智能巡檢控制系統(tǒng)

1/18智能巡檢控制系統(tǒng)技術(shù)方案東方電子股份有限公司

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、設(shè)計原則 3二、系統(tǒng)架構(gòu) 32.1系統(tǒng)軟件架構(gòu) 51) 管理服務(wù) 52) SIP信令服務(wù) 63) 流媒體服務(wù) 64) 智能分析服務(wù) 65) 智能聯(lián)動服務(wù) 66) 機器人接入服務(wù) 62.2系統(tǒng)特點 71) 智能巡檢 72) 智能識別 73) 智能管控 74) 智能聯(lián)動 75) 智能協(xié)作 72.3系統(tǒng)優(yōu)勢 71) 符合國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 72) 多種智能設(shè)備聯(lián)合巡視 83) 先進(jìn)AI圖像分析技術(shù) 82.4系統(tǒng)接口 8三、系統(tǒng)功能 83.1全面監(jiān)視功能 93.2自動巡視功能 103.3圖像智能識別功能 103.4視頻拼接融合功能 113.5故障預(yù)警功能 123.6換流變消防應(yīng)急處置功能 123.7系統(tǒng)擴展功能 12四、平臺展示 13

一、設(shè)計原則以“確保安全、突出重點和實用實效”為原則，遵循統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)變電站在線智能巡視系統(tǒng)，強化設(shè)備運行監(jiān)控強度和管理細(xì)度，提升變電站運維質(zhì)量和效率。(1)安全可靠。嚴(yán)格遵守公司安全管理有關(guān)規(guī)定，作業(yè)人員與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離；攝像機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)接入內(nèi)網(wǎng)采取信息安全防護(hù)措施。(2)突出重點。重點覆蓋變壓器和高抗等大型充油設(shè)備外觀類巡視項目，充分利用高清攝像機反應(yīng)速度快巡視靈活等優(yōu)勢，選擇合理位置和方式安裝巡視設(shè)備，實現(xiàn)巡視點位24小時無死角監(jiān)視。(3)實用實效。注重系統(tǒng)實際應(yīng)用效果，優(yōu)化完善系統(tǒng)功能、人機界面等，讓運維人員切實感受到系統(tǒng)實用、易用和好用。二、系統(tǒng)架構(gòu)換流變區(qū)域自動巡檢系統(tǒng)在換流站獨立組網(wǎng)實施，基于服務(wù)器搭建集控平臺，經(jīng)路由器與主機后臺通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)及視頻同步。在集控平臺上對各區(qū)域攝像機實時監(jiān)控、任務(wù)下發(fā)、任務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)果上傳。主機后臺主要負(fù)責(zé)各區(qū)域攝像機任務(wù)運行，巡視數(shù)據(jù)采集處理，上傳集控平臺。通過應(yīng)用已配置的輪式巡檢機器人、新增紅外熱成像測溫攝像機、球型球型及2.5寸高清攝像機、雙視紅外熱成像測溫攝像機、拾音器，實現(xiàn)換流變區(qū)域全自動巡檢，全面替代人工巡檢，具有數(shù)據(jù)接口拓展功能，可以實現(xiàn)全自動巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，并配合將該系統(tǒng)接入湖北公司遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)。