大立红外技术研究 | 变电站数字化智能巡视系统（1）

电力建设对社会经济有着明显的拉动作用，是一项重要基础产业和支柱产业，是我国国民经济稳定发展的重要保障和前提。近年来，中国电力行业迅速发展，行业规模大幅增长，在5G、物联网等高新技术的影响下，中国电力行业进入了转型升级的新时期。

数字化智能巡视系统

——系统架构及管理 ——

随着“双碳”政策目标的提出，能源结构向清洁低碳转型，电力供给侧结构性改革加速——火电进一步实施“上大压小”，淘汰落后产能；水电加强全流域管理，发挥蓄能价值，保持平稳增长。与此同时，国家继续大力发展风电、光伏，提高新能源消纳和存储能力，构建以新能源为主体的新型电力系统。

目前，新型电力系统的建设已经成为电网企业的工作重心。变电站是电网的节点，承担着电压变换、功率分配等重要功能，是电力运行安全的关键环节，随着大规模新能源的接入，变电站的控制要求和安全水平必将面临着新的挑战。

- 运维工作量持续增长

- 运行环境日趋复杂

- 变电站无人值守的需求

关于系统

#变电站数字化智能巡视系统#

数字化智能巡视系统是将数字化、智能化与变电站巡检业务融合一体的技术形态，是兼顾安全、质量和效率，以“高清视频+机器人+无人机”开展设备外观和红外巡视，以“在线监测+数字化表计”开展设备内部运行状态检测，构建设备“外部状态可观、内部状态可测”的全方位智能巡视体系。其实质是通过引入传感、通信和数字化等技术，研发高效的检测装备，提高巡检的有效性和准确性；通过研发红外热像仪、巡检机器人、无人机等自主化巡检装备，开发机器代人的相关技术，提高巡检工作安全性和时效性；通过开展人机协同、信息互通和人工智能，建立智能化的巡检系统，提高巡检工作的综合效率。

3D场景可视化展现

通过多维数据展示与管理，统一监管站内各种软硬件系统和设备，提供直观、高效便捷、节能的管理环境。三维立体展现更具有嵌入效应且数据更直观体现在空间部分，以虚拟现实全景仿真再现，360°旋转、多角度切换、高空视角、第一人称视角、自动漫游与巡检，全方位总览数据中心全貌及状态。同时可以在日常工作环境中，对各种设备微环境进行有效全景监测。

AR实景监视

实时虚拟图像与实景图像叠加，虚实融合人机交互，增强系统现实技术基础。

200万像素高分辨率

长距离清晰成像。

· 智能感知

使用电力设备红外热像智能识别专利技术完成对电力设备部件级别的自动监测；

利用红外在线系统、机器人系统、高清视频系统、声纹采集装置等方式联合采集巡视数据，完成变电站全面运行数据采集，构建数字化变电站数据基础。

· 智能巡视

视频画面具备AR全景拼接功能，整体大范围监控的同时兼顾局部细节联动，以画中画形式展示低点摄像机视频，做到可查询/可搜索/可定位/可描述/可报警/可联动，大大改善现有监控系统的应用模式；

表计识别、设备外观识别功能完成30类电力设备工作状态分析，25类图像识别典型缺陷识别，另具备设备工作温度状态巡视及声纹分析功能，有效代替人工完成现场巡视工作。

· 智能安全

人脸识别、车辆控制等多重功能全站式覆盖，实现真正意义上的全站智能化管理。

行为分析功能：人员奔跑/聚集/激烈运动/倒地，越界侦测，区域入侵，进入/离开区域；

岗位分析功能：玩手机/睡岗/离岗/滞留/多人值岗人数异常;

异物识别功能：视野范围内出现垃圾袋，鸟巢等异物主动识别判定；

安全帽检测（关联人脸）：人脸检测、人脸对比（50万名单库）、未戴安全帽、抽烟检测等。

系统架构

#【智巡为主·人巡为辅】变电运维巡视新模式#

数字化智能巡视系统部署在变电站站端，完善站内全面感知手段，主要由巡视主机、轮式机器人、挂轨机器人、高清摄像机、无人机及声纹监测装置等组成，集设备状态感知、环境动力、图像采集、声纹采集等功能于一体。

正常工作状态下，巡视主机下发控制、巡视任务等指令，由机器人、摄像机和无人机开展室内外设备联合巡视作业，对现场设备状态和环境信息进行实时采集，并将巡视数据、采集文件等上送到巡视主机；巡视主机与智能分析主机对采集的数据进行智能分析，开展健康状态评估、趋势分析，由阈值判别提升为趋势追踪，大幅提高设备缺陷发现的及时率和准确率，实时诊断设备状态并形成巡视结果和巡视报告。

