5G通讯下的人工智能巡检机器人在抽水蓄能电站的应用性研究

5G通讯下的人工智能巡检机器人在抽水蓄能电站的应用性研究

陈鸿峰

浙江仙居抽水蓄能有限公司 浙江台州 317300

摘要：智能化的抽水蓄能电站，一方面要加大控制中枢系统对于全场信息的收集与处理，另一方面也需要更加智能化的辅助工具来帮助运维人员，因此需要一种更适应于抽水蓄能电站环境、更加智能的智能巡检机器人加入到智能化抽水蓄能电站中。这种智能巡检机器人，相较于传统智能传输画面和测温的机器人，基于5G通讯具有画面、数据传输低延时，具有更多的功能，通过实时状态测量，可以测得机组振动、噪声等数据，辅助运维人员判断。本文介绍了智能巡检机器人在抽水蓄能电厂中的研究方向、以及在智能化抽水蓄能电站进程中的探索。

关键词：人工智能、5G通讯、巡检机器人

0引言

伴随着5G时代的来临，物联网将进一步得到更多的应用与普及。在2019年国家电网公司提出打造泛在电力物联网的概念，旨在围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。在泛在电力物联网的要求下，对变电站、发电厂等提出了新的发展方向，无人值班变电站，、智慧型发电厂等一系列高度智能化的新形式出现在我们的面前。摆在抽水蓄能电站面前的是如何由自动化到智能化，机器人如何在现场代替部分人工，计算机如何辅助运维人员作出正确的决策。在抽水蓄能电站朝着智慧型发展的过程中，如何在保证机组运行稳定的情况下，减轻现场运维人员工作强度的同时增加远程监控系统对于现场情况的掌握；如何提高巡检的质量并快速评估除机组的健康状况，这些仍然是我们在智慧型发展中所面临并且急需解决的问题。在无人值守变电站的进程中，诞生了很多类型的无人巡检机器人，这些无人巡检机器人的功能较为单一，无法满足抽水蓄能电站复杂的工作环境。针对抽水蓄能电站这种复杂的工作环境，对与适用的巡检机器人也提出了一些特殊的要求，包括通过噪声、振动等对水泵水轮机、发电电动机的工作状态进行评判，能及时发现电厂内存在的油、气、水等带压或者不带压管路有无漏气或者液体渗漏现象。

1在建设智慧型抽水蓄能电站过程中引入人工智能巡检机器人的必要性

目前在抽水蓄能电站中应用的人工智能巡检机器人的比较少，大多数还是依靠搭建的监控系统来及时观察厂房内部的实时情况，由于监控摄像头的摆放位置和机组设备布置存在夹角，在厂房内部任然存在着大量的监控死角，这意味着我们的运维人员无法第一时间清楚地了解到厂房内发生的事情，导致一些设备、设施的故障不能被及时的发现，进而可能会导致更大的故障发生，甚至可能会引发设备或者人身伤亡事件。当我们将人工智能巡检机器人引入到抽水蓄能电站中作为监控系统的补充和辅助巡检，可以使我们的监控系统得到很好的完善，使我们的运维人员第一时间获取现场信息，并且使替代部分的人工巡检，实现真正的智慧型电站。

2 5G通讯技术的特点

5G通信技术是当下的一个热点，其具有的诸多优点，使其成为助推智能巡检机器人发展的有利因素，其具有以下的特点^[1]：1、超高传输速率和超大容量的带宽。智能巡检机器人随着功能的增多对实时大量数据传输需求的不断增大，5G技术能很好的满足我们在大流量高速度方面的要求。2、低延时。出于对巡检机器人的精准控制和画面的返回的实时要求，5G系统所拥有的1ms时延能够很好的帮助巡检机器人完成任务。3、海量的连接数。5G的连接数能够达到4G的10～100倍，流量密度提升1000倍，这就保证了巡检机器人在复杂的情况下都能保持良好的网络连接。4、高效的频谱利用。更多频道同时传播讯息有利于提高传输速率和传输质量。^[2]

