隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，鐵路相關(guān)技術(shù)和水平也越來(lái)越受到人們的重視，當(dāng)前，我國(guó)正處在一個(gè)自動(dòng)化不斷發(fā)展和前進(jìn)的時(shí)期，鐵路變配電所的無(wú)人值守化運(yùn)行也成為了時(shí)代發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)非常重要的趨勢(shì)，因?yàn)檫@種運(yùn)行方式能夠節(jié)約變配電所電力生產(chǎn)過(guò)程中的人力、物力和財(cái)力投入，有效提升電力巡檢的管理效率。從實(shí)現(xiàn)方式上來(lái)分，目前主要有兩種：無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)、無(wú)人值守智能巡檢機(jī)器人。本文就這兩種無(wú)人值守運(yùn)行方式，從設(shè)備自身特點(diǎn)、環(huán)境適應(yīng)性、系統(tǒng)改造要求、巡檢實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)功能、安全性、投資成本等方面進(jìn)行分析，比較各自的優(yōu)勢(shì)與不足。
1、巡檢速度
智能巡檢機(jī)器人無(wú)論是輪式、足式、履帶式、混合式，其平均行駛速度大約為1.5M/S，巡檢速度低于1.0M/S，以400個(gè)巡檢場(chǎng)景來(lái)算，運(yùn)行一次完整的巡視作業(yè)大約需要3小時(shí)左右。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)采用智能高清球型、云臺(tái)型攝像機(jī)進(jìn)行智能巡檢，每個(gè)場(chǎng)景之間的切換時(shí)間低于200毫秒，每個(gè)場(chǎng)景的巡檢時(shí)間可自定義長(zhǎng)短，同樣以400個(gè)巡視場(chǎng)景、每個(gè)場(chǎng)景停留5秒來(lái)計(jì)算，完成一次變電所巡檢大約需要35分鐘。
2、續(xù)航時(shí)間
目前應(yīng)用于供電系統(tǒng)的智能巡檢機(jī)器人均采用電池供電，受限于電池容量的因素，其續(xù)航時(shí)間普遍不高，有些機(jī)器人充滿電后甚至不能夠完成一次完整的巡視作業(yè)，需要二次充電后才能完成巡視任務(wù)。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)所有信息采集終端（包括溫濕度、煙霧、水浸、SF6等環(huán)境量監(jiān)測(cè)設(shè)備；燈光、空調(diào)、風(fēng)機(jī)等智能控制設(shè)備；IC卡/指紋/人臉識(shí)別門(mén)禁等身份識(shí)別設(shè)備；電子圍欄、紅外對(duì)射、聲光報(bào)警器等周界安防設(shè)備；智能高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)、拾音器等智能巡視設(shè)備；紅外熱像儀、無(wú)線測(cè)溫儀等智能測(cè)溫設(shè)備）均使用集中供電，不存在續(xù)航時(shí)間的問(wèn)題， 可以24小時(shí)全天候在線保障變電所的運(yùn)行安全，隨時(shí)可對(duì)變配電所一次、二次設(shè)備進(jìn)行巡視、巡檢、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控等。
3、環(huán)境適應(yīng)性
智能巡檢機(jī)器人是以移動(dòng)機(jī)器人作為載體，以可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱成像儀、及其它檢測(cè)儀器作為載荷系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)或人工兩種控制方式完成變電所內(nèi)的巡視作業(yè)，當(dāng)遇到雨雪、霧霾、臺(tái)風(fēng)、大霧等惡劣天氣情況時(shí)，機(jī)器人在室外的巡檢效率有可能會(huì)降低，甚至完不成巡檢任務(wù)。（沿海地區(qū)經(jīng)常會(huì)面臨臺(tái)風(fēng)、雷暴等惡劣天氣的襲擾，機(jī)器人若是配重不夠，或是因風(fēng)力、地形等原因有可能會(huì)發(fā)生傾倒、側(cè)翻等情況。）
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)在室外部門(mén)采用紅外高清攝像機(jī)，在夜晚和光線較暗的情況下也能采集到高清圖像，IP66以上防護(hù)等級(jí)確保沙塵、雨天也能正常運(yùn)行，攝像機(jī)內(nèi)置散熱風(fēng)扇和加熱器完成能夠滿足冬、夏季、高低溫環(huán)境下的正常運(yùn)行，其它室外設(shè)備均采用固定安裝方式，按照相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行可靠安裝。
4、系統(tǒng)建設(shè)要求
