隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，鐵路相關(guān)技術(shù)和水平也越來越受到人們的重視，當(dāng)前，我國正處在一個自動化不斷發(fā)展和前進(jìn)的時期，鐵路變配電所的無人值守化運行也成為了時代發(fā)展過程中的一個非常重要的趨勢，因為這種運行方式能夠節(jié)約變配電所電力生產(chǎn)過程中的人力、物力和財力投入，有效提升電力巡檢的管理效率。從實現(xiàn)方式上來分，目前主要有兩種：無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)、無人值守智能巡檢機(jī)器人。本文就這兩種無人值守運行方式，從設(shè)備自身特點、環(huán)境適應(yīng)性、系統(tǒng)改造要求、巡檢實時性、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)勢與不足。

1、巡檢速度

智能巡檢機(jī)器人無論是輪式、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個巡檢場景來算，運行一次完整的巡視作業(yè)大約需要3小時左右。

無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)采用智能高清球型、云臺型攝像機(jī)進(jìn)行智能巡檢，每個場景之間的切換時間低于200毫秒，每個場景的巡檢時間可自定義長短，同樣以400個巡視場景、每個場景停留5秒來計算，完成一次變電所巡檢大約需要35分鐘。

2、續(xù)航時間

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/人臉識別門禁等身份識別設(shè)備；電子圍欄、紅外對射、聲光報警器等周界安防設(shè)備；智能高清監(jiān)控攝像機(jī)、拾音器等智能巡視設(shè)備；紅外熱像儀、無線測溫儀等智能測溫設(shè)備）均使用集中供電，不存在續(xù)航時間的問題， 可以24小時全天候在線保障變電所的運行安全，隨時可對變配電所一次、二次設(shè)備進(jìn)行巡視、巡檢、監(jiān)測、監(jiān)控、遠(yuǎn)程遙控等。

3、環(huán)境適應(yīng)性

智能巡檢機(jī)器人是以移動機(jī)器人作為載體，以可見光攝像機(jī)、紅外熱成像儀、及其它檢測儀器作為載荷系統(tǒng)，通過自動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、臺風(fēng)、大霧等惡劣天氣情況時，機(jī)器人在室外的巡檢效率有可能會降低，甚至完不成巡檢任務(wù)。（沿海地區(qū)經(jīng)常會面臨臺風(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發(fā)生傾倒、側(cè)翻等情況。）

無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)在室外部門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)等級確保沙塵、雨天也能正常運行，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)器人對變電所的地形要求比較高，變電所室內(nèi)/外場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/高壓室門改造成自動感應(yīng)門，在感應(yīng)到機(jī)器人靠近時自動打開相應(yīng)大門，而對于地下線纜層的巡檢工作，就有些“力不從心”。

無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)不需要對變配電所內(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)備即可實現(xiàn)變電所的智能巡視、監(jiān)測、遠(yuǎn)程遙控等。甚至可以采用利舊、補(bǔ)強(qiáng)、對接的方式，對變電所即有設(shè)備加以利用、完善，最大程度的降低建設(shè)成本。

5、實時性、及時性

采用巡檢機(jī)器人進(jìn)行變電所的無人值守，其部署數(shù)量一般不會大于2套。而每一套巡檢機(jī)器人因安裝空間、負(fù)載、電力驅(qū)動等性能原因，不會搭載過多的攝像機(jī)及其它傳感器，這就會導(dǎo)致以下幾個問題：

1)不能夠?qū)崿F(xiàn)變電所全場景、24小時實時監(jiān)測。

2)充電時無法進(jìn)行巡檢：雖然巡視機(jī)器人已具備自動充電功能，但由于其充電樁位置固定，就必然會導(dǎo)致充電期間無法進(jìn)行巡檢與監(jiān)測。

3)監(jiān)測A點時，無法了解B點情況：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)需要巡檢的場景卻非常多，當(dāng)機(jī)器人在對A場景進(jìn)行巡視時，遠(yuǎn)程值守人員需要查看B場景的設(shè)備運行情況，此時，機(jī)器人要么不能完成場景切換，要么只能人工控制機(jī)器人前去指定的場景。

4)待機(jī)時無法快速奔赴監(jiān)測點：機(jī)器人在非巡檢時間內(nèi)（充電、維修、待機(jī)）無法對變電所設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測。若調(diào)度中心值守人員需要查看某場景裝置運行情況，此時，機(jī)器人要么按預(yù)定的指令運動，要么通過人工控制到達(dá)現(xiàn)場，而無論哪種操作，在到達(dá)目標(biāo)監(jiān)測點時都會有個行走過程，考慮到機(jī)器人的行走速度，這必然會延長值守人員進(jìn)行事件查看的時效性，不能夠及時查看指定場景。

5)設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)時間長，設(shè)備一旦停用，整個變電所將面臨無“人”值守的情況。

無人值守遠(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)變電所的全場景覆蓋，且設(shè)備24小時全天在線，能夠?qū)崿F(xiàn)變電所的實時監(jiān)測，多個場景之間快速切換。某一個設(shè)備出現(xiàn)故障，不會影響整個變電所的無人值守監(jiān)測。