巡視系統(tǒng)的組成部分包括：（1）巡視主機和巡視系統(tǒng)軟件巡視主機上部署變電站在線智能巡視系統(tǒng)軟件（含變電站典型缺陷識別和判別算法服務(wù)），接收機器人主機和視頻主機上傳的數(shù)據(jù)，實時智能分析站內(nèi)環(huán)境和設(shè)備運行狀態(tài)，主動推送告知、告警信息；制定和下發(fā)巡視任務(wù)、狀態(tài)跟蹤等指令；配置主輔監(jiān)控系統(tǒng)智能聯(lián)動策略，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或其他狀況時，按預(yù)置位智能化關(guān)聯(lián)攝像機，自動調(diào)整攝像角度進(jìn)行人工核查確認(rèn)。（2）高清攝像機和視頻主機高清攝像機根據(jù)實際需求可選配夜視功能，按需選配熱成像攝像機，可針對特殊環(huán)境（高溫、極寒、風(fēng)沙天氣）選用相應(yīng)的產(chǎn)品。視頻主機實時統(tǒng)計攝像機在線數(shù)量，采集、儲存和上傳圖片、視頻和紅外測溫等數(shù)據(jù)至巡視主機，快速響應(yīng)智能聯(lián)動策略。（3）通信存儲、信息安全設(shè)備按需配置交換機、正反向隔離和安全接入等裝置。2.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)變電站在線智能巡視系統(tǒng)主要包括以下核心服務(wù)模塊：管理服務(wù)管理服務(wù)負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫通信，具有權(quán)限控制、帶寬控制和優(yōu)先級控制功能。用戶權(quán)限可分為多種類型，如預(yù)覽權(quán)限、控制權(quán)限、設(shè)置權(quán)限、優(yōu)先級管理等等，登錄用戶只能操作自己權(quán)限范圍內(nèi)的操作。SIP信令服務(wù)SIP信令服務(wù)負(fù)責(zé)通過國網(wǎng)B接口實現(xiàn)巡檢主機與視頻監(jiān)控主機的視頻接入、控制以及智能分析任務(wù)結(jié)果上傳，同時能夠以國網(wǎng)B接口方式與變電信息綜合處理平臺對接。a)按照《Q/GDW1517.1電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》規(guī)范要求，視頻主機向巡視主機注冊；參照附錄E的要求，對B接口進(jìn)行擴展，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)接入巡視主機。b)在線智能巡視主機通過B接口向集控站變電信息綜合處理系統(tǒng)注冊，變電信息綜合處理系統(tǒng)通過B接口接受巡視主機上傳的視頻信息并下發(fā)視頻控制指令。流媒體服務(wù)滿足視頻和機器人視頻接入和轉(zhuǎn)發(fā)，支持視頻流和語音流。包括實時流媒體和錄像流媒體。智能分析服務(wù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)對變電站電力設(shè)備現(xiàn)場缺陷圖像識別和異常圖像判別等功能。智能聯(lián)動服務(wù)主輔設(shè)備聯(lián)動服務(wù)負(fù)責(zé)從主/輔設(shè)備系統(tǒng)接收主輔設(shè)備配置信息和聯(lián)動信息，智能聯(lián)動服務(wù)接收到告警中心發(fā)送過來的告警信息后，通過事先配置的聯(lián)動策略，可以聯(lián)動視頻執(zhí)行巡檢任務(wù)或智能分析任務(wù)。機器人接入服務(wù)通過機器人接口實現(xiàn)機器人視頻、機器人控制、巡檢任務(wù)管理、巡檢結(jié)果和數(shù)據(jù)的接入。2.2系統(tǒng)特點智能巡檢采用智能巡檢機器人+高清視頻替代人工進(jìn)行巡檢。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的巡檢內(nèi)容、時間、線路等信息自主啟動并完成巡視任務(wù)，結(jié)合智能分析與深度學(xué)習(xí)技術(shù)，對電力系統(tǒng)運行設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行智能巡檢，巡檢數(shù)據(jù)可統(tǒng)一上傳至集中監(jiān)控平臺，供運維人員遠(yuǎn)程調(diào)閱，確保設(shè)備操作的安全及設(shè)備預(yù)警功能。