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        無線便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)

        2018-12-20 09:22:50駿
        設(shè)備管理與維修 2018年23期
        關(guān)鍵詞:電纜溝檢測(cè)儀高清

        毛 駿

        (深圳供電局有限公司,廣東深圳 518010)

        0 引言

        建設(shè)和完善信息化、自動(dòng)化、智能化配電網(wǎng)絡(luò),需要配電網(wǎng)絡(luò)管理與電力電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合。配電網(wǎng)的供電能力與質(zhì)量,是配電工作正常運(yùn)行的保障。電力作業(yè)實(shí)施過程中,人工效率低下,環(huán)境惡劣、危險(xiǎn),容易對(duì)人身造成傷害。目前巡檢工作采用人工作業(yè)模式,需要巡檢人員沿電力線通道巡視,或進(jìn)入空間狹小的電纜溝,依照經(jīng)驗(yàn)判斷是否有危及電力線安全運(yùn)行的因素存在,這種巡檢模式存在嚴(yán)重弊端:①巡檢人員在地面目視電力線,通常因?yàn)檎诒味嬖谘矙z盲區(qū);②巡檢結(jié)果通常依賴巡檢人員的作業(yè)經(jīng)驗(yàn),存在很大的主觀性;③在人工近距離拍照取證作業(yè)困難時(shí),問題的描述大多采用文字記錄方式,缺乏定量測(cè)量依據(jù)。為提高電力巡檢效率降低巡檢成本,研發(fā)出無線便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)儀,為加快電力管網(wǎng)的巡檢強(qiáng)度,提高供電的穩(wěn)定性和可靠性、降低人工成本、保障電力管網(wǎng)的通暢,提供重要的技術(shù)支持。

        1 系統(tǒng)功能

        (1)支持高清攝像檢測(cè),通過拍攝照片與錄制視頻,采集電纜溝內(nèi)部布線情況,代替人眼,協(xié)助巡檢人員進(jìn)行巡檢工作,記錄管網(wǎng)現(xiàn)階段情況。

        (2)支持儲(chǔ)存能源,攜帶儲(chǔ)能電池,保證持續(xù)續(xù)航,可在不能及時(shí)供電的區(qū)域工作。

        (3)可自適應(yīng)管道傾斜等視野不開闊的環(huán)境,采用自平衡拍照攝像頭,有效避開檢測(cè)盲區(qū),高效采集電力線管網(wǎng)分布信息。

        (4)支持在山間或溝壑等黑暗的條件下工作,在無光源的地下也能正常工作。

        (5)支持無線通信,在有障礙物阻擋或者信號(hào)微弱的地下的環(huán)境下工作,利用無線中繼,仍可準(zhǔn)確無誤地將信息傳輸?shù)浇K端,保證無線傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

        (6)輕便易攜帶,可拆卸組裝件縮小所占空間,減少人員搬運(yùn)設(shè)備,采用輕量化材料,減輕巡檢人員負(fù)載。

        (7)支持終端儲(chǔ)存管道信息,數(shù)據(jù)優(yōu)先存儲(chǔ)在移動(dòng)磁盤內(nèi),通過讀取磁盤內(nèi)信息,參考視頻與圖像分析電纜溝內(nèi)部情況,為定向測(cè)量提供依據(jù)。

        2 一體化設(shè)計(jì)

        無線便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)由5個(gè)系統(tǒng)組成:圖像采集系統(tǒng)、燈光輔助照明系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、便捷式檢測(cè)系統(tǒng)、終端控制系統(tǒng)。燈光輔助系統(tǒng)配合圖像采集系統(tǒng),進(jìn)行高清圖像與可儲(chǔ)存式視頻的采集,將采集來的信息通過無線傳輸系統(tǒng)傳送到終端子系統(tǒng),由巡檢人員查看終端子系統(tǒng)的視頻以及圖像信息,實(shí)現(xiàn)整個(gè)無線便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)高效、有序的運(yùn)轉(zhuǎn),完成電力巡檢作業(yè)。無線便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。