3巡检机器人的发展现状

目前市面上投入量产使用的电力巡检机器人，主要是轨道式巡检机器人和固定路线式巡检机器人，且在功能上比较的单一，功能主要为视频画面传输和测温，目前主要应用于变电站的巡检，在水电生产领域应用的不多。这些巡检机器人能够依靠地面导航点或者依靠程序设置按照固定的线路行走，或通过后台人工遥控，并不能称得上是智能巡检机器人。大多数机器人智只能够获取现场的信息并将所获取的信息传送至后台运维人员处，其数据未经处理且单一，真正的智能化巡检机器人应该能够获得更多的信息，根据所获的的信息做出一个预判断，最终将预判断反馈至运维人员。

4智能巡检机器人的技术探索

4.1人工智能芯片

人脑最为人体中的一个重要器官，在人的生活中起到一个关键的作用，同样最为一个智能化的巡检机器人，我们也需要它拥有一个适应能力强，思维灵敏的控制中心。人工智能作为电气工程的自动化以及控制中的高端新兴技术 ^[3],其在智能巡检上的应用具有非常大的意义。

4.2高精度传感器

在拥有强大的大脑之后，智能巡检机器人也需要配备一套合适的装备。作为巡检机器人获取信息的主要来源，要为其选配高精度的测量元件，以满足智能巡检机器人对于可靠信息的依赖。将测量获取的信息传入大脑，通过大数据后台的分析，能够使机器人断定自己的位置、状态、目标状态、是否异常等。

4.3图像识别技术

在实际的生产过程中，会遇到一些例如漏水、漏油的一些问题，让我们的机器人能够准确的识别出这些问题，依赖于强大的图像识别与处理技术。图像识别技术中的跟焦技术，能够很好的帮助我们更加快速更加准确的锁定目标，甚至可以在预判到危险后，立马发出报警信号。

4.4BIM建模与定位导航

通过BIM建模的辅助，将整个工作地点的三维场景应用于智能巡检机器人的导航系统，再加上一些避障检测手段和避障算法，能够使巡检机器人在复杂的工作环境中自由穿梭。

4.5强大的数据库

相较于传统的存储式数据库，采用大数据云计算可以大大增加智能巡检机器人的应对能力、学习能力，使巡检机器人更加适应复杂的工作环境。

5智能巡检机器人的主要功能性研究

5.1红外热成像系统

这是一个比较常见的一个功能，同时也是巡检机器人中不可或缺的功能，其搭载的红外热成像仪能够对厂房内部的所有旋转设备或者电气设备进行红外图像采集，对比数据及时报警、生成趋势报告等。

5.2视频识别

相较于传统的视频识别功能，在智能巡检机器人上面希望加入更强大的图像处理技术，能够实现人脸识别、指针型仪表读数、数显表读数、液位计、油位计读书等功能。

5.3特殊声音识别功能

水电生产环境中有很多的声音存在，在设备异常运行时，其往往产生特别尖锐的声音或者发闷的声音，通过对收取音轨中的高频低频声音提取分析，可以将故障设备及时告知运维人员。

5.4振摆测量

此功能主要针对于机组在转动时的振动测量，作为监控系统振摆的一种补充测量手段。

5.5异常提醒

机器人通过搭配的各种测量工具，将收集的数据进行综合分析，汇报现场是否存在可疑的异常情况。

6抽水蓄能电站应用智能巡检机器人的展望

国内已经拥有了不少的抽水蓄能电站，随着建设智能电站的要求，智能巡检机器人应用于抽水蓄能电站的生产，可以进一步加快改造进程，满足智能化电站“无人值守”的建设要求。

[1]孙慧.5G 时代开启物联网新世界应用分析[J].通讯世界，2017(9):110-111.

[2]赵雷,刘枝峰,赵志伟.5G技术在巡检机器人上的应用[J],中国新通信,2019（18）:128.

[3]蔡敏.人工智能在电气自动化控制中的应用探析[J],内燃机与配件，2018（18）：195-197