电力智能巡检机器人在钢厂智能巡检解决方案 都泰工业热像仪

钢厂智能巡检系统

项目方案

一 项目概述

项目名称：钢厂智能巡检系统。

项目概况：为了提高钢厂配电系统运行巡检信息化和智能化管理水平，快速推进钢厂配电系统无人值守建设，计划安装1套钢厂配电系统智能巡检系统，以实现钢厂配电系统的全方位自动巡检和数据测量。

编制人：

项目性质：

项目负责部门：

项目负责人： 

二 项目任务及安装的必要性

（一） 项目任务

采用固定监控、机器人、监控系统、通信基站等几部分构成钢厂配电系统智能巡检系统，对钢厂配电系统设备进行全天候巡检、状态判别、智能读表、图像识别、视频监控、环境监测、红外测温、自动报表输出、异常预警及联动处置，以解决目前钢厂配电系统仍然依靠人工巡视、测温、抄表和分析诊断的现状，且在发生异常紧急情况时，智能巡检机器人可作为移动式监控平台，代替人工及时查明设备故障，降低人员的安全风险。

（二） 项目的必要性

本项目安装智能巡检系统，以实现钢厂配电系统所有设备工作状态的实时动态巡检，主要功能包括：定时、周期、遥控巡检，可见光视频实时监控，红外热成像与故障报警，设备位移形变实时监测，温湿度超限报警、数据报表分析，交互式监听对讲平台等。

随着近年来厂区飞速发展，生产人员不足和巡检工作量增加之间的矛盾日益突出，而运维一体化等工作在扩展业务范围的同时也给配电管理工作提出了更高的要求，在这样的形势下，传统的“人工巡检、手动记录”的巡视作业方式难以适应管理系统精益化、集约化的发展要求。

目前传统的钢厂配电系统设备巡检方法，主要依靠人工及少量环境监控器实现。但是由于钢厂配电系统封闭性强，构造物多，通讯不便，一旦出现突发事故，将对巡检人员的人身安全造成极大威胁。

此外，常用的固定式监控系统存在着一定范围的视觉盲点, 人工巡检配合少量环境监控器监控的方式容易因监测不到位而造成部分设备缺陷或异常发展，甚至引发设备障碍和故障，影响厂区安全供电。

相对于人工巡检，智能巡检机器人具有可全天候运行和对恶劣环境的适应性更强的优势。根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动完成例行巡检任务，根据报警级别、事项来源等分类存储并实现智能告警，有效的减轻运维人员工作量，提高巡检效率。

人工巡检的手段较为单一，且受制于天气、环境等因素，由于人员技能水平存在差异，巡检不到位而造成缺陷或异常发展形成障碍和事故的情况难以避免，人工巡检作业的质量难以保障。

智能巡检监测机器人自身具有高清视频、红外热图像和声音采集等功能，工作人员通过对信息进行综合分析得出稳定可靠的巡视结论，判断出设备是否安全。当发现钢厂配电系统内的设备有异常情况，工作人员可在***时间查清问题原因，并采取相应措施。

我国目前正从劳动密集型向现代化制造业方向发展，振兴制造业、实现工业化是我国经济发展的重要任务。从工业发展历程看，生产手段必然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变革。随着国民经济的快速发展以及生产技术的不断进步和劳动力成本的不断上升，如何进一步提高生产率、提高产品质量、降低劳动强度、改善劳动条件已经成为企业不得不考虑的问题。

综上，面对本厂区管理的立体化发展趋势，传统粗放式的运维模式将面临诸多挑战，亟需建立新的立体化智能运维技术体系，提高钢厂配电系统运维安全性和效益。

本项目的实施将提高钢厂配电系统内维护检修效率，提高设备健康水平和运维的智能化，增加供电运行可靠性，同时保障运维人员安全，降低人工运维成本。

主要的设计功能如下：

1. 全面监测变电设备运行状态：本项目采用的智能巡检机器人运行后，可实现对钢厂配电系统设备工作状态100%的全面监测，巡检频率***可达24次/天。

2. 智慧巡检技术：系统保证每天一次的全面巡检任务，同时会自动根据巡检结果调整其他巡检任务，自动调整设备的巡检频率。例如：某块表计读数数值变化较大，系统自动增加该表计的监测次数，而对于长期不变的表计自动减少监测次数。对于工作状态异常设备，系统自动增加巡检频率，有效的提高的系统的巡检效率。