智能巡檢機(jī)器人對(duì)變電所的地形要求比較高，變電所室內(nèi)/外場(chǎng)地的坡度一般不能大于10°，智能巡檢機(jī)器人如果要進(jìn)入室內(nèi)，需要改造樓梯，需要拆除現(xiàn)有擋鼠板，需要將主控室/高壓室門(mén)改造成自動(dòng)感應(yīng)門(mén)，在感應(yīng)到機(jī)器人靠近時(shí)自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)大門(mén)，而對(duì)于地下線纜層的巡檢工作，就有些“力不從心”。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)不需要對(duì)變配電所內(nèi)建筑設(shè)施進(jìn)行改造，僅需要增加若干終端信息采集設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)變電所的智能巡視、監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程遙控等。甚至可以采用利舊、補(bǔ)強(qiáng)、對(duì)接的方式，對(duì)變電所即有設(shè)備加以利用、完善，最大程度的降低建設(shè)成本。
5、實(shí)時(shí)性、及時(shí)性
采用巡檢機(jī)器人進(jìn)行變電所的無(wú)人值守，其部署數(shù)量一般不會(huì)大于2套。而每一套巡檢機(jī)器人因安裝空間、負(fù)載、電力驅(qū)動(dòng)等性能原因，不會(huì)搭載過(guò)多的攝像機(jī)及其它傳感器，這就會(huì)導(dǎo)致以下幾個(gè)問(wèn)題：
1)不能夠?qū)崿F(xiàn)變電所全場(chǎng)景、24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
2)充電時(shí)無(wú)法進(jìn)行巡檢：雖然巡視機(jī)器人已具備自動(dòng)充電功能，但由于其充電樁位置固定，就必然會(huì)導(dǎo)致充電期間無(wú)法進(jìn)行巡檢與監(jiān)測(cè)。
3)監(jiān)測(cè)A點(diǎn)時(shí)，無(wú)法了解B點(diǎn)情況：由于機(jī)器人搭建的攝像機(jī)及傳感器較少，而變電所內(nèi)需要巡檢的場(chǎng)景卻非常多，當(dāng)機(jī)器人在對(duì)A場(chǎng)景進(jìn)行巡視時(shí)，遠(yuǎn)程值守人員需要查看B場(chǎng)景的設(shè)備運(yùn)行情況，此時(shí)，機(jī)器人要么不能完成場(chǎng)景切換，要么只能人工控制機(jī)器人前去指定的場(chǎng)景。
4)待機(jī)時(shí)無(wú)法快速奔赴監(jiān)測(cè)點(diǎn)：機(jī)器人在非巡檢時(shí)間內(nèi)（充電、維修、待機(jī)）無(wú)法對(duì)變電所設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)。若調(diào)度中心值守人員需要查看某場(chǎng)景裝置運(yùn)行情況，此時(shí)，機(jī)器人要么按預(yù)定的指令運(yùn)動(dòng)，要么通過(guò)人工控制到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，而無(wú)論哪種操作，在到達(dá)目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)都會(huì)有個(gè)行走過(guò)程，考慮到機(jī)器人的行走速度，這必然會(huì)延長(zhǎng)值守人員進(jìn)行事件查看的時(shí)效性，不能夠及時(shí)查看指定場(chǎng)景。
5)設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備一旦停用，整個(gè)變電所將面臨無(wú)“人”值守的情況。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，不論是哪一類終端傳感器，攝像機(jī)，均能夠?qū)崿F(xiàn)變電所的全場(chǎng)景覆蓋，且設(shè)備24小時(shí)全天在線，能夠?qū)崿F(xiàn)變電所的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，多個(gè)場(chǎng)景之間快速切換。某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)變電所的無(wú)人值守監(jiān)測(cè)。
6、業(yè)務(wù)功能
無(wú)論是智能巡檢機(jī)器人還是遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，其最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)牽引變電所的無(wú)人值守，而要實(shí)現(xiàn)真正無(wú)人值守，就需要在功能上盡可能的豐富，業(yè)務(wù)上盡可能的覆蓋變電所的方方面面。
智能巡檢機(jī)器人主要具備智能巡檢、智能測(cè)溫、部分環(huán)境量（溫濕度、風(fēng)力、聲音）監(jiān)測(cè)等功能，對(duì)室外設(shè)備的外觀、運(yùn)行狀態(tài)、主要部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)能夠生成相應(yīng)的巡檢報(bào)告，但不能跟變電所其它子系統(tǒng)（諸如周界安防、門(mén)禁、對(duì)講、消防、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等）進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。
而無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人所具備的以上功能外，還可以實(shí)現(xiàn):
1)溫濕度、煙感、水浸、SF6氣體泄露監(jiān)測(cè)；
2)室外風(fēng)力、聲音、降雨量、地震等環(huán)境監(jiān)測(cè)；
