2024水电站智能巡检系统技术规范

水电站智能巡检系统技术导则目次TOC\o"1-2"\h\u2121前言 II18150水电站智能巡检系统技术导则 3276791范围 3325622规范性引用文件 330573术语和定义 3269443.1 316323.2 343013.3 323814基本规定 3248075系统结构 4157385.1系统结构 4188285.2硬件 472105.3软件 4274605.4网络及安全 4263156系统功能 5165506.1一般要求 5309626.2系统功能 5155907系统性能 7120797.1前端感知设备性能指标 7204397.2后端处理设备性能指标 7126738试验 97838.1试验种类 998458.2型式试验 9166468.3出厂试验 9154138.4现场试验 97794附录A（资料性）智能巡检系统典型架构图 107952附录B（资料性）大中型水电站智能巡检系统典型测点配置表 1132550附录C（资料性）各类试验的推荐试验项目 14

水电站智能巡检系统技术导则范围本文件规定了水电站智能巡检系统的结构、功能、性能、试验等要求。本文件适用于水电站站内机电设备智能巡检系统。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T40222智能水电厂技术导则GB/T36896.1轻型有缆遥控水下机器人DL/T1610变电站机器人巡检系统通用技术条件DL/T1637变电站机器人巡检技术导则DL/T2241变电站室内轨道式巡检机器人系统通用技术条件DL/T2462水电厂工业电视基本技术要求术语和定义下列术语和定义适用于本文件。水电站智能巡检系统Smartroutineinspectionsystemforhydropowerstation通过先进的智能化手段实现对水电站各类设备设施状态感知、诊断的系统。前端感知设备Frontendperceptiondevice水电站智能巡检系统中，负责设备设施状态感知的各种设备与技术手段，通常部署于巡检对象近旁。后端处理设备Backendprocessingequipment水电站智能巡检系统中，负责与前端进行数据交互，实现各类设备设施状态诊断的管理平台，通常部署于机房。基本规定智能巡检系统主要通过光、温、图像、视频、音频等传感设备和通过与其他设备监视系统数据交互获取水电站机电设备运行状态、运行环境等数据，实现对水电站巡检，智能巡检系统典型测点详见附录B。智能巡检系统宜充分利用水电站现有网络实现数据采集和传输。智能巡检系统宜运用数据存储与人机交互技术，结合云计算、大数据、物联网与人工智能等技术，构建数据模型与巡检业务深度融合的巡检体系。系统应符合电力二次系统安全防护要求。系统结构系统结构智能巡检系统结构可分为过程层、单元层和厂站层三层，典型结构设计参见附录A。过程层宜包含采集水电站图像、视频、音频、温湿度、电气模拟量、非电气模拟量等数据的各类采集设备。单元层宜包含各类巡检设备管理平台，水电站传统监控平台。厂站层宜包含综合性智能巡检系统以及实现系统管控的基础中间件模块和实现业务功能的微服务模块。硬件智能巡检系统硬件宜包括信息采集、数据处理与存储、人机交互、网络、安全防护等设备。前端感知设备包括智能化信息采集设备与水电站传统信息采集设备。智能化信息采集设备宜包含搭载红外测温、声音监测、可见光摄像头、气体检测等功能模块的水面及水下巡检机器人、爬壁机器人、陆地自走式巡检机器人、轨道式巡检机器人、无人机等。水电站传统信息采集设备宜包含工业电视系统、计算机监控系统、振摆在线监测系统、油色谱在线监测系统、油光谱在线监测系统、避雷器在线系统、蓄电池在线监测系统、桥机在线监测系统、闸门在线监测系统等。网络传输设备宜包含网络交换机、路由器等。数据处理与存储设备宜采用虚拟化服务器。人机交互设备宜包含移动端、Web服务器、显示大屏等。