近年来，AI在电力巡检领域中的应用备受瞩目。电力巡检机器人不仅实现了对电力线路的全天候无死角检测，还有效解决了人工巡检过程中的安全问题，为电力工业的高效运作提供了可靠保障。本期我们邀请了智能机器人事业部研发项目经理吴波为我们揭秘如何通过数字化创新平台，为电力巡检机器人注入AI之力，保障电力运行的连续性和稳定性。
       个人简介：吴波，某知名智能巡检解决方案提供商智能机器人事业部研发项目经理，专业从事电网装备行业产品开发工作，熟悉电网产品研发特点，以及大数据、物联网、AI等新兴技术应用，负责研发智能化工业装备来辅助电网维护。

AI入局，电力系统巡检需要新的“接班人”

       在电力系统中，从生产到消费任何一个环节出现问题都会影响到电能的正常供应。其中，输变电是电能通过电网传输的重要部分，如果变电站中任何一个输变电设备（如变压器、母线、开关等）出现问题，都可能带来连锁反应，从而造成大面积的停电、全网崩溃甚至人身伤亡的灾难性事故。变电站作为连接主干网和配电网的关键节点，如何保证它的正常运行直接关系整个电力系统的稳定安全。

       传统变电站监控和巡视主要通过人体感官和经验对设备进行判断，但传统人工巡检方式存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等缺点，且人工检测数据无法准确、及时地接入管理信息系统。此外，在高原、缺氧、寒冷等恶劣环境下，人工巡检还存在较大安全风险。因此，变电站巡检亟需智能化升级，“AI机器人”应运而生。
       作为一家专注于智能巡检机器人系统研发的公司，我们通过整合智能检测、视频监控设备、拾音器及其他传感器等数据采集设备，将人工智能和机器视觉技术相结合，实现对变电站的全时、全维、全景覆盖，替代传统人工方式开展设备检测、主动预警、缺陷跟踪以及现场安全监督管控等工作，让电网实现智能化与精细化运维管理。
循序渐进，构筑巡检机器人智能化应用“新范式”

       产品设计

       为了让巡检机器人能够在各种恶劣环境和天气下正常工作，实现全天候巡检，同时保证电力巡检的效率和精度，我们首先从感知模块和设备稳定性方面入手，对机器人表面材质进行了网格划分、受力分析、约束条件设定分析，以确保最终的实物模型能够有效应对稳定性的挑战，以及抵抗尘埃和振动等外部干扰。
       AI赋能

       我们还利用AI算法智能识别目标，通过惠普Z4 G5台式工作站赋予巡检机器人一个会计算的“大脑”，最大化地提高机器人巡检的优异表现。当巡检机器人检测到设备缺陷时，温度场会出现明显的“冷点”低温区与“热点”高温区。为此，我们结合目标检测深度学习模型算法，依靠边缘端的超强算力来完成AI智能识别，通过私有数据与AI大模型结合，高效完成结果分析，并实时进行反馈。凭借惠普Z4 G5台式工作站搭载的英特尔至强W5-2455X高性能处理器与NVIDIA RTX A5000专业显卡，我们能够将感知到的温度数据和收集的图像、声音、振动等其他信息匹配，快速生成仿真模拟数据库，实时传输到惠普Z4 G5工作站中加载CNN模型，运行深度学习框架，如TensorFlow，Caffe等对初始模型进行训练。最终实现了快速智能化诊断，自主生成有效的巡检报告，并且更新巡检信息，以便电力运维人员对设备运行状态进行追溯和维护。
       仿真测试

       此外，我们还在特定环境下加载预置条件模拟风速，对风压，湍流，声功率等进行测试，模拟机器人在室外抗风特性和空气动力学特性。随之而来的问题是，基于仿真的优化涉及大量的数学模型计算分析，对底层算力平台的性能带来严峻考验。研发部门的PC和工作站混用，其性能已经无法满足日趋复杂的仿真计算需求，当进行长时间、高强度的计算时容易出现无响应等现象，最终导致整个仿真分析过程功亏一篑。
       而最大的痛点在于结构优化及有限元分析等高强度计算场景时算力不足，同时还需要兼顾数据交互过程中，打开多款软件，系统能够平稳运行。此次，借助惠普Z4 G5台式工作站搭载的NVIDIA RTX A5000专业显卡，我们轻松的实现了仿真的数据预处理、初始化、求解器并行求解过程各个阶段，并保证了计算结果的快速呈现。

持续创新，保障电力系统运行安全永续 

       相较于之前的PC和工作站混用情况而言，惠普Z4 G5台式工作站无论是在仿真过程的流畅性、高性能还是稳定性方面，都有着无可比拟的优势。在通过SolidWorks进行仿真优化阶段，巡检机器人的仿真等待时间缩短了30%，使我们保证巡检机器人可靠性的同时，进行了更轻量化的设计与优化。在建模与数据处理方面，惠普Z4 G5台式工作站保证了我们自研的算法能够稳定运行，数据处理时间节约了50%以上，极大的提升了我们研发设计效率。
       随着国民经济的发展，对供电可靠性和电能质量的需求越来越高。2023年4月，国家能源局印发的《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》提出，到2030年能源系统各环节数字化智能化创新应用体系初步构筑、数据要素潜能充分激活。得益于惠普Z4 G5台式工作站强悍的配置并通过21,000+软硬件组合认证测试能力，能够帮助我们更快速地设计出理想的产品方案，完成人工智能与场景的适配。未来，我们也将持续携手惠普Z系列工作站，提升巡检机器人的功能性和智能化水平，保障电力系统安全稳定运行和电力可靠供应。