高 歡，俎洋輝

（國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450000）

開閉所（配電房）是高、低壓成套裝置集中控制，接受和分配電能的場所，是城市配電網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域樞紐點(diǎn)，它遍布城市鄉(xiāng)郊各處，具有點(diǎn)多、分布廣的特點(diǎn)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，開閉所（配電房）數(shù)量在不斷增長。為保證開閉所（配電房）等重要節(jié)點(diǎn)的安全運(yùn)行，加速配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，解決設(shè)備日益增多、運(yùn)維人員不足的問題，需對(duì)開閉所（配電房）進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)方監(jiān)控和自動(dòng)處理，提高安全運(yùn)行水平。

1 基于人工智能技術(shù)的配網(wǎng)站房輔助監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀，計(jì)劃在現(xiàn)有配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)基礎(chǔ)上，基于物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和人工智能等技術(shù)，通過邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)與末端傳感裝置協(xié)同，建設(shè)智慧開閉所、智慧配電室。應(yīng)用站房綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端，作為站所邊緣計(jì)算中心節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)站端區(qū)域自治。除對(duì)電氣量信息進(jìn)行精準(zhǔn)采集分析外，還可完成狀態(tài)全感知，基于融合終端、視覺識(shí)別AⅠ單元和云邊協(xié)同的視覺融合方法，實(shí)現(xiàn)臺(tái)架和配電房環(huán)境異常和入侵抓拍、紅外測溫、短視頻巡檢等應(yīng)用，不須建設(shè)視頻專網(wǎng)和視頻云后臺(tái)。軟件架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 軟件架構(gòu)

1.2 實(shí)現(xiàn)方式

總體上遵循“云、管、邊、端”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，依托綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端、主站、人工智能攝像頭和各類高級(jí)App 開展各類深化應(yīng)用場景的實(shí)用化應(yīng)用。利用現(xiàn)有配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)硬件資源，站房智能監(jiān)控功能部署于配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)ⅠV區(qū)，通過獲取綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行站房運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及異常預(yù)警。開閉所（配電房）現(xiàn)場建設(shè)方案，如圖2所示。

圖2 開閉所（配電房）現(xiàn)場建設(shè)方案圖

1.2.1 接入層

開閉所（配電房）內(nèi)配置綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端作為數(shù)據(jù)匯聚與邊緣計(jì)算中心。

配電房內(nèi)配置環(huán)境溫濕度傳感器、水位傳感器、門磁傳感器、入侵雙鑒傳感器和煙霧傳感器，具備環(huán)境溫度、濕度、電纜溝進(jìn)水、煙霧、非法闖入監(jiān)測等功能，同時(shí)配置除濕控制器、風(fēng)機(jī)控制器、水泵控制器以及空調(diào)控制器，根據(jù)傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端就地計(jì)算與調(diào)控，對(duì)開閉所（配電房）環(huán)境進(jìn)行有效治理。

環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)配置電氣設(shè)備測溫傳感器與高壓狀態(tài)傳感器，接入綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端。

配電房內(nèi)配置視覺識(shí)別AⅠ單元和攝像頭，實(shí)現(xiàn)全天候人員及人員危險(xiǎn)區(qū)域檢測、明火煙霧檢測、異動(dòng)異物入侵，支持事件抓拍主動(dòng)上報(bào)。

1.2.2 現(xiàn)場建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

中低壓一體化就地管控：應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)管控單元，作為站房邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)中低壓一體化就地管控，實(shí)現(xiàn)站端區(qū)域自治。通過部署設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境感知、安防監(jiān)測，對(duì)開閉所（配電房）的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、安防情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能控制，同時(shí)具備低壓線路延伸能力，未來可采用臺(tái)區(qū)智能融合終端與低壓深度融合智能開關(guān)，遵循國網(wǎng)“云、管、邊、端”體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)中低壓線路與設(shè)備狀態(tài)全感知與數(shù)據(jù)全接入、可視化管理、智能化運(yùn)維。

1.2.3 就地分析聯(lián)動(dòng)

典型場景狀態(tài)分析：實(shí)現(xiàn)定時(shí)查詢或訂閱敏感遙信、遙測實(shí)時(shí)點(diǎn)，并分析得出狀態(tài)結(jié)果。

