基于5G物联网技术及AI人工智能图像识别引擎的变电站智能巡检终端的研究

赵然 汪杨凯 许涛 许悦 陈晓跃

【摘  要】变电站巡检员日常的仪器仪表巡检，目前采用人工采集方式，通过人工抄录仪器仪表方法进行数值记录，采用纸质报表填报方式进行表的数值记录及跟踪查询，非常复杂低效，并且数据没有录入到本地系统当中，缺少巡检终端和巡检记录的系统，不方便查询。本文提出一种基于5G物联网技术及AI人工智能图像识别引擎的变电站智能巡检终端，采用简洁高效的交互设计，员工使用智能巡检设备通过设备摄像头，通过基于计算机视觉的识别仪表算法，进行仪表读数和指针读数识别，并通过5G物联网技术通讯模块，提交数据到系统后台当中，后台系统导出生产所需要的巡检报表。巡检终端带有红外测温功能，在作业现场可及时对设备的温度进行巡检，准确定位异常发热点。巡检终端可采集现场视频、声音、图片等信息并记录，方便后续监控信息的数据分析。可以有效的较少一线工人的工作量，提高巡检工作效率、减轻工作负担。

【关键词】5G;AI人工智能;仪表识别;巡检终端

引言

目前，变电站运维人员在对变电站内的仪器仪表进行日常的抄录时，需要通过手工方式记录现场抄录各种设备的运行数据，记录到巡检数据后，将所需要的数据抄录完毕后，并通过手动方式导出报表和数据提交给上级领导公司。

1.台账巡检的现状

设备台账的巡检记录是变电中非常重要的数据，设备台账的记录内容往往同过抄录员，手动的抄录，通过记录的纸质资料最后录入系统，在记录过程中需要重复输入数据到系统当中，在日常的巡检记录过程中带来了非常大的工作量。设备的日常温度的健康不能通过人工来实现，缺少设备的温度监控数据，对于设备的局部温度不能很好的记录，可能在设备运行和使用过程中由于局部温度过高会产生设备的运行低效甚至长期运行局部温度过高导致设备损坏。急需专业设备和系统对现场的仪表及外观进行快速有效的检查。

2.巡检终端

设计和实现数据表盘智能识别模块研发，实现图像表针转化成数字数据。

设计红外测温模块研发，调用设备测温接口，实现测温数据采集。

开发现场及设备声音、图像、视频采集模块研发，场景采集数据，并实现数据上传。

开发5G模块研发，可适配5G网络，通过5G网络实现现场数据传输。

2.1仪表盘智能识别模块的功能

（1）仪表识别。仪表识别基于Ai人工智能技术，采用计算机视觉识别方法，对现场仪表进行识别。

（2）数据新增。通过Ai人工智能技术实现的数据识别内容包括，表的指针读数和发生次数数字的识别内容。通过识别出的结果，对指针读书和发生次数数字进行记录，保存在巡检设备当中，通过网络同步到应用服务器当中进行记录。

（3）数据查询。按照巡检的时间、人员、电压等级、表种类进行数据查询，通过表格形式进行展现。

（4）图表展示。按照时间、区域、电压等级、表种类对巡检记录的仪表数据进行展示，展示包括饼图、直方图等内容。

（5）运维报表。对于非结构化报表内容，采用freemarker模板解析引擎，对模板进行填充，日常巡检的仪器仪表数据进行填写，导出运维所需要表格。

2.2红外测温模块的功能

（1）测温模式。摄氏度、华氏摄氏度模式切换。测温矫正、反射温度参数、环境温度参数、湿度参数、发射频率、距离参数。水印。中英文说明切换。

（2）色版模式。色斑模式包含白热、黑热、铁虹、高对比彩虹、彩虹、铁灰等模式选择，通过色带区分出不同温度值的区分。高温采用高亮颜色，低温采用暗色进行标识。

（3）红外图像拍照。红外图像拍照可记录当前红外模块的拍摄照片数据。可指定时间间隔记录红外拍照照片保存在设备本地。

（4）红外视频。红外视频可通过红外测温模块，记录视频信息，并保存在设备本地。

（5）增加测温点。对于红外测温显示在巡检设备的图像时可手动添加测温点，记录测温点的温度数值。可按照标点记录图像位置的温度。

（6）区域测温。在巡检设备的图像显示屏幕上，划定任意矩形区域，作为测温区域，关注此区域的温度变化，可记录最高温度、最低低温、平均温度等信息。

（7）高温测温模式。根据测温的范围可调整200～400摄氏度和0～200摄氏度的测温模式，可显示高温发热区域指示。当设置为200～400摄氏度区域时，只关注高温数值的图像记录。当设置为0～200可关注低相对低温的图像指示。

2.3声音、图像、视频采集模块的功能

（1）声音采集。通过巡检设备的声音采集功能对声音进行采集，可保存到本地或者上传到应用服务器当中保存。

（2）图像采集。通过巡检设备图像采集功能现场巡检的图像进行记录，保存到本地或者应用服务器作为存储，方便记录现场巡检过程，并对现场巡检过程记录、分析。

（3）视频采集。通过视频采集功能，记录巡检过程的视频。包括施工过程、整改问题记录，并可记录违章等。

2.4 5G网络模块的功能

5G模组是承载终端接入网络的关键部件，实现通过5G网络的快速数据通讯。

3.管理系统

开发巡检管理系统，可维护巡检人员信息、设备仪表信息、巡检记录信息、导出巡检记录表。

3.1巡检管理

（1）用户管理。对于巡检人员进行管理，可增加、删除、修改巡检人信息，可以对巡检人员按照姓名、岗位进行查询，重置登陆密码等。

（2）设备信息管理。添加设备信息，包含设备所属变电站信息，设备位置信息、设备码信息、電压等级、设备二维码等，生成设备二维码供巡检终端进行扫码使用，在巡检终端进行识别时先进行二维码读取，然后在进行仪表识别操作。

（3）设备记录。设备的识别信息记录，可查询设备识别记录信息，并可根据时间、巡检人、电压等级、巡检区域等内容进行查询操作。可通过报表组件显示巡检设备分布饼图、巡检次数直方图等智能报表。

（4）巡检报表。根据用户的要求导入巡检报表模板，对于线下的纸质报表进行数字化导入，然后把巡检记录按照时间维度补充填写到模板当中，通过PDF或者word形式进行导入打印。也可以直接调用打印组件在线打印报表信息。

（5）巡检记录。按照用户维度进行巡检记录的统计查询，可以按照巡检人维度进行查询，导入周、月、年使用巡检终端进行巡检人的记录。

4.结语

基于5G物联网技术及AI人工智能图像识别引擎的变电站智能巡检终端的研究，该终端及管理系统的研究能够实现运行数据的输入及运行台账、报表的输出，同时利用Ai人工智能（人工智能）和5G（数据挖掘），系统中的数据进行分析、对比，对设备的运行状态提前预警，提高了现场设备管理水平，减轻了人员工作负担。

参考文献

[1]王启盛.PMS典型操作票快速录入方法的设计与实现[J].湖南电力，2013，33（3）：32-34.

[2] 赵然.变电站生产管理系统数据辅助分析[J].中小企业管理与科技.19年12上

作者简介：赵然（1985-），男，汉族，江苏溧阳人，本科，副高级工程师，研究方向为变电站运维管理。