3)室內(nèi)燈光、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、窗簾等的遠(yuǎn)程控制與智能聯(lián)動(dòng)；
4)設(shè)備內(nèi)部、屏柜內(nèi)部設(shè)備遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)溫；
5)周界安全防范及告警聯(lián)動(dòng)：對(duì)變電所大門(mén)及圍墻進(jìn)行防入侵監(jiān)測(cè)，對(duì)非法入侵人員進(jìn)行告警、警報(bào)/語(yǔ)音驅(qū)趕，并能夠聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)，攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)告警防區(qū)抓圖、智能跟蹤、行為分析、軌跡研判等。
6) 變電所進(jìn)出人員身份識(shí)別及智能聯(lián)動(dòng)：對(duì)變電所重要門(mén)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，對(duì)主控室、高壓室人員進(jìn)出進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)門(mén)動(dòng)作聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)抓拍；可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程開(kāi)門(mén)；可對(duì)變電所各門(mén)的進(jìn)出記錄、人員信息等進(jìn)行查詢、回溯。
7、安全性
智能巡檢機(jī)器人，無(wú)論是輪式、足式、履帶式、還是混合式，由于其具備自主行走的功能，在安全性方面，潛存著與變電所電力設(shè)施發(fā)生觸碰的可能性，尤其在機(jī)器人云臺(tái)升起的情況下：
1)設(shè)備、程序異常導(dǎo)致機(jī)器人失靈，存在與電力設(shè)施發(fā)生觸碰的可能；
2)系統(tǒng)基站異常導(dǎo)致機(jī)器人自動(dòng)巡檢出錯(cuò)，存在與電力設(shè)施發(fā)生觸碰的可能；
3)值守人員手動(dòng)操作機(jī)器人時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸故障、操作命令延遲，存在與電力設(shè)施發(fā)生觸碰的可能；
而相對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)在變電所無(wú)人值守安全性方面，具備以下特點(diǎn)：
1)不接觸、不干擾：系統(tǒng)前端信息采集設(shè)備采用固定式可靠安裝，與變電所一次、二次設(shè)備均保持有足夠安全的物理距離，不接觸變電所內(nèi)主要設(shè)備；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信道與供電段指揮調(diào)度中心工作站采用獨(dú)立網(wǎng)段，不干擾鐵路通訊專網(wǎng)內(nèi)其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸；段端控制平臺(tái)客戶端采用獨(dú)立工作站電腦，電腦內(nèi)不安裝供電系統(tǒng)其它系統(tǒng)的應(yīng)用程序，其軟件運(yùn)行不干擾供電段其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。
2)不對(duì)接、不影響：無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)原則上不與變電所現(xiàn)在正在運(yùn)行的第三方系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，所有數(shù)據(jù)均來(lái)自本系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立采集，不影響變電所其它系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3)只采集、不控制：系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)獨(dú)立建設(shè)的攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)變電所的音視頻、圖片進(jìn)行采集；通過(guò)獨(dú)立建設(shè)的動(dòng)環(huán)系統(tǒng)對(duì)變電所的環(huán)境量、告警信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；通過(guò)獨(dú)立建設(shè)的門(mén)禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別與管理，不對(duì)變電所一次、二次設(shè)備進(jìn)行控制，不會(huì)干擾變電所電力設(shè)施的正常運(yùn)行。
8、建設(shè)成本
目前市場(chǎng)推出的供電系統(tǒng)智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，其建設(shè)成本主要分為：（1）供電段調(diào)度平臺(tái)成本、（2）變電所平臺(tái)成本、（3）場(chǎng)地改造成本、（4）機(jī)器人本體、（5）機(jī)器人搭配的終端設(shè)備成本。若要建設(shè)巡視機(jī)器人無(wú)人值守系統(tǒng)，除了段端平臺(tái)建設(shè)、所端平臺(tái)建設(shè)外，變電所建設(shè)必須要投入相當(dāng)比例的資金進(jìn)行場(chǎng)地建設(shè)及機(jī)器人采購(gòu)，可自由搭配的傳感器部分僅占項(xiàng)目投資的一小部分資金，項(xiàng)目資金投入不夠多靈活。