智能識別通過站內(nèi)高清視頻、巡檢機器人進(jìn)行自動、周期或者特定巡檢任務(wù)，結(jié)合智能分析技術(shù)實現(xiàn)對表計、開關(guān)狀態(tài)、溫度、滲漏油、異物、缺陷等的行智能識別與預(yù)警。智能管控利用現(xiàn)場視頻布防，利用智能圖像分析邊緣計算裝置對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析及預(yù)警，及時有效發(fā)現(xiàn)未佩戴安全帽、大型機械入侵等現(xiàn)場不規(guī)范違章施工行為，通知基層管理人員及時管控，減輕人員負(fù)擔(dān)，提高反違章智能化管控效率。智能聯(lián)動支持與主設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與高清視頻系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)間進(jìn)行告警聯(lián)動，提高系統(tǒng)協(xié)作水平智能協(xié)作結(jié)合機器人系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程調(diào)控、環(huán)境監(jiān)測、運行狀態(tài)監(jiān)測、現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)護(hù)等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的智能協(xié)作與融合，大幅提升變電站運檢效率。2.3系統(tǒng)優(yōu)勢符合國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)嚴(yán)格按照國家電網(wǎng)的《變電站在線智能巡視系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《國網(wǎng)電網(wǎng)有限公司特高壓交流變電站在線智能巡視系統(tǒng)技術(shù)要求》及《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口》，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的硬件產(chǎn)品和監(jiān)控平臺。多種智能設(shè)備聯(lián)合巡視集成高清攝像機、紅外熱成像攝像機等多種智能設(shè)備開展多角度聯(lián)合巡視?！耙曨l+”巡檢模式以視頻監(jiān)控巡檢技術(shù)為主，實現(xiàn)換流變區(qū)域全覆蓋巡檢。a)視頻巡檢利用視頻監(jiān)控攝像機采集設(shè)備設(shè)施的可見光照片，替代人工開展例行、熄燈及特殊巡視；可作為機器人巡檢的輔助手段，實現(xiàn)機器人可見光巡檢盲區(qū)的巡檢數(shù)據(jù)采集。先進(jìn)AI圖像分析技術(shù)基于人工智能的視頻圖像巡檢技術(shù)，一是實現(xiàn)對充油設(shè)備油溫油位、充氣設(shè)備SF6壓力、主變漏油情況、關(guān)鍵設(shè)備表計讀數(shù)、設(shè)備溫度等進(jìn)行智能監(jiān)控，二是實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)人員是否配戴安全帽、作業(yè)活動范圍等進(jìn)行智能監(jiān)控、分析，實現(xiàn)站內(nèi)煙火、室外場地異物、小動物入侵等環(huán)境的監(jiān)控，三是實現(xiàn)對設(shè)備缺陷的自動識別，并將分析結(jié)果反饋給主站系統(tǒng)，系統(tǒng)通過告警提醒、視頻智能巡視，將實時視頻、圖片、聯(lián)動錄像等信息展示給后臺管理人員，并聯(lián)動錄像，供后臺管理人員進(jìn)行二次確認(rèn)，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用機器人或人工進(jìn)行復(fù)查。