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推进以视频为核心的多维感知技术在能源行业中的深度应用

发表时间:2021-04-16 15:59

  能源行业是个典型的流程工业生产性行业,从一次能源,比如煤炭的开采、洗选到煤化工的深度应用;从石油天然气的勘探、开发到管输、炼化,及成品油销售和化工原材料的加工等。在传统的能源行业中,通过原材料成本的控制、设备设施装置的投资以及工艺流程的优化来获得盈利和回报,并有效地支撑起基础社会经济的活动和开展。随着人工智能技术的发展和逐渐成熟应用,感知技术正逐步成熟并走向国产化,越来越多地助力能源的清洁利用和高效开发。

  一、煤炭行业的视频感知技术应用

  在今天的煤炭行业,井下生产作业智能化水平已经发展到了一定程度,视频监控系统作为煤矿人的另一双眼睛,在煤矿企业得到了广泛应用。随着视频监控设备性能大幅提升和视频AI技术的突破,无论是井工矿、露天矿还是选煤厂,都从安全生产到生产提效等方面对视频监控系统提出了更高、更有价值的要求。视频监控系统已成为联接煤矿物理世界和数字世界,实现煤矿安全生产、提质增效、信息化和智能化必不可少的手段。比如在井下钻场,为提升矿井瓦斯、水害综合治理水平,保证采掘工作面钻孔施工到位,对钻孔全过程进行视频监控。

  1.钻场视频监控系统实行24小时值班制度。值班人员负责打钻视频监控的使用,重点监控钻孔深度、钻孔进尺验收、打钻施工活动全过程,发现异常情况及时记录和上报。

  2.通风科(室)的人员必须每天回放查看当天瓦斯治理监钻视频信息,发现问题及时处理,做好记录。负责防治水的科(室)必须每天回放查看当天防治水监钻视频信息,发现问题及时处理,并做好记录。

  3.重点监控探放水钻孔和特殊区域水害防治钻孔。

  4.按照"一钻一摄像仪,一孔一视频"的原则,建立钻孔视频对照台帐,值班人员每班对井下所有钻孔视频进行审查,对钻孔进尺和现场记录进行对照并做好台帐。比如在井下的掘进工作面,掘进工作面是为回采工作面开辟一条巷道,进行探煤、掘煤、探水、探气及顶帮支护。掘进工作面主要设备为掘锚机、综掘机、连采梭车。涉及的作业流程复杂、环境恶劣,作业过程安全风险高。

  (1)对整条综采工作面和采煤机运行过程进行视频监控,对监控采煤机的多个摄像机进行视频拼接,形成全景的视频监控图像,能完整的监控采煤机、刮板输送机和液压支架的工作过程。

  (2)通过视频监控识别"三机"运行区域的人员闯入,防止安全事故发生。

  (3)对采煤机的刀头、摇臂、滚筒进行热成像测温,设备发生温度超限时发出告警,及时发现设备故障并进行检修。

  综采工作面是煤炭的第一生产现场,作业空间狭小、环境差,是煤矿安全工作中的重点区域,也是决定煤矿生产效率的核心区域。主要设备为采煤机、刮板输送机及液压支架,即"三机"设备。

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  二、煤化工行业的企业信息化建设

  如果将煤炭用于化工,在今天的煤化工行业上,企业发展的问题越发突出。从供应链管理、资产管理、生产管控等生产基层管理,到近来提出的安全环保、能源管控,都对企业管理者的管理方式提出了新的挑战。而采用信息化手段解决企业日常管理困扰,是企业未来发展的必然道路。企业信息化建设涉及方方面面,设备全生命周期巡检是其中的重要组成部分。

  现代信息化企业设备巡检管理的目的,就是为了及时发现设备隐患,制定合理的故障处理措施,延长设备部件的使用时间,降低维护和检修费用,保障设备运行的安全性、经济性、可靠稳定,实现设备资产全生命周期管理。从设备最前期采购直到设备报废,实现设备使用闭环管理,而其中使用、运行、维护、检修又涉及到与人员巡检相配合。

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  1. 针对人员巡检,巡检人员制定巡检计划,通过设备现场单兵巡检系统记录结果,实时反馈问题。在巡检过程中,保证巡检人员安全,与远程智能视频巡检结合,对人员执行效率、巡检结果质量、隐患处置过程等实现闭环管理。

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  2.人员巡检与AI智能技术相结合。在人工巡检的同时,AI智能分析也能对巡检的高效性提供帮助,包括远程视频智能分析读表,温度监测、漏液漏气监测等。通过远程视频及前端传感设备,保证巡检人员在高危区域安全的同时,可以提高巡检结果准确性。

  三、电力行业的视频多维感知技术应用

  1.风力发电领域的视频感知多维应用

  新能源在未来的能源结构中会发挥越来越重要的作用。在风力发电领域,风电运维又苦又累,随着风机数量越来越多,工龄越来越长,难免会因为照顾不周而出现设备故障。通过视频及多维感知物联网设备及远程智能运维系统,可以从图像中识别设备状态,读取表计读数,检测齿轮箱、偏航箱是否漏油,视觉技术可以告诉你轮毂螺栓是否松动,坐在运维中心就可全知晓。