無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，其建設(shè)成本主要分為：（1）供電段調(diào)度平臺(tái)成本、（2）變電所平臺(tái)成本、（3）變電所各傳感器子系統(tǒng)模塊。要建設(shè)遠(yuǎn)程視控?zé)o人值守系統(tǒng)，除了段端平臺(tái)建設(shè)、所端平臺(tái)建設(shè)外，其余資金完全可以根據(jù)變電所需求及資金情況，進(jìn)行模塊化自由搭配，有選擇性的進(jìn)行建設(shè)，而不必要一次性投入大量資金。
由上圖可以看出：在項(xiàng)目預(yù)算有限、資金不足的情況下，建設(shè)遠(yuǎn)程視控?zé)o人值守系統(tǒng)，具有更大的靈活性。在供電段端平臺(tái)建設(shè)好的情況下，以變電所 150萬(wàn)資金投入為例，若要進(jìn)行機(jī)器人值守系統(tǒng)建設(shè)，有可能只能建設(shè)一個(gè)變電所；但若以遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)的功能模塊化方式進(jìn)行，建設(shè)2個(gè)、甚至3個(gè)變電所都有可能。
公司簡(jiǎn)介
廣州洪森科技有限公司作為一家國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，專注于軌道交通行業(yè)的信息化智能化發(fā)展，在鐵路供電領(lǐng)域進(jìn)行深耕細(xì)作的同時(shí)，通過(guò)深入分析鐵路牽引變配電所的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀及業(yè)務(wù)需求，結(jié)合國(guó)家鐵總及廣鐵集團(tuán)公司在變電所無(wú)人值守方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程，憑借多年來(lái)在軌交行業(yè)智能化、信息化建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)及自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推出有洪森牽引變電所無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)。
洪森牽引變電所無(wú)人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)將原本傳統(tǒng)的人工巡視 、人工抄表升級(jí)為智能巡視、智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、智能周界安防、智能身份識(shí)別、智能告警/故障診斷、智能輔助決策、智能運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)牽引變電所無(wú)人值守化運(yùn)行。該系統(tǒng)能夠切實(shí)保障牽引變電所的供電安全與穩(wěn)定，有效提升變電所運(yùn)維效率，大大降低人員管理及設(shè)備維護(hù)成本。
該系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)多個(gè)高鐵、普鐵牽引變電所上線運(yùn)行，并獲得了包括國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司、18個(gè)鐵路局集團(tuán)公司等在內(nèi)的多級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及客戶的廣泛一致好評(píng)。2018年，該系統(tǒng)順利通過(guò)了廣東省電子信息行業(yè)協(xié)會(huì)組織的新產(chǎn)品（技術(shù)）鑒定，認(rèn)定系統(tǒng)處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。
結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鐵路變配電所值守方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化的管理模式。隨著新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝在變配電所中的應(yīng)用，對(duì)巡視工具的使用和更新以及巡視人員的綜合能力提出了更高的要求，對(duì)部門(mén)管理方式也提出了新的挑戰(zhàn)。只有切實(shí)提高無(wú)人值守變配電所的巡視安全及效率，才能確保鐵路牽引供電的安全可靠運(yùn)行。
洪森科技依靠在人工智能圖像處理領(lǐng)域的行業(yè)前沿優(yōu)勢(shì)，充分把握市場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，不斷注重探索和創(chuàng)新，努力踐行企業(yè)責(zé)任，致力于成為軌道交通項(xiàng)目的示范企業(yè)，加速推進(jìn)軌道交通行業(yè)更科學(xué)、合理的應(yīng)用實(shí)踐，為軌道交通行業(yè)信息化、智能化發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。
