四川华能李军：综合智能巡检系统在水电站的应用

“综合智能巡检系统的第一个问题是部署时间长，需要经过反复的调试、参数调整，才能把识别率提高到95%以上；第二是系统没有统一的标准，不同的机器人后台之间很难实现互通；第三是功能修改的时间特别长，没有实现模块化……”

——四川华能宝兴河水电有限责任公司生技部主任李军

4月27日，华北电力大学技术转移转化中心与中关村华电能源电力产业联盟联合主办的2021年智慧电厂论坛（第一期）在广东深圳成功举办。四川华能宝兴河水电有限责任公司生技部主任李军发表了以《综合智能巡检系统在水电站的应用》为主题的演讲。

直播专题:2021年智慧电厂论坛（第一期）

文字实录如下：

各位参会嘉宾、各位电力行业的同事，下午好！我是华能四川公司的李军，感谢主办方和各个承办方、参展的公司，今天给我们这个机会来做这个交流。

我的交流主题是《综合智能巡检系统在水电站的应用》。之前有几位同行也对这个主题进行了交流，后面也有一些同事在巡检机器人上做汇报，所以我的介绍就简短一点。

因为我们是电厂，实际上是作为机器人的落地方，和制造方的关注点是有差异的，我相信火电、水电，甚至变电站、国网公司的人员对我所讲的是有一定的体会的。既然是一个智慧电厂的论坛，论坛肯定有一些交流，不能只说好的，不说问题。所以我把综合巡检机器人在水电站落地过程中的问题给大家做一个交流。

我的汇报分为四个部分：第一是需求分析，第二是技术路线，第三是场景与应用，第四是未来融合与发展。

第一，需求分析。

我们的智能巡检机器人的主要需求是利用工业电视系统，因为水电站包括国网公司的变电站、火电站，它的工业电视（摄像头）前期投入是非常多的，我们公司有800路摄像头，这项资产是重资产，我们叫综合智能巡检，就是除了机器人之外，工业电视应该在里面起很大的作用，这是第一个需求。

第二个需求，我们的设备有很多，不能通过自动化元件来采集信息，至少以前没有安装这些自动化元件，因为我们的电厂有的建立了很久，有20年、30年的电厂，它在早期建设的时候是没有这些自动化元件的，比如说红外传感，还有一些震动、气味、漏油、漏水的监测，所以我们后期就需要通过一个智能巡检系统来解决这个问题。

第三个需求，比如华能四川宝兴河公司有7个电站、22台机组，我们的大坝、水工建筑的检修、运行维护和管理是由一个部门完成，这个部门只有60多人，他们要完成7个电站22台机组的检修、维护、技术管理，它的人员非常紧张。如果巡回检查的话，一个电站一次巡回至少要两个小时，所以我们对这个巡检也是有很大的需求。

具体的巡检内容，我们想通过智能巡检系统解决这四项问题，第一是环境风险，比如说临边、登高，高油压。第二是设备隐患，比如说渗水、漏油、线路上的高温，温度通过肉眼是看不见的，必须用红外监测。第三是人员巡回。在电力系统出现事故最大的原因就是人员走错位置了，今天上午也有同行介绍了怎么预防走错位置。第四是违章作业，比如说违章指挥，在吊路下面有行人等各种违章，我们希望通过智能巡检系统解决这些问题。

第二，技术路线。

我们是作为应用方来介绍，我说的技术路线就不是机器人的制造技术路线，而是使用的技术路线。

这里分为四层，最下面一层是水电站的各种运营设备：指示灯、连片、发电机组、变压器、套管。第二层是巡检设备，一个是智能巡检机器人，二是高清摄像头，三是红外成像摄像头，还有各类传感器，还有智能化仪表。当然，最后两项属于传统的自动化内容，比如说计算机监控系统，它会采集各类智能化仪表的数据。我们公司建设的这套智能巡检系统，结合了一部分的监控数据，因为它要做一些逻辑判断，比如说机组在旋转的时候，是蠕动还是正常旋转，就需要结合机组的数据。第三层是图像识别系统，这是现在比较成熟的技术，包括基于深度学习神经网络的图象识别系统。还有一个是故障判断，比如说一个把手是分的位置，它这时候是正确的还是不正确的，就需要做一些逻辑判断。还有保护连片，比如说识别一个保护连片没有投入，就需要结合这个机组本身的状态，是在检修态还是在运行态。第四层是终端的显示，包括在大屏、终端电脑，如果需要的话还可以结合短信。

我们的识别按场景分类主要是中控室、开关室、发电机层、水轮机层、大坝库区、尾水。在库区和尾水这一块主要是识别一些污染，比如说垃圾、油污。因为现在对环保的要求非常高，如果没有实时发现油污，造成的政治影响是非常大的。我们公司22台机组、7个电站，60多人维护，800路摄像头，你叫他随时巡回摄像头是不现实的，摄像头发现了哪个地方有渗油，运行人员是看不了的，他不但要监盘，还要调节负荷、开联机22台机组的操作，再加上一些工作票的处理，大家知道电力系统的工作量非常大，所以虽然我们有800路摄像头，但是没有时间去看。

