解决方案 | 基于边缘智能控制器的变电所巡检系统

前言

供电系统作为轨道交通关键系统之一，承担着全线牵引系统和动力照明系统供电的首要任务，其运行安全性、可靠性直接关系到轨道交通的运营安全。传统模式下，为保证变电所的安全运行，巡视人员需每日对全线变电所设备进行巡视工作，确认设备运行状态及环境安全情况。但是，人工巡检存在巡检工作量大、手动录入数据巡检效率低、定期巡视无法满足实时掌握设备运行情况等问题。针对巡检现状，为满足智能化及无人值守的牵引变电所的发展需求，开展变电所智能巡检系统改造势在必行。

智能巡检系统

智能巡检系统首先是遵循国际或行业标准的系统，摒弃自制各种非标准化件的思路，底层硬件平台、网络、操作系统等选型上注重标准化和通用性。变电所智能巡检系统可实现对变电所综合自动化系统既有数据的采集，以及视频摄像头等满足巡检需求新增传感器数据的采集，实现变电所设备的智能诊断，提高系统维护管理水平。

*图片来源网络

系统具备如下优势：

⭐ 硬件综合承载：边缘智能控制系统替代传统PSCADAPLC、环境监测系统数据采集器、SF6数据采集器、视频解码服务器、视频分析服务器，并实现相应实时控制、智能计算功能；

⭐ 统一控制网络：基于边缘智能控制系统的物联网络整合传统PSCADA控制网络、环境监测网络及视频分析网络，实现生产控制数据和高频视频流数据统一接入；

⭐ 数据融合管理：边端生产与运维数据统一采集，减少接口数量和调试工作量；云边数据的分发和协同，降低中心数据处理压力，提高数据质量；

智能巡检系统边缘智能控制器

采用边缘智能控制器（集和诚KAGO-6500）作为边缘侧平台承载变电所巡检业务。边缘控制器是紧凑的工业尺寸，融合工业控制、边缘计算、物联网络、本地显示等核心能力于一体的边缘智能计算控制平台。

⭐ PLC技术：采用工业级硬件架构，通过结构、电源、散热等设计满足工业运行环境要求，依托成熟PLC的冗余技术，实现边缘控制器的冗余，提高系统可靠性和可用性；

⭐ 网络技术：基于时间敏感网络（TSN）技术，时隙分配和管理软件，实现实时、非实时数据的获取、交互，支持主流现场总线协议用于汇聚现场监控设备，支持5G、Wi-Fi等无线网络用于汇聚现场无线物联设备，支持标准以太网用于汇聚现场IT设备；

⭐ 虚拟化技术：采用虚拟化平台，对边缘智能控制器中的硬件资源进行虚拟化映射、调度和管理，实现基于网络的算力优化调度和动态重构，形成与硬件无关的虚拟控制器和虚拟计算资源，提高设备的资源利用效率。

KAGO-6500

• Intel® Comet lake-S CPU，最高10核65W
• 双通道DDR4 2933MHz SODIMM, 最大容量64G
• Intel® H420E芯片组, 长生命周期
• 1*HDMI和1*DVI-I双显示，显示信号延长不衰减
• Intel® I226V支持多种实时工业以太网协议
• 1*PCIeX4槽（X4信号）可灵活拆卸模块化结构设计，支持POE网卡和运动控制卡多种功能卡扩展
• DC 12~24V宽压供电，带反接、过流、过压保护
• 壁挂安装，Din-Rail导轨安装和卧式桌面安装（不带扩展）

智能巡检系统意义

智能巡检系统解决了传统人工巡检的巡检难、管理难、效率低三大痛点。

⭐ 远程快速智能巡视：按时自动完成巡视，节省路途时间，杜绝漏巡漏检，随时增加巡视计划，一键获取设备状态信息，零延时；

⭐ 设备状态识别、异常报警：自动读取表计数据，设备面板指示灯状态、压板状态，图像识别准确率约为95%，24小时实时设备状态全看护，及时发现设备运行隐患并报警；

⭐ 巡视报表智能生成及分析：巡视报表自动生成，减少人员统计录入环节，保证数据准确性，巡视报表可通过同比、环比等多种途径进行分析，实时判断设备运行状况。

智能巡检系统通过智能识别算法，实现自动化系统巡检功能，避免人工巡检存在巡检工作量大、录入数据巡检效率低、定期巡视无法满足实时掌握设备运行情况等问题。提高了地铁线路供电系统巡检效率，减少了运营维护成本，提高了运维整体安全性和质量，是实现轨道交通智能化及无人值守的牵引变电所的有效解决方案。

文中软件系统内容摘自《自动化博览》2024年6月刊