侯振江，趙麗娜

（1.中材科技（錫林郭勒）風(fēng)電葉片有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000；2.大連科技學(xué)院 電氣工程學(xué)院，遼寧 大連 116052）

0 引言

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)通常采用打卡記錄的方式進(jìn)行巡檢，工作效率較低，且對(duì)于配電線路的巡檢結(jié)果準(zhǔn)確率較差，實(shí)際運(yùn)行的效果不理想，在巡檢中容易出現(xiàn)信息不對(duì)稱的情況[1]。因此，本文提出風(fēng)電葉片制造車間配電線路巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)本文的設(shè)計(jì)，提高配電線路巡檢的工作效率，保證巡檢結(jié)果的準(zhǔn)確率，提升風(fēng)電葉片制造車間運(yùn)行的安全性與可靠性。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

巡檢系統(tǒng)的硬件包括采集裝置與各類服務(wù)器。采集裝置通常采用內(nèi)存容量較大的攝像頭設(shè)備，對(duì)攝像頭的分辨率要求較高，主要負(fù)責(zé)采集車間配電線路的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不間斷的監(jiān)控[2]。設(shè)置巡檢系統(tǒng)的中央處理器內(nèi)存大于Flash 4 GB，支持相應(yīng)的擴(kuò)展卡與無(wú)線協(xié)議，顯示屏尺寸為5.5 英寸，采用IPS 硬質(zhì)屏，具有藍(lán)牙、USB 接口，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件的二次開(kāi)發(fā)。移動(dòng)應(yīng)用端與服務(wù)器中心采用M/S（Mobile/Server）技術(shù)架構(gòu)，通信服務(wù)器采用C/S（Client/Server）技術(shù)架構(gòu)，能夠負(fù)責(zé)應(yīng)用端與終端之間的數(shù)據(jù)傳遞工作，接收并發(fā)送配電線路巡檢的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，采用GIS 圖像編輯器編輯電網(wǎng)線路設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)行配電線路數(shù)據(jù)信息變化的圖像管理。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

本文將巡檢系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行了劃分，主要分為配電線路圖像處理模塊、巡檢數(shù)據(jù)管理模塊以及信息交換模塊，各功能模塊的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 配電線路巡檢系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)

2.1.1 配電線路圖像處理模塊

將采集到的配電線路相關(guān)數(shù)據(jù)信息生成為數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器中，基于數(shù)據(jù)集中器的整合作用，發(fā)送數(shù)據(jù)至中央服務(wù)器，通過(guò)射頻通信的模式傳輸數(shù)據(jù)[3]。數(shù)據(jù)采集操作結(jié)束后，圖像處理模塊會(huì)自動(dòng)對(duì)保存好的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取配電線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，基于語(yǔ)義分割算法計(jì)算出梯度擬合值，根據(jù)空間梯度的變化判斷數(shù)據(jù)是否存在異?，F(xiàn)象。

2.1.2 巡檢數(shù)據(jù)管理模塊

巡檢數(shù)據(jù)管理模塊主要負(fù)責(zé)接收?qǐng)D像處理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行巡檢管理。在巡檢管理過(guò)程中，數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常時(shí)，管理模塊將異常數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端?？蛻舳私邮蘸?，及時(shí)查找異常數(shù)據(jù)來(lái)源，并進(jìn)行報(bào)警提示[4]。當(dāng)管理模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)無(wú)誤時(shí)，接入巡檢系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一分類管理，根據(jù)配電線路的采集時(shí)間進(jìn)行分類，最終上傳到巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.1.3 信息交換模塊

信息交換模塊的主要作用是為工作人員提供對(duì)外接口，客戶端能夠通過(guò)信息交換模塊進(jìn)行巡檢的遠(yuǎn)程預(yù)覽。設(shè)置信息交換模塊的數(shù)據(jù)管理性能，連接客戶端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，保證數(shù)據(jù)信息的交互功能正常運(yùn)行。