软件智能巡检系统软件包括系统软件和应用软件，均宜采用自主可控软件产品。系统软件主要包括操作系统、数据库软件、系统自诊断软件、防病毒软件等；应用软件主要包括数据采集和处理软件、巡检管理软件、通信软件、人机接口软件等。操作系统软件应具有分级安全管理功能，能执行诊断检查分析，能高效运行智能巡检系统所需各应用软件。数据库软件应支持普通开关量、模拟量等数值型数据和图片、视频数据的管理，宜支持文件、波形和自定义、结构化数据的管理，满足水电站巡检各型数据管理要求；实时数据库应具有实时数据一览表功能，方便实时数据状态查看和属性修改功能；历史数据库应具有历史数据查阅、导出备份、断点人工补录或续传功能。巡检管理软件智能巡检系统巡检管理软件应具有用户和权限管理、资产结构树管理、巡检方案管理、巡检任务管理、巡检结果管理、漏检管理、巡检报告管理、巡检系统自身设备及运行状态管理、报警查询与历史检索管理、信息展示与查询、趋势分析等基本功能，宜具有人员倒班管理与联动、包括音视频数据等在内的数据识别分析、数据及报告对外共享发布、危情告警联动、巡检路线自动寻优、巡检分析模型自动优化等功能。智能巡检系统巡检管理软件应能对系统进行设置、修改、管理、维护及二次开发。网络及安全前端感知设备宜充分利用水电站现有网络，并通过划分VLAN的方式与现有网络实现逻辑隔离；后端处理设备宜采用星形网络，并通过装设硬件防火墙与现有生产网络实现逻辑隔离。智能巡检系统的视频、图像网络传输质量应满足DL/T2462-2021的要求。智能巡检系统的音频网络传输质量应满足GB/T14197-2012的要求。智能巡检系统的交换机、网关、光缆、光纤收发器等网络设备应满足DL/T2202-2020对计算机信息安全方面的要求。智能巡检系统硬件、软件安全防护能力应满足GB/T20271-2006的要求，并通过国家权威机构的信息安全认证。系统功能一般要求智能巡检系统应具有巡检对象和巡检设备自身的数据采集、数据处理、数据通信、数据存储，时钟同步、系统自诊断与自恢复、人机联系、电子地图与定位、系统维护及软件开发等功能。智能巡检系统宜通过水下巡检机器人、陆地自走式巡检机器人、轨道式巡检机器人、无人机等装置搭载红外热像仪、声音监测、高清摄像头、气体检测等功能模块。智能巡检系统应具备对时功能，系统各模块时钟源应选用水电站统一授时源，对时精度应满足DL/T1100.1-2018的要求。智能巡检系统应具备定位功能，室内宜采用无线网络定位、超宽带定位等方式，室外宜采用新一代高精北斗定位方式。智能巡检系统应接入工业电视系统、计算机监控系统、振摆在线监测系统、油色谱在线监测系统、油光谱在线监测系统、避雷器在线系统、蓄电池在线监测系统、桥机在线监测系统、闸门在线监测系统、点巡检系统等水电站传统信息采集渠道。水下巡检机器人的功能应满足GB/T36896.1-2018中第5.2、5.3章节相关要求，陆地自走式巡检机器人的功能应满足T/CEC264-2019相关要求，轨道式巡检机器人的功能应满足DL/T2241-2021中第5章节相关要求，无人机的功能应满足DL/T2236-2021中第5章相关要求。声音监测装置具有对电力设备声音采集的功能，应满足GB/T3785.1-2023、GB/T3785.2-2023相关要求。高清摄像头的功能应满足 -2021相关要求，并具备与其他系统协同联动的能力。红外热像仪的功能应满足GB/T19870-2018相关要求，可实现对带电设备温度的采集、传输、处理功能。水电站气体检测装置的常见气体识别、浓度采集功能应满足GB12358-2006的要求。系统功能数据采集和处理数据采集软件应配合数据库提供水电站智能巡检系统和管理所需的数据。数据采集软件应能满足如下要求:按周期方式和请求方式实现水电站巡检数据采集。对采集到的实时数据分类进行实时处理，并产生相应的报警报文。对外部链路数据实现采集和处理。按周期方式或请求方式为其他应用提供数据。数据采集和处理速度应满足实时性要求。