不同的场景有不同的识别的特点，比如说GIS室，里面有很多表，在里面可以安一个有导轨的机器人四面旋转。发电机层、水轮机层也有它的特点，一般来说保护设备、电器设备都在发电机层，水轮机层有油泵、水泵，还有出线场、主变场等等，都有它各自的特点。

识别图像的类型分类。包括不同的指示灯、不同的按钮、保护连片、开关把手、油位计、压力表、油水气阀门等等。在这里面有不同的难点，比如说我们的指示灯有白色的，它亮或者不亮，人眼比较容易发现，但是机器比较难识别，如果是红灯、绿灯就比较容易发现。还有把手，人到现场，一眼就可以看到它是投入还是切除状态，但是机器人就不一样，在我们雨城电站自动巡检部署过程中做了很多的工作，而且很有技巧性，虽然图像识别是现在很流行的高科技，但是现实中很多具体工作对图像识别的结果是很有影响的。比如说这个把手，有的把手可以动的那一块是黑色的，它的底面也是黑色的，这时候它是不是在切除或者投入，人很容易发现，但是那个机器照出来就是一块黑色的，我们后来没有意识到这个问题，在现场实施的时候，大家想了一个简单的办法，就是把这个把手旋转的地方涂成白色，它和底色的区别就非常大，图片识别的准确率马上可以达到百分之百，这种小技巧在我们综合巡检机器人的部署、实施过程中做了很多。包括灯光、油漆，比如说机组是不是在旋转，人是很容易看见，但是通过摄像头、机器人就不容易看见，我们在大轴上加上红色的油漆，这时候图像识别算法成功率就达到百分之百。

还有热成像分析技术，这个技术是比较成熟的，我们这个系统只是把这个功能综合在里面。

最后一个是比较重要的部分，智能巡检机器人。这一届论坛在这方面有很多的讲解，我就不详细说了。

还有大数据分析，华能在集团层面做了一个工业互联网平台。其实我这一套综合智能巡检系统和它的功能有类似的地方，除了直接识别结果出来，比如说把手是在分还是合，油位是多少，把模拟的常规表计图片转为数字，这是常规的识别。另外还有综合判断，比如说温度过高，我们通过红外成像之后，测出它的温度，然后再在后台设置一个报警温度，综合得出设备温度异常的结果。后面的分析和计算机监控系统可以说是完全一样。

（见PPT）这些都是我们经过逻辑判断的结果，超越了最简单的识别，在后台做综合逻辑来判断。

我们的综合智能巡检系统，得益于大数据分析的技术。它叫综合巡检，它是包括了各方面的数据，把数据综合到系统后台进行分析，包括历史数据分析，大数据是另外一个专业，我就不详说了。比如说油泵，它平常是2小时启动一次，水泵2小时启动一次，每次启动5分钟，如果某一天它的启动间隔变短，启动时间变长，说明厂房的渗水增加了。如果启动时间变长，比如说它的效率有问题，电机有问题，泵有问题，或者甚至是它的卸压阀动作没有闭合，抽不上水，都有可能，这就是历史数据分析，这个大数据分析在智慧电厂中也是一个主题。

还有一些其它的技术，包括云存储、5G、摄像头互通。摄像头互通也是我们在落地过程中遇到的问题，大家知道摄像头有很多品牌，大小品牌几十种，有的厂家有开发包、SDK，我们的实施过程还比较顺利，因为使用的都是大企业、大品牌的摄像头，它提供的开发包都比较完善，基本没有找厂家再做。待会儿我会提到智能巡检这一块的问题，就想提到一点，各个厂家、各个行业协会、各个集团能把标准统一是最好的。

第三，场景与应用。

包括指示灯、开关把手、保护连片。保护连片的识别是挺有用的，我们公司运行这么多年也出现过错误投入或者是没有投入保护连片的情况。如果把保护连片识别出来，对安全生产是非常有用的。指示灯方面，像这个白灯我们以前就遇到过问题，它本来灯罩是白色的，灯也是白色的，在光照情况下识别度比较低。还有开关把手，有的把手面上都是黑色的，识别率不高，后来把它上面贴上了白色的纸片，识别率马上就达到百分之百。

还有常规表计识别，这是图像识别机器人的常规工作，都没什么问题。还有数显块转化成数字量，还有阀门的识别，这都需要在实施中做很多工作，阀门有很多种，安装位置也各不相同，甚至有的就是向左向右旋转，机器不容易看出它是开还是关。