數(shù)據(jù)向顯示屏轉(zhuǎn)發(fā)：可響應(yīng)液晶屏數(shù)據(jù)召喚，將約定的數(shù)據(jù)點(diǎn)、事件向液晶屏轉(zhuǎn)發(fā)。

本地告警指示控制：當(dāng)?shù)湫蜖顟B(tài)變化時(shí)，可實(shí)現(xiàn)本地狀態(tài)指示切換、聲光報(bào)警啟停、峰鳴器啟停。

環(huán)動(dòng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制：可實(shí)現(xiàn)液晶屏或主站系統(tǒng)的控制指令控制末端設(shè)備。

發(fā)送告警事件短信：當(dāng)告警事件狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，可向特定手機(jī)號(hào)碼發(fā)送短信，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)搶修。

視覺融合：基于視覺識(shí)別AⅠ單元和云邊協(xié)同的視覺融合方法，實(shí)現(xiàn)配電房異動(dòng)和入侵抓拍、紅外測溫、短視頻巡檢等應(yīng)用，無需建設(shè)視頻專網(wǎng)和視頻云后臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)功能包括人員及人員危險(xiǎn)區(qū)域檢測、異物入侵檢測。

1.2.4 通信層組網(wǎng)

通信建設(shè)包括遠(yuǎn)程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)。遠(yuǎn)程通信網(wǎng)主要為邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)與主站系統(tǒng)的通信組網(wǎng)，采用無線通信方式接入主站系統(tǒng)；本地通信網(wǎng)主要為端側(cè)設(shè)備與綜合站所單元終端的通信組網(wǎng)。作為主站和前置設(shè)備層的紐帶，提供了多種可用的有線和無線的通信信道，為主站和前置設(shè)備的信息交互提供鏈路基礎(chǔ)。目前主要采用的通信信道有：光纖專網(wǎng)、GPRS/CDMA 無線公網(wǎng)、以太網(wǎng)、電力專網(wǎng)（MⅠS系統(tǒng)）等。

1.2.5 數(shù)據(jù)層

可分為業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫模塊。業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯；數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)與前置設(shè)備通信協(xié)議的解析，采集前置設(shè)備的信號(hào)信息，并輸送到后臺(tái)數(shù)據(jù)管理模塊；后臺(tái)數(shù)據(jù)管理模塊連接是業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊和數(shù)據(jù)采集模塊樞紐，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理從數(shù)據(jù)采集模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)信息，并提供給業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊使用。

2 基于人工智能技術(shù)的配網(wǎng)站房輔助監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

配網(wǎng)站房輔助監(jiān)測系統(tǒng)搭建完成后，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)站房輔助信息的精準(zhǔn)監(jiān)測，并保證了情況反饋的客觀性和真實(shí)性。通過綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端環(huán)境量數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)開閉所（配電房）等站房的開關(guān)、變壓器等設(shè)備環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測，內(nèi)容包括：環(huán)境溫度、設(shè)備溫度、濕度、水位、門禁、煙感、視頻等，為配用電設(shè)備故障及異常處理提供便捷手段，提高運(yùn)維人員的響應(yīng)能力及決策能力。站房加裝AⅠ攝像頭，當(dāng)發(fā)生異物入侵、人員未帶安全帽、發(fā)生明火、電子圍欄范圍越限、不合規(guī)人員闖入、工作違規(guī)等異常情況時(shí)，AⅠ攝像頭自動(dòng)捕捉并生成圖片信息，實(shí)時(shí)上送至配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)行告警并展示?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的配網(wǎng)站房輔助監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用將使開閉所（配電房）的運(yùn)行管理從定期巡視轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)監(jiān)控，變事后故障處理為事前預(yù)防。實(shí)現(xiàn)了開閉所管理方法和手段的變革，對(duì)提高設(shè)備安全性、保證供電可靠性方面將會(huì)帶來進(jìn)一步的提升。將減少現(xiàn)場巡視，提前預(yù)警故障，節(jié)約人力，提高開閉所管理的工作效率。根據(jù)工作實(shí)際需要，還可以將工作票與門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定人授權(quán)開門，人臉識(shí)別核對(duì)，防止無計(jì)劃、無票、超期工作，實(shí)現(xiàn)有效的安全管控。

