浅谈基于移动平台的智能巡检系统开发

田丰 王艺颖 刘汉英 冉碧珍 张敏

摘 要 基于移动平台智能巡检系统以移动平台为载体，采用了手动控制、故障定位、智能跟踪等方式，通过移动平台智能巡检相机，将巡检过程中变焦、广角、激光测距等系统集为一体，通过成像系统，清晰明了地将变压器运行状况呈现出来。对变压器内部故障的可视化具有重要意义。

关键词 移动平台;成像系统;内部故障;可视化

引言

电力变压器总是受到来自于环境、人为因素及运行状况、设备缺陷、老化等的影响。因此要定期对电力变压器进行巡查和维护，以保证安全运行。在不停电的状态下对其进行巡视、维修、增架、撤线等作业，越来越受到重视。变压器巡检劳动强度大、难度大，造成运行设备长期处于未知状态，使电网面临安全风险。传统定期的设备、环境巡检虽然在预防设备故障和事故方面能起到一定的作用，但是缺乏巡查信息的时效性，所以这种保守的巡检模式已经不适应现代化的管理需求，有着不足和弊端[1-2]。近年来，智能带电作业技术在我国呈百花齐放的发展态势[3]，因此很多研究人员在智能巡检成为研究热点，研制配网带电检修机器人、输电巡视机器人、系列带电检修机器人等对实际工程应用有很重要的作用[4]。因此，本文研发了基于移动平台的智能巡检系统，可以实现电网缺陷精准、及时发现，降低电网停电率，更好地满足人民用电的需求。

1变压器故障

在变压器的运行中，变压器故障时有发生。一旦发生变压器故障，很有可能导致严重的变压器事故或意外，因此提前发现和解决变压器内部故障对电力系统的安全稳定运行有重要的意义。①外部故障。当变压器出现了可以明显直观看到的故障时被称为变压器外部故障。例如，漏磁引发的箱体润流、部件导体的接口处松动、冷却故障等。这些外部故障的产生主要是由于变压器制造过程的不当导致的。②内部故障。变压器内部部件如变压器绕组、线圈、铁芯等发生的故障被称为变压器内部故障。由于变压器内部空间狭小，因此，内部故障比较难发现和解决。

2系统整体结构介绍

（1）实现功能。基于移动平台智能巡检系统，主要实现以下目标：①系统的用户有权限设置，不同权限用户有不同级别功能，安全可靠;②实现巡检工作流程，后台在巡检过程中使用智能终端设备扫描预先布置好的巡检点信息，然后根据实际情况上传巡检数据，同时可辅以文字、图片来说明巡检点的详细情况;③管理人员及时处理，管理人员能及时收到巡检系统巡检记录，对于异常的巡检情况能马上做出处理;④集中化、可视化的管理，系统提供了后台管理平台，实现了整个系统资源的集中化、可视化管理，规范了巡检工作的统一标准;⑤数据进入平台后，通过多维度的数据关联分析和數据挖掘等技术，结合专家系统等管理工具，进行辅助决策与判断，从而提升运维管理水平。

（2）总体结构设计。应用于变压器内部故障检测的智能巡检系统主要包含移动平台控制系统和智能巡检处理系统。移动平台控制系统主要是通过控制执行机构按照指定路径进行移动包括GPS定位模块、电机驱动模块、内部主控制器模块。通过控制中心合理的路径规划到达巡检目的地，并结合机械臂对携带的照相机设备进行位置角度的调整。

3系统主要模块

智能巡检处理系统主要包括传感器模块、通信模块、图像采集模块、数据库模块、控制器模块等。通过传感器模块进行数据的采集，由控制器模块接受来自传感检测模块以及图像传感器模块传来的数据并进行处理，处理后发送指令给执行机构。

（1）传感检测模块。采用“线型检测阵列”方法，将多个光电管成直线排列在移动平台的前端，利用单片机完成对光电管检测信号的分析处理并实现电机控制。移动平台可配备可见光摄像机和声音采集等检测设备，并能将所采集的视频和声音上传至本地监控后台。标配可见光摄像机和声音采集，可灵活选配超声、局部等检测设备。

（2）图像采集。本系统支持调取现场实施视频，管理者可以远程实施视频查看，巡检现场设备运行状况图像及实时视频采集，远程查看现场安全运行状态和周围设施情况。

（3）通信模块。移动平台与本地监控后台进行双向信息交互，本地监控后台与远程集控后台进行双向信息交互，信息交互内容包括监测数据和移动平台状态数据。支持多种专业数据库格式;适用大型OLTP，函数，过程丰富，数据库的可用性，稳定性健壮。主从数据一致性有保障。利用DATAGUARD技术保障可用性，利用RAC技术提高可扩展性。方便对巡检数据的统筹、处理、分析和报表调阅。

（4）数据块模块。据系统功能需求分析，本系统拟采用B/S架构，即：部门管理、管理设置、数据采集、巡检考核结果、历史巡检记录、报警信息、路线管理、事件设置、工作计划、内部交流、在线提醒、任务调度、系统管理、日志管理等应用业务处理为中间层，将一些复杂的数据处理应用以组件或的方式提供，完成对一定应用规则的封装，形成系统的核心层;包括日常业务、可视化的报表设计、自定义的查询统计等功能在内的应用作为平台的前端应用层。采用WEB访问模式，B/S结构（浏览器/服务器模式），安装使用方便，模块化设计，增减方便，升级简单。B/S框架结构具有以下五个特性：安全性;稳定性;可适应性;移植性;维护性。

本系统集成了移动数据采集技术、网络通信技术、即时协同技术及数据处理技术等多项技术，功能上实现巡检工作电子化、信息化、智能化、协同化。

4结束语

基于移动平台的智能巡检系统对于变压器内部故障检测有着十分重要的作用，通过图像检测、传感检测模块接受外部信号，经过主控模块发出指令，控制执行机构对移动平台进行控制。通过图像分析对变压器内部可视化故障进行分析，并传入到后台。

参考文献

[1] 赵永俊，赵书涛. 基于智能巡视系统的变压器故障诊断方法[J]. 河北电力技术，2013（1）：6-9.

[2] 武卫静.无人值班变电站远程监控智能诊断系统的设计与实现[J].河北电力技术，2011，30（1）：43-44.

[3] 赵书涛，李宝树.基于计算机视觉的远程变电站状态监测与诊断[J].电网技术，2005（6）：64-66.

[4] 张浩.图像识别技术在电力设备在线监测中的应用[D].北京：北京交通大学，2009.