3. 室内SF₆气体浓度分布情况自动监测功能（可选）：安装在巡检机器人上的SF₆气体浓度传感器随着机器人的巡检运行，自动监测和记录钢厂配电系统各个位置SF₆气体浓度，并根据预先设置的参数及报警参数，在巡检时自动判读是否需要进行报警，发现泄漏异常后系统自动报警并标记异常位置。

4. 实现对设备表面油污、锈蚀的高清图像分析判读：采用高清相机，对设备拍摄标准图像并建立识别模型，在巡检过程中，首先定位识别该设备，然后通过图像特征比较，判别设备表面是否有异常，可识别设备表面的油污、锈蚀等特征。

自动分析设备表面是否存在污秽（示例）

5. 实现对配电柜本体变形，位移进行的实时监视：采用高清相机，对设备拍摄标准图像，建立该设备基准形状及基准位置，在巡检过程中，首先定位识别该设备，然后通过特征比较，判别设备是否存在形变、位移等现象。

（示例）

6. 实现对设备自动相间温差比较：系统自动识别匹配设备后，以部位相同的原则自动完成相互之间的温差比较。例如：自动比较相邻的两个高压开关柜的温度差异。

7. 开关柜内部故障自动判断功能：在智能巡检系统自动设备识别的基础上，对开关柜进行自动全表面分段温差比较功能，自动分析比较设备表面是否存在不均匀的温度变化，进而通过一定时间内观测外部设备的曲线变化来分析设备内部是否存在故障发热。机器人系统在工作过程，自动采用多边形框标记设备范围，并自动将该设备温度数据自动分成20份（可按需修改设置）进行温度读取分析，系统通过分析每天同一时刻这20份温度数据的温度变化趋势、每份数据在30天内同一时刻的温差变化趋势、20份数据在30天内同一时刻的温差变化趋势比较等等多种算法的大数据处理，监测分析充油、充气设备内部设备故障。如下图：

开关柜内部故障判断方式图例（示例）

8. 实现任意设备部件的温度-时间曲线比较分析功能：设备温度曲线按时段选取功能：例如：显示30天时间内每天凌晨2点的设备温度曲线。

9. 设备工作音频监听及分析：在机器人的任务系统上安装有定向拾音器，可随云台转动，指向特定设备，监听、录制该设备发出的音频数据，并可与标准音频进行智能比较，输出比较曲线，辅助巡检人员判断设备工作状态。

10. 实现与现有公司现有管理系统无缝对接：智能巡检机器人巡检生成的数据与目前公司运行的管理系统可采用同一套设备管理体系，所有数据直接共享，提高系统投资利用率，方便巡视人员管理维护。

三 方案论证

结合目前钢厂配电系统设备自动巡检的实际情况，综合考虑技术、经济、效益等情况，对钢厂配电系统自动巡检系统提出以下方案：

1. 挂轨式巡检机器人+微型红外高清双视监测系统

在钢厂配电系统配电室开关柜安装1套轨道式巡检机器人系统，监测该室内所有配电柜的工作状态；

配电室（安装导轨机器人）

开关柜内开关状态（机器人相机视觉检测）

开关柜最下端开窗位置内的触点温度检测（玻璃镜面，如果条件许可建议里面安装微型红外高清双视监测系统；如果条件不许可，建议玻璃上贴若干黑布胶块用于精确检测温度，根据温度大数据来判断是否内部发热有缺陷）

2.变电站，油浸变压器，此处安装固定小型红外在线监测系统，监测设备温度；

变电站

3.66KV二母TV，此处安装数套固定小型红外在线监测系统，监测设备温度；

66KV二母TV

轨道机器人及红外系统巡检的结果传输到后台监控中心的主机上进行实时数据交换。系统具有远程红外图像的实时显示、监控、存储、分析、处理报告等功能，具备视频自动巡视功能，机器人在可设定的间隔时间内对全站的监控点进行图像巡检。根据报警信号位置切换指定红外热像仪器画面，实现报警联动；接收红外监控系统的报警信息，并指定相应红外热像仪器进行录像，以备进行故障分析；所有报警信息均自动保存，根据预先设置的报告格式，自动生成处理报告；监控中心可远程回放红外热像仪的历史图像；系统具有对站端设备远程配置、远程维护、远程启动的能力；系统提供图像Web服务，Web服务器设在区域监控中心。