  (1)机仓内全向拾音采集刹车异响、传动轴异响、轮毂异响等,还可以对声音突变进行预警,把音频数据保存起来,给运维人提供多重数据分析基础。

  (2)监测信息数据的传递与交互,智能运维与SCADA、主控系统之间设计信息交互安全机制,让主控系统获悉来自运维系统的故障预警与处理建议,计划性停机与检修。

  (3)用传感器测量一下,就知道机仓内设备是否感冒(温湿度监测),是否发抖(振动监测),是否还能站的稳(摆动监测),还能接收气象数据了解环境信息。

  2.智慧变电站的视频感知多维应用

  在保障老百姓生活的最关键领域--电力的稳定供应上,中国在过去的十年,持续保持了较好的表现。我们最深刻的感受是在二十年前,经常会停电,夏天高峰期断电,但是在今天基本已经没有再出现这种情况,这和国家在电网建设上高标准和严要求分不开。从发电厂发出的电,需要通过升压、输电、变电、配电,来进行终端的电力供应,在这些关键领域和场景中,视频监控及物联网传感技术在当中发挥了非常大的作用。比如,智慧变电站试点建设,按照"安全、可靠、实用、高效"的原则,全面融合"泛在电力物联网"建设理念,具有状态全面感知、信息互联共享、人机友好交互的特征。

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  智慧变电站有别于传统变电站和智能变电站,设备更安全、管理更精益、运检更高效。在站内主辅系统建设上:规范设备监控标准,安防、消防等辅助设备信息就地数字化,主辅设备信息标准化上传,远方实现主辅设备全面监控;实施数据边缘处理以及主辅设备异常信息智能联动;表计全部数字化上传,实现表计免抄录;强化信息化技术支撑,建成主辅设备监控系统,实现倒闸操作一键顺控、设备状态一键查询、设备巡检一键执行、现场作业一次录入,运检质效大幅提升。

  智慧变电站麻雀虽小五脏俱全,采用了高清视频和智能机器人联合巡检的模式。作为国家电网视频监控主流供应商,海康威视为智慧变电站量身定制了高清视频"慧眼"系统。该系统能够实现"倒闸操作一键顺控、站内设备自动巡检、人员行为智能管控、主辅设备智能联动、设备异常主动预警"等智能应用。

  "慧眼"系统通过图像及视频分析算法,对设备状态、站内环境、人员行为开展智能识别。系统依托智能巡检预案,断路器分合状态、隔离开关分合状态、SF6读数、避雷器读数、主变油温油位读数等巡检结果将汇入地市的变电站大数据信息平台。同时,和智能机器人互补,实现巡检点的动静结合、高低覆盖,真正实现变电站无人值守智能巡检。

  除了智能巡检,"慧眼"系统还支持小动物入侵、吸烟、未戴安全帽、渗漏油、陌生人、区域入侵、渗漏水等环境/人员异常分析。当进入智慧变电站大门的第一步,站内"慧眼"就已经全效运转,通过人脸识别系统,确认人员身份,发现未经许可的人员及时告警。当检测到未戴安全帽、误入危险区域的行为,系统也能及时告警,守护现场人员的人身安全。

  3.电力设施的视频感知多维应用

  电力设施是重要的公共基础设施,目前我国已经基本实现电力"村村通"。但在供电可靠性和电能质量方面,农村电网运行环境复杂、用电不规范、安全隐患多、运检人员不足、现场点多面广等,这些问题一直困扰着电网运维。建设现代化美丽乡村,配网智能辅助监控系统的持续完善,可有效改善农村电网运维的困扰。系统采用物联传感、人工智能新技术,快速准确了解电力系统运行情况,实时掌握设备工况和故障隐患,帮助运维人员消除缺陷。

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  开关站和配电室是配电网的核心,可靠供电首先要保障这里的重要设备运行正常。多功能泛在物联网关,广泛应用于变/配电、开关站等场合,实现视频监控、存储、回放,支持监控摄像机、轨道机、热成像摄像机及温湿度、空调、UPS等各类设备接入管理,并可将数据传送到监控中心,实现对开关站配电室的远程视频监控、环境监测和就地管理。一机实现"四遥"应用,成本低、效果优。电力设备"体温异常"是个大事情,针对柜体内部的线排、接头、电容圈等易发热的电气部件,采用红外热成像卡片式摄像机进行温度监测,发现设备温度异常并主动报警,及时发现故障隐患。柱上变压器等室外设备运行在敞开式环境,容易因人为因素导致安全隐患,全彩球机实现24小时视频监控、闯入报警、自动跟踪等,守护电力设备安全。

  中国是能源结构相对不平衡的一个国家,从工业生产流程的优化到工艺水平的提升,要走的路还很长。2020年9月,国务院国资委印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》,通知明确国有企业数字化转型的基础、方向、重点和举措,开启了能源企业数字化转型的新篇章,积极引导国有企业在数字经济时代准确识变、科学应变、主动求变,加快改造提升传统动能、培育发展新动能。在这个过程中,以视频为核心的多维感知手段和方式,能够有效的帮助企业进行场景的数字化和信息结构化,为企业数字化转型提供强有力的能力底座。


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