还有库区漂浮物，这个库区漂浮物对我们来说就是生态风险，现在生态环保要求又非常高，它能识别库区的漂浮物，以及油污、垃圾，特别是油污的影响非常大。还有标尺水位，这个标尺水位一般来说是有传感器的，包括别的设备也有传感器。对于智能巡检机器人在电厂里面是什么角色，我们也一直在思考，现在新建电厂自动化程度非常高，在这种情况下还要通过机器人去检查，很多元件是双套配置、冗余配置，很多油位、液位、温度还要机器人巡检，它在里面到底处于什么角色，我们也一直在思考。还有生态流量下泄，这是非常重要的一个事，这个数据要上传到水利局，如果它发现生态流量没有了，它就会直接考核，我们那边也遇到类似的事，甚至政府因为生态流量对一些局长当场免职。所以这对我们的政治风险、环保风险非常大。我们通过摄像头来识别它的出水情况，就可以避免这个问题，至少可以及时发现。

还有消防安全，这是属于综合巡检里面的流视频识别，哪里有起火、有人抽烟，都可以识别，而且还会跟踪。

还有漏水漏油，这是水电站比较常见的问题，以前都需要人来完成。

还有环境隐患，防火门平时必须是处于关闭状态，它对这些状态都会进行识别。还有跨越围栏、高处作业没带安全绳。

第四，未来融合与发展。我认为未来是向大数据走，巡检机器人本身只是作为数据的输入源，后面要拿来做什么都可以。它最终是和监控系统、状态检测系统等多系统进行融合。还有视频识别，比如说走错间隔，这种错误是外委单位经常犯的，如果引入视频流识别，把人走错间隔或者是类似的错误行为进行报警，对我们的安全生产提高是非常大的。最后就是作为智慧电厂的一部分融入智慧的建设。

视频流识别是综合智能巡检系统现在正在做的重点，也还没有完成，包括安全帽识别、人脸脱岗、冒烟、冒火、安全作业的识别等等。

还有主辅机劣化预测，这就是需要大数据，还有状态检修。

我们作为综合智能巡检系统的用方，主要是强调落地过程中的问题，结合我们公司建设综合智能巡检系统的情况，我提几个现存的问题。

综合智能巡检系统的第一个问题是部署时间长，不管是水电、火电还是变电站，机器人要来回跑很多遍数据，然后进行调试、参数调整、参数校对，才能把识别率提高到95%以上，所以它的部署时间是很长的，而且部署完以后，换到别的地方又需要重新部署。

第二个问题是没有统一的标准。监控系统有60870、61850这些标准，编程语言有61131等等统一的标准，但是综合智能巡检是没有标准的，这其实是急需的。比如说相互通信，我今天这里上了一个机器人，明天那边上了一个机器人，两边不能互通，两个机器人就有两个后台，我的运行人员就需要看两台电脑，这一点很麻烦，所以说统一的标准也是后期需要做的事。

还有显示界面，计算机监控系统大家都见过，其实都是比较一致的，不管是国内的厂家还是国外的厂家，基本上是一致的，所以你换到什么地方用什么监控系统界面，运行人员都是没问题的。巡检最终是为了出结果，但是我们目前的结果显示界面是没有标准的。

第三个问题是功能修改的时间特别长，没有实现模块化。现在大家都是用自己的语言来写，如果需要修改一个功能，当时编程人员怎么编的，就需要他怎么修改，没有实现模块化。

第四个问题是业主无法参与。一个厂家最讨厌的就是甲方功能需求老是变，但是为什么甲方老是变？因为他在使用过程中也有一个优化的过程，所以如果甲方能够直接参与的话，对这个系统落地工程化是非常有帮助的。巡检机器人图象识别在我看来核心技术很成熟，也就是识别结果的准确率非常高，剩下部分就是工程化。工程化需要业主在这方面有很高的经验，而且愿意配合。并且不因为乙方厂家的问题去指责它。这本来就需要甲方积极参与的，比如说电厂的开机流程、停机流程、事故处理流程，如果业主不去分析、梳理，只靠厂家的监控人员做不好的。目前甲方的人员参与度不高，因为程序方面甲方人员都是不懂的。

第五个问题就是甲方的管理没有跟上。巡检机器人投入之后，它的识别成功率非常高，但是你既然要投，肯定就有它的效益，我们很多同仁都讲得非常好，就是要高效益的使用智慧电厂、机器人，如果你使用的这个东西，人员不减少，那就没有什么意义，而且作为甲方来说都是很反感这种科技创新的。这就存在一个问题，你敢不敢撤人？因为撤人要承担相关的责任，整个公司不管是检修、运行，还是领导或者是员工，都要跟上这个步伐，承担相应的责任。比如你安排人员巡检，他没去，出了问题大家说是他的问题，如果你决策上机器人，这个机器人有什么问题没有发现，出现了较大的不安全事件，可能这时候就要你承担相应的责任，所以在管理上，这个机器人最后一棒应该就交在业主身上，电厂人员或者是变电站人员，在管理上要跟上，真正地让巡检机器人落到实处。就像90年代无人值班一样，当时肯定也有很多疑惑，不敢做这个事，但是现在无人值班已经是一个主流，所以我觉得巡检机器人方面的管理一定要及时跟上。

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