传输用于计算机监控系统的通信软件应尽可能采用开放系统互连（OpenSystemsInterconnection，OSI)协议或适于工业控制的标准协议。局域网络通信规约：网络宜采用IEEE802.2、IEEE802.3系列标准协议。网络及传输层宜采用TCP/IP协议集(族)。在通信协议规定的数据块传送结构中，报文类型定义宜按数据类型划分。通信软件应能监视通信通道故障并进行故障切除(停止通信)和报警；在有冗余通道的情况下应由主控侧自动完成主备通道的平稳切换。通信网络故障时，采集设备应能独立运行，通信网络恢复后应具备历史数据补传功能。局域网通信交换数据量及其频度应满足功能要求和特性要求。人机接口人机接口软件的设计应满足系统功能设计要求。人机接口软件应使用户能增加或修改数据定义、显示画面、报表和系统配置等。人机接口应具有汉字显示和打印功能，汉字应符合GB18030-2022汉字编码标准集。人机接口软件应为运行管理人员提供不同安全等级的操作权限控制。智能巡检系统对外交互宜采用标准接口方式，人机交互可采用WebService方式。存储系统数据应集中统一存储，并可与水电站厂级数据交互平台上的数据进行联动交互。支持智能巡检系统工作的存储器应有足够的存储能力，以支持智能巡检系统的资源文件、应用文件和历史巡检数据的存储管理工作。监视智能巡检系统应具备对巡检业务的监视，从巡检业务完成率、巡检业务准确率、巡检业务准时率等维度，实时监视巡检业务执行效果，并通过画面显示、声光报警等方式向系统使用人员反馈监视结果。智能巡检系统应具备对自身各软硬件功能模块运行状态的实时监视，并通过画面显示、声光报警等方式向系统使用人员反馈监视结果。管理数据标准化处理对采集来的各种不同类型的数据，进行自动加工处理，其结果供其它系统调用或再加工。任务管理缺相关内容应实现对各类巡检任务任务管理，应包括例行巡检、全面巡检以及特巡，特巡应具备快速生成特巡任务功能，包括特时保供、恶劣天气、地质灾害、设备异常等情况下的特巡。数据分析与诊断通过时序分析、对比分析、关联性分析等手段分析整编后的数据，同时结合相应的数学模型推演设备设施状态的发展趋势，预测未来一段时间内设备设施状态是否正常，并给出初步处置意见或建议。数据备份系统应提供对任意片段时序数据的备份、还原以及远程复制。数据查询系统应支持单一设备或多设备查询，按照有无报警、巡检任务、时间段、设备名称、设备类型等组合条件实现巡检数据、图表、报警信息的查询、浏览、输出、统计等功能。对外通信智能巡检系统间通信配置要求：智能巡检系统的通信软件宜采用开放系统互联协议，或适于工业控制的标准协议。智能巡检系统与其它系统的通信可采用DL/T890标准WebService规范，宜支持SOAP或RESTful通信协议。用户管理能提供用户、角色权限管理功能，并包括：菜单、应用、类型、属性、数据、流程、日志等方面的权限控制。巡检地图移动式巡检设备宜配置巡检地图，巡检地图可采用三维电子地图形式，应具备设备布局展示、巡检线路展示、巡检设备展示、任务信息展示等功能，包括设备、道路等静态信息和巡检设备巡检进度、当前位置等动态信息。巡检报告系统应具备通过设备区域、间隔名称、设备类型、检测类型、巡检时间段等组合条件自动生成不同巡检任务的巡检报告，并具备查询、重置、导出、查看、人工校核功能。诊断为了提高系统可利用率和可维修性，应配置完备的诊断软件。周期在线诊断软件:对前端感知设备应提供周期在线诊断软件。对通信网络及接口设备应提供周期在线诊断软件。在线诊断发现的故障信息应有报警显示和记录。当系统在线运行时，对系统中某一前端感知设备能随时请求使用在线诊断软件进行测试检查。应提供离线诊断软件或工具，对系统中的计算机设备或组件进行查找故障的诊断。系统性能前端感知设备性能指标水下巡检机器人性能指标应满足GB/T36896.1-2018、GB/T36896.4-2018的要求。陆地巡检机器人性能指标应满足T/CEC264-2019的要求。