2.4系統(tǒng)接口a)與機器人系統(tǒng)接口：采用TCP傳輸協(xié)議，下發(fā)巡視主機對機器人的控制、巡視任務(wù)等指令，接收機器人巡視數(shù)據(jù)、機器人狀態(tài)等數(shù)據(jù)；采用FTPS等安全文件傳輸規(guī)范，接收可見光照片、紅外圖譜等文件；b)與視頻系統(tǒng)接口：與視頻系統(tǒng)中的硬盤錄像機接口采用TCP/UDP傳輸協(xié)議，獲取攝像機的視頻，并實現(xiàn)對攝像機的控制；c)與主輔設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口：主輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與巡視主機通過Ⅱ區(qū)與Ⅳ區(qū)之間正反向隔離裝置通信，采用UDP協(xié)議、E文件格式，實現(xiàn)巡視系統(tǒng)主輔設(shè)備聯(lián)動等功能；d)與上級系統(tǒng)接口：采用TCP協(xié)議傳輸任務(wù)管理、遠(yuǎn)程控制、模型同步等指令，視頻傳輸接口遵循Q/GDW1517.1接口B協(xié)議，文件傳輸接口采用FTPS協(xié)議。三、系統(tǒng)功能3.1全面監(jiān)視功能根據(jù)直流五通設(shè)備巡視內(nèi)容及要求，對換流變區(qū)域巡視項目進(jìn)行梳理，形成巡視點位覆蓋要求。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，通過配置紅外雙光譜熱像檢測儀、多光譜監(jiān)測儀、高清攝像機、拾音器等設(shè)備，實現(xiàn)人工巡檢替代，數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)整。巡視部位、項目要求及可實現(xiàn)設(shè)備見下表。序號巡視部位巡視項目及要求實現(xiàn)設(shè)備1本體及套管運行監(jiān)控信號、燈光指示、運行數(shù)據(jù)等均應(yīng)正常（頂層油溫、繞組溫度、正常油位等）高清攝像機各部位無滲油、漏油，油位讀數(shù)正常高清攝像機引線接頭無發(fā)熱跡象（發(fā)熱類型判定原則詳見《DLT664-2016帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》，下同）紅外雙光高清攝像機外殼及箱沿應(yīng)無異常發(fā)熱紅外雙光高清攝像機換流變壓器各部件的接地完好高清攝像機套管壓力正常或油位正常，套管外部無破損裂紋、無嚴(yán)重油污、無放電痕跡，防污閃涂料無起皮、脫落等異?，F(xiàn)象（網(wǎng)側(cè)套管正常油位、閥側(cè)套管SF6壓力）多光譜監(jiān)測儀高清攝像機套管末屏無異常聲音，接地引線固定良好，套管均壓環(huán)無開裂歪斜高清攝像機拾音器2有載分接開關(guān)分接檔位指示與監(jiān)控系統(tǒng)對應(yīng)，且換流變壓器三相分接開關(guān)檔位應(yīng)一致，調(diào)壓次數(shù)抄錄高清攝像機分接開關(guān)的油位、呼吸器應(yīng)正常高清攝像機在線濾油裝置濾油機運行正常，無滲漏油，機構(gòu)箱電源指示正常，密封良好高清攝像機3冷卻系統(tǒng)各冷卻器的風(fēng)扇、油泵運轉(zhuǎn)正常，油流指示器工作正常高清攝像機冷卻系統(tǒng)及連接管道無滲漏油，特別注意散熱器無滲漏油高清攝像機冷卻裝置控制箱電源投切方式指示正常高清攝像機風(fēng)扇和散熱器無異物附著或嚴(yán)重積灰高清攝像機潛油泵無異常聲響、振動，油流指示器指示正確高清攝像機拾音器4非電量保護(hù)裝置溫度計外觀完好、指示正常，表盤密封良好，無進(jìn)水、凝露，溫度指示正常，并應(yīng)與遠(yuǎn)方溫度顯示比較，相差不超過±5℃高清攝像機壓力釋放閥無異常，壓力釋放導(dǎo)油管應(yīng)完好無損且無異物堵塞高清攝像機油流繼電器，瓦斯繼電器、壓力釋放閥等防雨措施完好，工作正常高清攝像機5儲油柜儲油柜外觀無破損、銹蝕等，本體儲油柜的油位應(yīng)與制造廠提供的油溫、油位曲線相對應(yīng)高清攝像機分接開關(guān)儲油柜的油位應(yīng)處于最高油位與最低油位之間高清攝像機呼吸器的密封應(yīng)良好，吸濕劑潮解變色部分不應(yīng)超過總量的2/3，吸濕劑變色應(yīng)由底部開始，如上部顏色發(fā)生變色則說明呼吸器密封不嚴(yán)高清攝像機呼吸器完好，油杯內(nèi)油封及油色正常、表面潔凈，呼吸暢通高清攝像機6其他各種標(biāo)志應(yīng)齊全明顯高清攝像機換流變壓