        圖1 管道檢測(cè)系統(tǒng)

        2.1 圖像采集系統(tǒng)

        高清管道檢測(cè)儀要求拍攝出的照片和視頻清晰易于觀察,系統(tǒng)分辨率≥200萬像素,1/2.8英寸靶面的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)網(wǎng)絡(luò)相機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬相機(jī)。鏡頭達(dá)到36倍光學(xué)變倍與12倍數(shù)字變倍,遠(yuǎn)、近距離拍攝都達(dá)到高精度要求。

        高清管道檢測(cè)儀要求在蜿蜒的電力管道中,可以自適應(yīng)水平拍攝。將拍攝云臺(tái)搭載傾角傳感器與陀螺儀,使高清管道檢測(cè)儀建立起“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”(Dynamic Stabilization),利用陀螺儀和加速度傳感器檢測(cè)云臺(tái)姿態(tài)的變化,并利用伺服控制系統(tǒng),精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)做出相應(yīng)調(diào)整,保持檢測(cè)儀云臺(tái)在水平界面上,使巡查工作有序進(jìn)行。

        檢測(cè)儀使用可拆卸電池供電,外出作業(yè)時(shí)可隨時(shí)替換工作電池,續(xù)航時(shí)間的延長(zhǎng)保障電力巡檢作業(yè)高效有序。高清攝像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

        2.2 燈光輔助照明系統(tǒng)

        高清管道檢測(cè)儀采用云臺(tái)高亮燈,遠(yuǎn)光燈選用2顆高亮冷白LED(Light-Emitting Diode,發(fā)光二集管)燈,近光燈選用3顆高亮冷白發(fā)光二極管(LED)燈,可在黑暗中照明100 m以上,在管道或井底的黑暗的工作環(huán)境中工作,巡檢人員能主動(dòng)調(diào)節(jié)和控制燈光亮暗,可協(xié)助圖像采集系統(tǒng)拍攝出所需的圖像等信息。近光燈鋁基板硬件如圖3所示。

        圖2 高清攝像頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2.3 無線傳輸系統(tǒng)

        高清管道檢測(cè)儀視頻圖像的采集、保護(hù)裝置的信息傳遞、控制信號(hào)的數(shù)據(jù)交換,是實(shí)現(xiàn)高清管道檢測(cè)儀在地下管網(wǎng)中高效作業(yè)的基礎(chǔ)。電力巡檢中電纜溝內(nèi)環(huán)境密閉,存在著無人機(jī)及有線控制智能設(shè)備使用易故障等問題。所以無線通信技術(shù)(Wireless Communication Technology)往往被視為能否在電纜溝中工作能否成功實(shí)施的決定因素。

        無線通信技術(shù)主要應(yīng)用于測(cè)量、收集、傳輸巡檢的電網(wǎng)管道信息,傳送至巡檢人員手中的終端,無線通信技術(shù)的運(yùn)用改變了電力流和信息流單方向流動(dòng)的現(xiàn)狀,使無線AP(Wireless Access Point,無線訪問接入點(diǎn))在網(wǎng)絡(luò)連接中起到中繼作用,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的中繼和放大,延伸無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,使信號(hào)更加穩(wěn)定地傳輸。為巡檢人員在勘測(cè)時(shí)遇到地下信號(hào)微弱、無線信號(hào)受阻、無法接收和傳送信號(hào)時(shí)的人工勘測(cè)管網(wǎng)電力線作業(yè)提供可能。無線通信中繼模型如圖4所示。

        圖3 近光燈鋁板硬件

        2.4 便攜檢測(cè)系統(tǒng)

