级，安装远距离实物ID信息读写设备1台，在机器人巡视过程中完成对开关站设备实物ID信息读取。巡视系统后台可快速调阅设备参数、缺陷记录、隐患记录、故障记录、
Electric Power Technology
318《华东科技》
巡检记录等信息，便于设备盘点和实物资产精确管理应用。 4.2 变电站设备常规巡视感知
具体实践中，变电站远程智能巡视系统采用专利的机器视觉技术对采集图像中感兴趣的区域进行配准与提取，综合运用Hough 直线检测和对称性检测算法、Canny 边缘检测算法、Ransac 共线性检测算法、以及Cascade Classification 目标检测算法等技术，实现包括SF 6压力表、开关动作次数计数器、避雷器泄漏电流表、油温表、液压表、有载调压档位表、油位计等表计示数；断路器、隔离开关等一次设备及切换把手、压板、指示灯、空开等二次设备的位置状态指示等识别。
4.3 变电站设备外观缺陷识别与声音异常检测
变电站设备种类繁多，设备外观缺陷识别是自动化巡视系统一直亟待解决完善的难点。设备外观缺陷的形态、载体、尺度均多变；缺陷位置随机或随载体类别分布；图像受定位误差、季节、天气、光照等环境干扰；在空间上呈现同类设备共通性，在时间上呈现逐渐演变态势，因此对设备及部件缺陷检测需要实现全场景、多角度、多尺度、全覆盖搜索式巡视识别。
系统采用精确的像素级配准克服定位误差，以及基于深度学习的AlexNet、Faster R-CNN 等卷积神经网络算法实现设备外观缺陷识别。深度学习算法依赖于大样本数量的设备缺陷图像训练识别，形成对
特定缺陷特征的提取能力，然后对同类缺陷进行非人工干预自动识别。在算法训练前，需要对缺陷图像进行数据标注，采用最小外接矩形框标注缺陷目标，标记缺陷目标的可见区域。由于神经网络是基于极大似然估计的概率性方法，实际上是一种统计意义上的记忆，标注的不规范会对算法识别准确率造成重大影响，因此在第一次训练前需要通过样本预处理脚本以辅助数据清洗，将标注不规范甚至错误数据剔除。
运用不同主流深度学习算法，针对不同类设备缺陷图像效果不同，分别训练建模，实现了包括表盘模糊、表盘破损、外壳破损、绝缘子破损、地面油污、呼吸器破损、箱门闭合异常、挂空悬浮物、鸟巢、盖板破损或缺失等外观缺陷的自动识别。
变电站主变发生过压、过负荷、零部件松动、绝缘子污秽、内部绝缘击穿等情况时，就会出现不同于正常工作状态的声音增大或杂音现象，运用声纹识别技术，结合设备红外测温、图像识别等，可实现变压器工作状态识别。
4.4 设备状态感知信息后台大数据分析与预警机制
变电站远程智能巡视模式下，可运用对生产数据(历史可追溯性)和设备状态监测大数据(实时采集)的综合统计分析进行状态趋势预测。基于海量电力设备样本库和典型算法模型库构建，实现基于数据驱动和基于规则的缺陷预警，自动捕获、全面分析、自动告警，以及多源海量数据的智能诊断。
系统基于与每个设备相关的综合风险指数（CRI）的发展，来定义变电站运维与消缺工作的优先等级。通过建立两个辅助指标：“基本状态”（BC）和“工作状态”（OC），表示设备的物理和功能特性，这些特性可能会影响设备性能并导致故障的发生。该指数针对采集的设备多源多参数据与外观缺陷图像综合评估了设备性能劣化指征，按严重程度对设备缺陷进行分级。基于人工智能的数据采集、数据处理、状态评估、故障诊断和预测技术，有助于及时发现变电站一二次设备劣化态势或异常点，同时辅以远程专家诊断、复核，确保设备智能运维的实现，及设备全生命周期管理。 4.5 远程智能巡视联动蒸汽分水器
变电站远程智能巡视系统通过接口开发，可实现巡检机器人、视频监控设备与主辅设备监控系统的联动巡视，包括与主设备遥控预置信号、主辅设备变位信号、主辅设备监控系统越限信号、告警信号的智能联动功能。主辅设备联动信息统一通过变电站辅助设备监控主机传送给巡视主机，联动巡检机器人、视频监控设备对相关点位进行巡检复核，进步拓展了系统功能。 5 结语
变电站远程智能巡视模式，通过自动监测技术、智能感知平台、大数据融合分析、运维管控机制、多系统联动技术等集成应用，突破了智能巡检机器人或视频监控单一模式在变电站设备运维中的应用局限，对于电网企业进步降本增效、固本强基，提升经营管理的智能化管控水平，有着重要意义。 参考文献：
[1]钱宏文，刘会，付强，王毅.基于FPGA的高清HD-SDI视频采集系统设计与实现[J].电子设计工程,2021(01):172-176.