2.1 監(jiān)測方法

系統(tǒng)開發(fā)“運(yùn)行監(jiān)測-異物告警”功能模塊，展示當(dāng)前所有通過AⅠ攝像頭捕獲的告警信息。

人員及人員危險(xiǎn)區(qū)域檢測：對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所有人員進(jìn)行檢測，如人數(shù)、人員密度、靠近或者進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行報(bào)警。

安全帽檢測，對(duì)特定人群是否佩戴安全帽給與提示，對(duì)未佩戴安全帽者進(jìn)行抓拍及報(bào)警。

工裝檢測，在指定區(qū)域內(nèi)工人是否按要求穿戴工作服（不同服裝需要定制）給與提示以及報(bào)警。

明火煙霧檢測，使用普通監(jiān)控?cái)z像機(jī)對(duì)區(qū)域內(nèi)明火、煙霧進(jìn)行檢測，對(duì)現(xiàn)場煙火造成的災(zāi)害進(jìn)行檢測并預(yù)警。

異物入侵檢測，對(duì)現(xiàn)場包括人員/異物等入侵進(jìn)行檢測預(yù)警。

2.2 監(jiān)測功能

2.2.1 設(shè)備接頭溫度監(jiān)測告警

實(shí)時(shí)監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)電纜與母排連接處、負(fù)荷開關(guān)觸頭處溫升和電纜接頭處溫度，發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)告警，并與監(jiān)控終端進(jìn)行通信上送告警信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因負(fù)載過大、接觸不良等問題引起的開關(guān)柜溫度過高問題，預(yù)防事故發(fā)生。

2.2.2 局部放電監(jiān)測告警

利用特高頻局放、無線測溫二合一傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)局部放電量幅值、頻次以及溫度數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的絕緣缺陷，發(fā)生異常時(shí)自動(dòng)告警，并與監(jiān)控終端進(jìn)行通信上送告警信息。

2.2.3 站房溫度濕度監(jiān)測告警

實(shí)時(shí)監(jiān)測站房內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度信息，當(dāng)環(huán)境溫度或濕度高于設(shè)定閾值時(shí)自動(dòng)告警，并與監(jiān)控終端進(jìn)行通信上送告警信息。

2.2.4 水位監(jiān)測告警

實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜溝水位信息，當(dāng)發(fā)生進(jìn)水情況時(shí)自動(dòng)告警，并與監(jiān)控終端進(jìn)行通信上送告警信息。

2.2.5 門磁及入侵雙鑒監(jiān)控告警

利用門磁傳感器、入侵雙鑒傳感器實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測站房非法闖入行為，當(dāng)發(fā)生非法入侵時(shí)自動(dòng)告警，并向監(jiān)控終端上送告警信息。結(jié)合工作票，可以監(jiān)督規(guī)定時(shí)段、規(guī)定人員進(jìn)入規(guī)定站房，加強(qiáng)站房管理，保護(hù)電力生產(chǎn)安全，防止供電事故發(fā)生。

2.2.6 煙霧探測告警

實(shí)時(shí)監(jiān)測站房內(nèi)火災(zāi)煙霧信息，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)自動(dòng)向監(jiān)控終端上送告警信息。

2.2.7 AI攝像頭智能監(jiān)測告警

基于視覺識(shí)別AⅠ單元和云邊協(xié)同的視覺融合方法，當(dāng)發(fā)生異物入侵、不合規(guī)人員闖入、人員未帶安全帽、電子圍欄范圍越限、工作違規(guī)等異常情況時(shí)，AⅠ攝像頭自動(dòng)捕捉抓拍，主動(dòng)上送至配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)進(jìn)行告警并展示。

2.2.8 環(huán)動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

配備除濕控制器、風(fēng)機(jī)控制器、水泵控制器以及空調(diào)控制器，根據(jù)傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端就地計(jì)算與調(diào)控，對(duì)站房環(huán)境進(jìn)行有效治理。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)利用現(xiàn)有配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)硬件資源，在現(xiàn)有配電主站系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行應(yīng)用功能升級(jí)，部署站房智能監(jiān)控功能模塊，通過站房綜合監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)采集、處理，實(shí)現(xiàn)開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、配電房的電氣信息、環(huán)境信息的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視管理，實(shí)現(xiàn)全天候人員及人員危險(xiǎn)區(qū)域檢測、明火煙霧檢測、異動(dòng)異物入侵，支持事件抓拍主動(dòng)上報(bào)，有效提升站房安全運(yùn)行水平及運(yùn)維效率。