巡视系统具备获取与巡视相关的状态监测数据与动力环境数据、与主辅设备监控系统智能联动等功能，有效替代人工巡视，减少了主设备过度检修的管理弊端，大幅提高了设备的运行寿命。

# 巡视主机具备双网口和设置独立网段，信息安全符合GB/T36572的要求。

系统管理

#综合状态感知#

· 数据采集功能

数字化智能巡视系统具备运行环境数据采集、巡视数据采集、系统自身状态数据采集三项数据采集功能，实现对设备的全方位状态数据采集——

微气象设备采集室外大气温度、大气湿度、风速、风向、雨量、气压等微气象数据；

动环设备采集室内温湿度和O₂、SF6等气体检测数据；

机器人、无人机、摄像机、声纹监测、设备状态检测等方式联合采集可见光视频及图像、红外图像、声纹等巡视数据；

通过系统采集机器人/无人机/摄像机/硬盘录像机的状态信息，摄像机/硬盘录像机包括工况信息，设备在线状态、存储状态，机器人及无人机（运行信息/任务执行信息/工作状态/异常告警信息等）数据。

· 任务管理功能

自由设定巡视任务的功能。即数字化智能巡视系统可按照要求对设备开展相关巡视工作——

根据巡视要求自由设置检修区域、巡视点位、巡视周期、巡视类型，并可设置立即执行/定时执行/周期执行三种方式；

设置视频识别（静默监视）任务在非巡视任务执行期间对制定设备或通道按照不大于2min/次的频率进行监视，并对异常情况进行及时告警；

存在多个任务并行时，系统能根据设置的人物类型，判断执行优先度。在新任务执行完毕后，恢复之前暂停任务继续执行。

所有巡检任务完成后均有资料存档，供运维人员查询展示。

· 巡视监控功能

系统监控巡视任务清单以树形/列表方式进行展示，通过不同颜色标识任务状态。对于正在执行的任务能够实时显示巡视任务详细信息，如巡视点位总数、如巡视点位总数、巡视点位完成情况、采集的数据、分析结果及告警、整体执行进度等，方便运维人员实时掌握执行情况并进行任务执行、暂停、停止、调整等操作。

· 实时监视功能

在未执行巡检任务时，运维人员可以通过调用摄像机进行站内设备监视。监视界面以树形列表方式显示监控设备列表，并按照在线/离线状态进行过滤，运维人员可直接调阅摄像机和机器人画面；

视频画面上能实现云台控制、可见光视频控制、红外视频控制、声纹控制等控制功能，可以使用1/4/9/16/全屏以及多画面轮巡等多种方式显示；

摄像机能够设置守望位，在一定时间内未收到人工控制命令时，自动回归守望位，同时监视数据存档并可查询和回放。

· 数据分析功能

数据实时分析功能是指在巡视过程中系统通过现场缺陷图像识别、异常图像判别、视频识别（静默监视）和红外图普分析等功能，对设备本体及附件、运行环境的智能分析和故障诊断，按照“一般”-“严重”-“危机”区分告警等级并将分析结果上送的功能。

巡视完毕后，数字化智能巡视系统会对巡视数据进行整体分析，形成巡检报告，展示巡视整体情况、告警内容、缺陷或异常图像，同时实时链接监控画面。经人工审核确认后，生成最终版巡视报告，并将巡视数据上传至上级系统相应记录。系统可按照运维人员要求对历史巡视数据进行指标统计、对比分析，最终根据需要生成分析报表。

· 智能联动

系统获取主辅设备监控系统监测数据，整合主辅设备监控信息，出现异常时自动调用相关装备进行工作，减轻运维人员工作负担。主设备出现遥控预置信号、主设备变位信号、越限信号和告警信号时，辅助设备出现报警信号/越限信号/状态变化信号时，系统将自动联动摄像机进行观察确认；出现水浸监测报警、水位状态越限时，自动启动对应抽水装置，从而实现主辅设备与巡视系统的联动功能。

· 其他功能

台账管理功能 -对系统软件、机器人、无人机、视频设备、声纹监测装置等进行管理；

系统配置功能 -配置告警阈值、巡视计划、标准巡视点位等信息，配置角色管理权限；

算法增量式更新功能 -上级系统下发算法镜像/模型/程序和配置文件等更新信息，巡视主机自动接收信息并转发给智能分析主机，由智能分析主机对本地算法进行增量式更新，不同源算法之间具有可替换性，且算法替换后不影响系统正常运行；

系统自检功能 -对系统整体和各个组件进行自检，确保设备状态良好，点位预置位无偏移。