項目介紹

黃河羊曲水電站作為青海省"十二五"規(guī)劃重點工程，是青豫直流特高壓外送通道的關(guān)鍵配套調(diào)峰電源，對促進青海清潔能源外送具有重要戰(zhàn)略意義。為實現(xiàn)智慧電廠建設(shè)目標(biāo)，中國電建西北院在羊曲水電站打造了“五位一體”的智慧電廠建設(shè)標(biāo)桿工程，并聯(lián)合朗馳欣創(chuàng)深度融合數(shù)字孿生與智能巡檢機器人技術(shù)，構(gòu)建了"全域覆蓋、精準(zhǔn)識別、智能決策"的智慧運維體系。該模式顯著提升了運維效率，為電站安全高效運行提供了智能化支撐。

【智慧電廠】水電站機器人巡檢革新運維模式

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01 解鎖極限巡檢新范式——打造全域感知網(wǎng)絡(luò)

西北院深耕水電工程領(lǐng)域多年，依托深厚技術(shù)積淀與數(shù)智化創(chuàng)新能力，針對水電站高寒高海拔、設(shè)備運維復(fù)雜等痛點，打造出適應(yīng)極端地域環(huán)境的智能巡檢機器人，以 “走得穩(wěn)、看得清、聞得準(zhǔn)、算得精”為核心優(yōu)勢，實現(xiàn)了全天候、全場景的無人化智能巡檢，全面突破了傳統(tǒng)巡檢瓶頸。

◆ 走得穩(wěn) ◆

輪式機器人運用SLAM同步定位技術(shù)達成毫米級避障，配備慣性導(dǎo)航與環(huán)境感知雷達，能實時構(gòu)建三維空間地圖，在狹窄復(fù)雜地形靈活穿梭，機械臂可深入設(shè)備縫隙檢測；軌道機器人沿水車室等區(qū)域部署智能導(dǎo)軌，集成永磁同步驅(qū)動電機與冗余制動裝置，以1m/s速度、±1cm定位精度，在潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境穩(wěn)定巡檢。二者協(xié)同，形成柔性適應(yīng)+精準(zhǔn)覆蓋”的立體巡檢矩陣，突破人工巡檢局限，確保全天候無死角通行。

◆ 看得清 ◆

輪式機器人配備紅外熱成像儀與高清AI攝像頭，機械臂輔助深入狹窄空間，實時捕捉設(shè)備溫度、氣體濃度等關(guān)鍵參數(shù)；軌道機器人搭載360°自由旋轉(zhuǎn)升降云臺，紅外熱成像與高清攝像雙模聯(lián)動，精準(zhǔn)識別隱患信號。數(shù)智化技術(shù)賦能視覺系統(tǒng)，邊緣計算網(wǎng)關(guān)現(xiàn)場預(yù)處理圖像，結(jié)合邊緣-云端協(xié)同架構(gòu)，高效上傳特征參數(shù)至數(shù)字孿生平臺，構(gòu)建“高清捕捉+智能優(yōu)化”閉環(huán)，提升復(fù)雜環(huán)境隱患識別率。

◆ 聞得準(zhǔn) ◆

機器人集群配備了多種類型的高精度氣體傳感器以及高靈敏度噪聲拾音器等傳感設(shè)備，氣體傳感器能夠?qū)崟r精準(zhǔn)地探測環(huán)境中02、CO、SF6、03、CO2、H2S、CH4等各種氣體濃度，拾音器則可實時采集聲音數(shù)據(jù)。通過全面且實時地獲取氣體濃度和聲音等環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠充分滿足水電站實時監(jiān)測的各項需求，精準(zhǔn)識別設(shè)備異常狀況，實現(xiàn)“實時監(jiān)測+風(fēng)險預(yù)判”的雙重防控效果，為水電站的安全生產(chǎn)提供精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)支持。

◆ 算得精 ◆

基于深度學(xué)習(xí)的AI算法融合紅外熱成像、氣體濃度等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建設(shè)備健康狀態(tài)模型。邊緣計算網(wǎng)關(guān)現(xiàn)場聚合與輕量化處理數(shù)據(jù)，上傳至數(shù)字孿生平臺，數(shù)據(jù)傳輸效率提升70%，云端系統(tǒng)生成巡檢報告與維護建議。輪式與軌道機器人數(shù)據(jù)互聯(lián)，形成“感知-推理-決策”全鏈路閉環(huán)，使巡檢從被動響應(yīng)轉(zhuǎn)向主動預(yù)測，為運維優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

通過輪式機器人與軌道機器人的精準(zhǔn)覆蓋，結(jié)合數(shù)智化技術(shù)對“ 走得穩(wěn)、看得清、聞得準(zhǔn)、算得精”四大能力的深度整合，機器人集群實現(xiàn)了7×24小時無人化作業(yè)，以“全地形通行+多維度感知+高精度分析”的核心優(yōu)勢，推動巡檢效率提升50%以上，故障預(yù)警準(zhǔn)確率突破90%，為智慧電廠的安全、高效運行樹立了行業(yè)標(biāo)桿。

02 數(shù)字孿生+多源數(shù)據(jù)融合——構(gòu)建智能預(yù)警中樞

依托數(shù)字孿生技術(shù)，將機器人的位置坐標(biāo)、運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)、告警信息與三維可視化模型深度融合，西北院構(gòu)建了“物理巡檢-虛擬映射”的協(xié)同體系。

◆ 物理巡檢層 ◆

在物理巡檢層，機器人集成了視覺感知、熱成像分析、局放監(jiān)測、氣體探測等核心技術(shù)，能夠以毫秒級速度精準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)，并實時傳輸至數(shù)字孿生平臺，通過“邊緣計算+實時傳輸”實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值最大化，邊緣節(jié)點接收云端下發(fā)的任務(wù)指令，實現(xiàn)“云端決策-邊緣執(zhí)行”的閉環(huán)控制，從而充分挖掘并最大化數(shù)據(jù)價值。

◆ 虛擬映射層 ◆

在虛擬映射層，數(shù)字孿生平臺采用空間配準(zhǔn)與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實現(xiàn)實體電站與孿生電站的厘米級坐標(biāo)對齊，構(gòu)建具有動態(tài)響應(yīng)特性的高保真虛擬映射模型。基于高精度模型，用戶既能直觀查看實體電站實時狀態(tài)、布局與參數(shù)，又可通過交互界面操作設(shè)備、調(diào)整參數(shù)，且平臺能實時接收數(shù)據(jù)智能分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險異常立即預(yù)報警，為運維提供決策支持、助力高效運維。

智慧電廠新標(biāo)桿 引領(lǐng)行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型

水電站機器人巡檢的成功應(yīng)用，是西北院“五位一體”智慧電廠體系在實踐中的又一碩果，也為水電行業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型提供了寶貴的經(jīng)驗。未來，西北院將繼續(xù)深耕水電領(lǐng)域，不斷創(chuàng)新技術(shù)，以智慧賦能水電，為構(gòu)建安全、高效、智能、綠色的水電未來貢獻力量！