2.2 巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

基于上述巡檢系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)完畢后，對(duì)系統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。由于風(fēng)電葉片制造車間配電線路較長(zhǎng)，對(duì)制造車間的配電線路進(jìn)行區(qū)域劃分，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)。各個(gè)區(qū)域與設(shè)備之間存在相互影響的關(guān)系，根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)的E-R 關(guān)系構(gòu)建的巡檢設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)表如表1 所示。

表1 為本文構(gòu)建的巡檢系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)信息表，其中，攝像頭用于實(shí)時(shí)采集配電線路視頻數(shù)據(jù)，采集器能夠?qū)⑺胁杉降男畔⑸蟼髦料到y(tǒng)的終端服務(wù)器，保證風(fēng)電葉片制造車間區(qū)域與設(shè)備之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，保證巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的完整。

表1 巡檢設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)信息表

2.3 設(shè)計(jì)巡檢系統(tǒng)通信協(xié)議

巡檢系統(tǒng)的通信協(xié)議是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。本文的巡檢系統(tǒng)通信協(xié)議，主要根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的形式以及類型進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]。采用32 位長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)表示通信協(xié)議編碼，首先對(duì)命令幀的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，控制其能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改操作；設(shè)置數(shù)據(jù)消息幀能夠傳遞服務(wù)器與交互界面的消息，保證服務(wù)器與界面之間的連接。采用TCP/IP 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)風(fēng)電葉片制造車間配電線路巡檢系統(tǒng)之間的通信，在服務(wù)器與終端間建立實(shí)時(shí)通信端口，綁定匹配的IP 端口，根據(jù)通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析操作，處理通信傳輸?shù)母黜?xiàng)配電線路數(shù)據(jù)。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

3.1 測(cè)試準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)主要測(cè)試系統(tǒng)的服務(wù)器與數(shù)據(jù)包之間的連接關(guān)系，保證異常信息傳遞的效率。選取4 種不同類型的故障配電線路，測(cè)試巡檢系統(tǒng)對(duì)于線路異常的識(shí)別功能是否良好。根據(jù)風(fēng)電葉片制造車間配電線路的空間梯度特征，幫助系統(tǒng)判定配電線路的異常狀態(tài)。控制配電線路的圖像突變次數(shù)，設(shè)置圖片的像素尺寸為1 280×968，開(kāi)啟系統(tǒng)的巡檢功能，進(jìn)行智能巡檢。設(shè)傳統(tǒng)打卡記錄的巡檢方式為對(duì)照組，本文研究的智能巡檢為實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行巡檢對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

3.2 結(jié)果分析

對(duì)比兩種巡檢方式的平均交并比（Mean Intersection over Union，MIOU）值，MIOU 值越大，說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)于配電線路巡檢的結(jié)果越精確，MIOU 計(jì)算公式為：

式中：k為配電線路斷股細(xì)絲寬度，i為線路數(shù)量。隨著配電線路斷股細(xì)絲寬度的不斷變化，MIOU 值對(duì)比結(jié)果如表2 所示。

如表2 所示，保持配電線路不變，調(diào)整配電線路斷股細(xì)絲寬度。隨著斷股細(xì)絲寬度不斷變化，本文提出的配電線路巡檢系統(tǒng)的MIOU 值不斷升高，且較傳統(tǒng)巡檢系統(tǒng)存在較大差距；傳統(tǒng)的巡檢系統(tǒng)MIOU 值變化較不穩(wěn)定，且整體均值較低。由此，證明本文提出的風(fēng)電葉片制造車間配電線路巡檢系統(tǒng)的巡檢結(jié)果更加準(zhǔn)確，更加適用于配電線路的巡檢工作。

表2 兩種巡檢系統(tǒng)的MIOU 值對(duì)比結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了風(fēng)電葉片制造車間配電線路巡檢系統(tǒng)，能夠有效地改善傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)巡檢工作的不足，巡檢結(jié)果的MIOU 值較高，表明巡檢結(jié)果更加準(zhǔn)確，能夠適用于風(fēng)電葉片制造車間復(fù)雜的配電線路巡檢工作。