器導(dǎo)線、接頭、母線上無異物高清攝像機消防設(shè)施應(yīng)齊全完好，感溫電纜無變形、掉落現(xiàn)象高清攝像機儲油池和排油設(shè)施應(yīng)保持良好狀態(tài)高清攝像機照明及通風(fēng)裝置運行正常高清攝像機降噪裝置固定良好，無松動、掉落情況高清攝像機電纜穿管端部封堵嚴(yán)密高清攝像機各控制箱、端子箱和機構(gòu)箱應(yīng)密封良好、無進(jìn)水、受潮、凝露現(xiàn)象，加熱、驅(qū)潮等裝置運行正常高清攝像機微型雙視紅外3.2自動巡視功能可根據(jù)站端需要設(shè)置任務(wù)啟停、編輯巡視路線、調(diào)整巡視周期。巡視任務(wù)應(yīng)明確巡視點位信息以及月、周、日、時等不同時間維度的巡視周期。巡視類型應(yīng)包括全面巡視、專項巡視、自定義巡視等三類。任務(wù)執(zhí)行應(yīng)支持立即執(zhí)行、定期執(zhí)行和周期執(zhí)行三種方式。自動巡視模塊可接入巡視點數(shù)量不小于10000個；自動巡視時，采集并記錄巡視任務(wù)對應(yīng)的換流變設(shè)備巡視數(shù)據(jù)，按設(shè)備樹歸類，并自動生成巡視報告，包括全面、專項及自定義巡視報告等。3.3圖像智能識別功能（1）設(shè)備滲漏油識別通過對油滴顏色、邊緣等特征的提取，結(jié)合機器學(xué)習(xí)技術(shù)，與正常設(shè)備模板進(jìn)行對比，判斷設(shè)備的滲、漏油情況。（2）異物識別設(shè)置高清視頻異物識別巡視策略，定期對換流變區(qū)域進(jìn)行全覆蓋柵格式掃描，判斷有無異物懸掛、異物入侵情況。（3）設(shè)備傾斜識別通過對設(shè)備的直線邊緣進(jìn)行檢測，計算直線邊緣偏轉(zhuǎn)角度，判斷設(shè)備傾斜狀況以及設(shè)備是否有持續(xù)傾斜的趨勢。（4）表計識別通過自動巡視讀取套管油位、瓦斯觀察窗及其它表計的實時圖片，結(jié)合圖像識別技術(shù)及模糊識別算法，自動識別表計數(shù)據(jù)并上報至統(tǒng)一平臺，通過大數(shù)據(jù)分析確定的閾值來判斷設(shè)備是否存在異常狀態(tài)。（5）火災(zāi)煙霧識別通過獲取煙霧視頻圖像序列，進(jìn)行煙霧視頻分割，并通過煙霧的顏色特征、運動累積模型度量像素變化的差異程度、光流的主運動方向等多特征的火災(zāi)煙霧檢測算法，捕獲早期的時空視覺特征，進(jìn)行火災(zāi)煙霧識別。（6）呼吸器運行狀態(tài)識別結(jié)合預(yù)先采集的不同顏色的呼吸器樣本集，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)/深度學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行訓(xùn)練，對巡視采集的圖像進(jìn)行分類，判斷呼吸器是否正常工作，吸濕劑是否符合要求。顏色分類算法可同時準(zhǔn)確識別出白、粉、紅、藍(lán)等多種顏色。（7）換流變本體及分接開關(guān)聲紋識別利用拾音器采集換流變區(qū)域設(shè)備運行聲音，基于聲音諧波特征及矢量量化的聲音識別算法，對聲音信號處理及分析識別。通過提取諧波特征，并建立大數(shù)據(jù)庫，對換流變本體及分接開關(guān)聲紋識別。3.4視頻拼接融合功能視頻拼接融合功能是多路視頻流匯集融合，將處在不同位置的分鏡頭視頻拼接到一起，實現(xiàn)空間和時間結(jié)合，建立視頻在現(xiàn)實空間的感知能力，達(dá)到一張圖的直觀監(jiān)控視角，使換流變區(qū)域空間位置一目了然，具備跨視頻無死角追蹤、全局總覽功能。靈活調(diào)用現(xiàn)場任意固定和移動攝像終端，并通過圖形界面和現(xiàn)場相關(guān)視頻、音頻、數(shù)據(jù)全面聯(lián)動，構(gòu)建可廣域監(jiān)控全局的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在三維場景中模擬海量攝像機，確定每個測點位置及姿態(tài)，將離散的具有不同視角的傳統(tǒng)監(jiān)控視頻與監(jiān)控場景的三維模型進(jìn)行視頻融合，形成場景內(nèi)不同視頻畫面之間的空間關(guān)聯(lián)，形成一張