6、業(yè)務(wù)功能

無論是智能巡檢機(jī)器人還是遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，其最終目標(biāo)是要實現(xiàn)牽引變電所的無人值守，而要實現(xiàn)真正無人值守，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、智能測溫、部分環(huán)境量（溫濕度、風(fēng)力、聲音）監(jiān)測等功能，對室外設(shè)備的外觀、運行狀態(tài)、主要部位的溫度進(jìn)行監(jiān)測，同時能夠生成相應(yīng)的巡檢報告，但不能跟變電所其它子系統(tǒng)（諸如周界安防、門禁、對講、消防、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等）進(jìn)行聯(lián)動。

而無人值守遠(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，還可以實現(xiàn):

1)溫濕度、煙感、水浸、SF6氣體泄露監(jiān)測；

2)室外風(fēng)力、聲音、降雨量、地震等環(huán)境監(jiān)測；

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；

4)設(shè)備內(nèi)部、屏柜內(nèi)部設(shè)備遠(yuǎn)程無線測溫；

5)周界安全防范及告警聯(lián)動：對變電所大門及圍墻進(jìn)行防入侵監(jiān)測，對非法入侵人員進(jìn)行告警、警報/語音驅(qū)趕，并能夠聯(lián)動攝像機(jī)，攝像機(jī)自動對告警防區(qū)抓圖、智能跟蹤、行為分析、軌跡研判等。

6) 變電所進(jìn)出人員身份識別及智能聯(lián)動：對變電所重要門進(jìn)行監(jiān)測和控制，對主控室、高壓室人員進(jìn)出進(jìn)行管理，實時監(jiān)測各門的開關(guān)狀態(tài)，開門動作聯(lián)動攝像機(jī)抓拍；可實現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程開門；可對變電所各門的進(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)器人自動巡檢出錯，存在與電力設(shè)施發(fā)生觸碰的可能；

3)值守人員手動操作機(jī)器人時，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；

而相對應(yīng)的遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)在變電所無人值守安全性方面，具備以下特點：

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；段端控制平臺客戶端采用獨立工作站電腦，電腦內(nèi)不安裝供電系統(tǒng)其它系統(tǒng)的應(yīng)用程序，其軟件運行不干擾供電段其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行。

2)不對接、不影響：無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)原則上不與變電所現(xiàn)在正在運行的第三方系統(tǒng)進(jìn)行對接，所有數(shù)據(jù)均來自本系統(tǒng)進(jìn)行獨立采集，不影響變電所其它系統(tǒng)的正常運行。

3)只采集、不控制：系統(tǒng)在運行過程中，通過獨立建設(shè)的攝像機(jī)系統(tǒng)對變電所的音視頻、圖片進(jìn)行采集；通過獨立建設(shè)的動環(huán)系統(tǒng)對變電所的環(huán)境量、告警信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；通過獨立建設(shè)的門禁系統(tǒng)實現(xiàn)身份識別與管理，不對變電所一次、二次設(shè)備進(jìn)行控制，不會干擾變電所電力設(shè)施的正常運行。

8、建設(shè)成本

目前市場推出的供電系統(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)度平臺成本、（2）變電所平臺成本、（3）場地改造成本、（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)器人無人值守系統(tǒng)，除了段端平臺建設(shè)、所端平臺建設(shè)外，變電所建設(shè)必須要投入相當(dāng)比例的資金進(jìn)行場地建設(shè)及機(jī)器人采購，可自由搭配的傳感器部分僅占項目投資的一小部分資金，項目資金投入不夠多靈活。

無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)，其建設(shè)成本主要分為：（1）供電段調(diào)度平臺成本、（2）變電所平臺成本、（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)，除了段端平臺建設(shè)、所端平臺建設(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。在供電段端平臺建設(shè)好的情況下，以變電所 150萬資金投入為例，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、甚至3個變電所都有可能。

公司簡介

廣州洪森科技有限公司作為一家國家級高新技術(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，通過深入分析鐵路牽引變配電所的運營現(xiàn)狀及業(yè)務(wù)需求，結(jié)合國家鐵總及廣鐵集團(tuán)公司在變電所無人值守方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程，憑借多年來在軌交行業(yè)智能化、信息化建設(shè)方面的經(jīng)驗及自身技術(shù)優(yōu)勢，推出有洪森牽引變電所無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)。

洪森牽引變電所無人值守遠(yuǎn)程視控系統(tǒng)將原本傳統(tǒng)的人工巡視 、人工抄表升級為智能巡視、智能遠(yuǎn)程監(jiān)測、智能周界安防、智能身份識別、智能告警/故障診斷、智能輔助決策、智能運維，實現(xiàn)牽引變電所無人值守化運行。該系統(tǒng)能夠切實保障牽引變電所的供電安全與穩(wěn)定，有效提升變電所運維效率，大大降低人員管理及設(shè)備維護(hù)成本。

該系統(tǒng)目前在國內(nèi)多個高鐵、普鐵牽引變電所上線運行，并獲得了包括國家鐵路集團(tuán)有限公司、18個鐵路局集團(tuán)公司等在內(nèi)的多級領(lǐng)導(dǎo)及客戶的廣泛一致好評。2018年，該系統(tǒng)順利通過了廣東省電子信息行業(yè)協(xié)會組織的新產(chǎn)品（技術(shù)）鑒定，認(rèn)定系統(tǒng)處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

結(jié)束語

隨著我國鐵路事業(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，對部門管理方式也提出了新的挑戰(zhàn)。只有切實提高無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，充分把握市場機(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。