        采用高強(qiáng)度碳纖維伸縮桿與可拆式電池組,可達(dá)到:設(shè)備主機(jī)重量≤2.5 kg,伸縮范圍≥3 m,連續(xù)續(xù)航時(shí)間≥8 h,防護(hù)等級(jí)≥IP65。配備長(zhǎng)0.8 m的探針,保證檢測(cè)儀在工作時(shí)擁有完善的減震緩沖機(jī)制。高強(qiáng)度碳纖維伸縮桿模型如圖5所示。

        2.5 終端控制系統(tǒng)

        控制終端采用上位機(jī)與下位機(jī)無線通信方式,無需通訊電纜,在地下管網(wǎng)以及復(fù)雜地面能突破有線通信模式的諸多使用限制,攜帶方便。下位機(jī)用微型處理器控制技術(shù),根據(jù)上位機(jī)指令控制云臺(tái)上下旋轉(zhuǎn),同時(shí)通過傳感器獲取環(huán)境信息,進(jìn)行處理并傳到上位機(jī)。上位機(jī)采用嵌入式技術(shù),集成圖像處理,特殊控制算法等人工智能技術(shù)。用平板工程計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案,高亮顯示屏設(shè)計(jì)配合靈活的控制手柄,穩(wěn)定可靠,操作方便,滿足電力管道的環(huán)境使用,控制終端如圖6所示。

        圖4 無線通信中繼

        2.6 檢測(cè)儀測(cè)試效果

        電纜溝是電力系統(tǒng)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施,地下電纜溝管網(wǎng)系統(tǒng)是電力行業(yè)的神經(jīng)中樞,一旦電纜發(fā)生故障,不僅檢查處理難度大,還可能會(huì)使控制回路失效以至損壞主設(shè)備,電纜溝故障引起的火災(zāi)甚至是爆炸同樣會(huì)帶來嚴(yán)重后果,另外由于故障而導(dǎo)致的停電,會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活帶來不便。因此,加強(qiáng)對(duì)電纜溝的管理和定期檢測(cè)有著非常重要的意義。

        便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)電纜溝進(jìn)行巡檢維護(hù),避免人員進(jìn)入管道內(nèi)存在的安全隱患,提升城市地下管網(wǎng)的巡檢維護(hù)水平。便攜式可伸縮高清管道檢測(cè)系統(tǒng)如圖7所示。實(shí)地檢測(cè)效果如圖8所示。便攜式可伸縮高清無線快速檢測(cè)系統(tǒng),通過高清攝像技術(shù)以及軟件分析處理技術(shù),能夠準(zhǔn)確、清晰、快速檢測(cè)電力線纜存在的問題,并可以生成帶備注的視頻備份,視頻效果如圖9所示。

        圖5 高強(qiáng)度碳纖維伸縮桿

        圖6 控制終端

        圖7 檢測(cè)儀主機(jī)

        圖8 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地檢測(cè)效果

        圖9 檢測(cè)系統(tǒng)視頻備份效果

        3 結(jié)語

        配電線路分布點(diǎn)多面廣,傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大、效率低下而且條件艱苦,甚至有一些巡檢項(xiàng)目靠常規(guī)方法難以完成,對(duì)此,在目前成熟的高清攝像模塊、智能軟件以及無線移動(dòng)終端設(shè)備的基礎(chǔ)之上,通過結(jié)構(gòu)整合、創(chuàng)新和軟件的定制開發(fā),研制一款便攜式高清視頻檢測(cè)設(shè)備,協(xié)助人工快速有效且安全的完成電力線纜的巡檢工作,解決電力巡檢中,電纜溝內(nèi)部環(huán)境惡劣,人員進(jìn)入操作效率低安全性差的問題;電力巡檢野外作業(yè),操作環(huán)境限制問題;采用傳感器在線檢測(cè)方式可行性差的問題。設(shè)備輕量化設(shè)計(jì),可節(jié)省人力、降低人員受傷風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)線路巡視的智能化與數(shù)字化的同時(shí),減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和在惡劣環(huán)境下工作的風(fēng)險(xiǎn),保證城市電路管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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