[2]胡晓光，朱辉.基于高码光复用密集图像传输技术的省域高清视频传输系统构建研究[J].中国新通信,2020(22):50-52.
（上接第 272 页）
随着血液透析技术的广泛使用，血液透析机开始成为患者过程中的常用医疗电子仪器。但由于管理不当以及维修不及时等问题导致部分血液透析机在正常使用过程中常常会发生多种故障，因此医疗设备管理人员应注重对其的管理工作以及故障检修工作，从而提高患者的效果。 参考文献：
[1]李雪梅.金宝95S型血液透析机故障维修案例[J].医疗装备,2018,31 (6):131.
tvline
[2]陈峤.百特金宝AK95S型血液透析机故障分析四例[J].中国设备工程,2017,(19):47-49.
[3]吴惠武.金宝AK200us血液透析机故障分析两例[J].医疗装备, 2015, (3):106-107.
[4]杨兵.金宝AK95S型血液透析机电导度故障的处理[J].中国医疗设备,2013,28(5):132-133.
[5]张博.金宝血液透析机AK95S故障分析与维修[J].中国医疗设备, 2013,28(5):134,37.
[6]肖巧玲，刘礼全.金宝AK96型血液透析机主要故障及排除[J].世界最新医学信息文摘（连续型电子期刊）,2020,20(68):242-243.
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性和稳定性，同时，技术设备改造人员还应结合电动单梁设备的运行环境，妥善处理电动葫芦的外部结构，从而提升设备运行的工作效率，进而给企业创造更多的经济效益。 3.2.3 制动器改造
首先 ，应制定完善的双重处理方案，即设置两套不同的制动方案，当进行双重制动处理过程中，应充分发挥电动起重设备制动器的性能，并设置第二套备用处理方案进行制动故障处理，例如，当电动单梁起重机出现断齿情况而导致吊钩的重物出现自由坠落，在此种状态下，制动设备的转速就会超出预设的使用范围，滚筒的离心运动就会诱发各类制动故障，因此，在对电动单梁起重设备进行改造时，应将设备的内部安设两套上升限位，同时，还应在电动葫芦中安设两套断电限位处理系统，当其中的任意一套设备出现故障时,
另一套限位器就会发挥其主要功能，提升起重设备的运行效果[4]
运维安全审计。 3.2.4 钢丝绳改造与更换
对电动起重设备的优化和改进也需要提高钢丝绳的整体质量，例如，可以采用耐高温、防尘的钢丝绳
和性能较佳电缆线路，同时，
把设备内的吊钩改造为完整的锻造吊钩，并安设相关的隔热设备，降低冶金环境对电动单梁起重设备的干扰。 4 结语
总而言之，在冶金环境处理过程中，为了提升电动单梁起重设备运行的安全性和稳定性，技术改造人员应借鉴国内外先进的技术改造处理技术，在面对诸多运行问题的同时，对电动起重机重要的零部件进行隔热保护处理，提升设备运行效果，促进冶金行业的可持续发展。 参考文献：
[1]程箴.电动单梁起重机应用于冶金环境的改造[J].中国设备工程, 2020(17):190-192.
[2]王浩鉴.电动单梁起重机应用于冶金环境的改造[J].中国设备工程, 2019(06):52-54.
[3]孙程.电动单梁起重机应用于冶金环境的改造[J].设备监理,2019 (03):47-48+51.
[4]方志明.电动单梁起重机应用于冶金环境的改造[J]. 中国化工贸易, 2019, 011(012):96.
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