1.1导轨机器人安装方案介绍

轨道机器人实物图

具体安装位置见下图（示例）

示例

导轨机器人安装导轨水平位置示意图

低压柜间导轨机器人安装（示例）

高压柜间导轨机器人安装（示例）

1.2部分开关柜内安装微型红外高清双视监测系统

设备实物图

安装方法示意图（示例）

监测效果示意图

1.3小型红外在线监测系统

主要特性

◆被动红外成像技术

◆ 384×288像素非制冷焦平面微热型探测器

◆ 无热化定焦镜头，镜头焦距不受高低温环境影响

◆ 精确测温：***温十字定位，支持多个可移动区域 (***温、***温捕捉、平均温度测量)，支持多个可移动点测温；

◆测温范围：***档： -20℃ - 180℃/第二档：100-600℃

◆测温精度：±2度或 ±2%（读数范围），取***值；

◆支持1路硬件报警输入、1路报警输出；

◆原始热图数据输出：25帧/秒，后端手动采集单帧原始数据图像,采集的数据图像可分析、可测温；

◆伪彩：本网络摄像机可以选择不同的色彩模式，用不同的颜色显示物体温度的高低。

◆智能火点检测功能：多目标火点检测，高效检测、减少误报

◆支持越界侦测,区域入侵侦测,移动侦测

◆警报：在发生事件时，图片发送到用户注册的电子邮件地址或 FTP 服务器，或者保存到微型SD 卡中。

◆基于Web浏览器的监视：使用互联网 Web 浏览器在本地网络环境中显示图像。

◆符合ONVIF：本产品支持 ONVIF Profi le-S。                        

有关详细信息，请参阅 www.onvif.org.

◆室外IP66防护等级、防雷、防浪涌、防突波

2. 系统结构框架图如下

系统框架图

结构说明：

小型/微型红外高清双视监测系统控制服务器、轨道机器人控制服务器都可以不配备，可以直接采用原有的监测系统的控制服务器

系统采用B/S构架，在厂内局域网的任何电脑上都可以直接操控巡检设备，查询巡检数据。

3.设备配置表

4.效益评价

效益分析表

5.方案推荐

从技术、经济、效益综合分析挂轨机器人方案，技术上可行，安装后能解决厂区钢厂配电系统重要设备电气连接点的热分布场实时监控和诊断热像的故障性质等问题，综上所述推荐此方案。

四 项目规模和主要内容

计划实施时间：项目采取一次实施。

项目范围：在钢厂配电系统进行智能巡检系统安装。

项目主要内容：设备安装、线缆敷设，机器人控制器安装；地图拼接及机器人行走验证；系统试运行。

五 评价结论

综上所述，钢厂配电系统智能巡检系统加装后，可以实时自动巡检运行设备的工作情况并按预先设定的预警值发出报警信号，从而使运行人员（或通过值班调度员）能及时采取相应的措施，用减少负荷或改变系统运行方式等手段，确保设备运行的安全。提高运行人员对设备缺陷的识别能力和预见性。从根本上改变现有的温度测定需要由人来定时完成的现状，做到对监视点温度情况的实时监控，对测点的监测模式自动转换，并且通过自动化装置和专家系统在设备温度达到危险点的时候发出警报信号，提醒运行人员及时关注和处理。同时可以减轻现场工作人员的劳动强度，保证设备测温的及时性。具体优点如下：

l 设备检测精度高

采用的红外热像仪本身的采样精度比便携式仪器的精度和分辨率高，且红外热像仪与高倍变焦可见光摄像机安装在同一个巡检机器人上，既可以保证两个摄像头监视的是同一个设备位置，也解决了红外热像难以识别设备安装位置的问题，便于及时判断设备的具体过热点，为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。

l 监测重点位置、兼顾全面设备

系统采用机器人系统，可以根据需要设置无数个需要定时检测的位置，在每个位置上网络型红外热像仪还同时可以检测不限数量的设备的工作状态，所以可以方便及时的检测所有设备。

l 数据具有可对比性

系统能自动根据预先设计的巡检策略，定时控制巡检机器人到达的各个预置位，检测该预置位上各个设备的工作状态，采集当前设备的工作状态热图，记录这时设备的工作温度，同时比较当前设备的工作温度是否高于预先设置的报警温度。通过这样的工作序列以后，系统可以给出所有处于巡检策略的设备在一段时间内每天同一时间上的温度变化趋势，可以极大的方便对本设备的工作状态给出准确的判断。

l 系统具备较高可靠性、实时性

采用本系统，自然环境不会有任何影响，无论是刮风下雨，还是低温寒冷都可以实现不间断自动监测。

l 节省人力，降低工作强度

经综合评价，该项目对提高钢厂配电系统的安全稳定运行非常重要，技术先进、项目可行、加装后运行可靠。