轨道式巡检机器人性能指标应满足DL/T2241-2021的要求。无人机性能指标参照DL/T2236-2021的要求。高清摄像机头性能指标应满足DL/T2462-2021的要求。红外热像仪性能指标应满足GB/T19870-2018的要求。声音监测装置性能指标应满足GB/T3785.1-2023、GB/T3785.2-2023的要求。气体检测装置性能指标应符合GB12358-2006的要求。后端处理设备性能指标工作条件环境温度机房温度:16℃～28℃。允许温度变化率：5℃/h。相对湿度控制级计算机房：45%～65%。振动和冲击电站控制级计算机房和中控室:振动频率在5Hz～200Hz范围内，加速度不大于5m/s2。电磁兼容工频磁场抗扰度应能承受GB/T17626.8-2006中第5章规定的稳定持续磁场试验等级为5级、1s～3s短时试验等级为4级的工频磁场抗扰度试验。静电放电抗扰度应能承受GB/T17626.2-2018中第5章规定的严酷等级为3级的静电放电抗扰度试验。射频电磁场抗扰度应能承受GB/T17626.3-2016中5.1规定的严酷等级3级的射频电磁场抗扰度试验。地震当智能巡检系统用于地震多发地区时，设备的结构应有相应的特殊考虑。粉尘满足GB50174-2017中B级机房对空气含尘浓度的要求，每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数少于18000粒。电源智能巡检系统使用的不间断电源（UPS）或逆变电源、稳压电源、开关电源等应能在下列外电源电压范围内正常工作和不遭损坏：交流电源：输入电压变化：220×（85%～110%）V；380×（85%～110%）V；输入频率变化：50×（1±2%）Hz；直流电源：220×（80%～115%）V；在输入电压下降到下限或正负极性颠倒时，智能巡检系统设备不应遭到破坏。智能巡检系统应配置不间断电源或逆变电源，大型电站宜配置两组不间断电源或逆变电源并且以并联或热备方式工作。接地防雷接地：智能巡检系统所在机房或场所的防雷接地应符合GB/T2887-2011的规定。工作接地：智能巡检系统各机柜应设有独立的保护地和工作地（逻辑地、屏蔽地等）。涉及现场防爆区域监测的现地单元或相关系统，需要设置本安接地。控制室地板、工作台等应进行防静电接地。宜采用等电位单点接地形式。在无法满足等电位接地情况下，工作地可进行一点单独接地，同时将保护地接到电气地。采用单独接地时，应确保接地电阻小于4欧姆，且接地体与其他电器专业接地体相距5m以上，与防直击雷接地体相距20m以上。等电位接地电阻宜小于0.5Ω。噪声限制智能巡检系统的设备噪声应控制在不造成人员伤害，疲劳或干扰通话的程度内。智能巡检系统在正常工作时，距离主机或服务器1m处所产生的噪声应小于70dB；距离其他设备1m处所产生的噪声应小于60dB。硬件性能要求服务器及网络设备服务器正常负荷率宜低于30%，事故负荷率宜低于50%。网络正常负荷率宜低于20%，事故负荷率宜低于40%工作站正常时（任意30min内）平均负荷率宜低于30%。电力系统故障时（10s内）平均负荷率宜低于70%。智能巡检系统可用性要求系统年可用率：≥99.9%。主要设备平均无故障间隔时间（MTBF）：≥8000小时。系统中任何设备的单个元件故障不应造成关键性故障。智能巡检系统实时性表1（智能巡检系统实时性参数要求）系统性能系统交互页面响应时间≤2s常规数据查询响应时间≤3s界面切换响应时间2s复杂页面响应时间3s系统支持的用户最大并发数200以上业务成功率（%）99.9%系统可支持终端同时接入数量200以上系统具备处理终端登录事件数量200以上系统持续运行时间7X24小时巡检数据最短历史记录时间两年硬件指标应用服务器（高负载）CPU占用率（%）1%-45%内存占用率（%）1%-45%I/O占用率（%）1%-45%数据库服务器（高负载）CPU占用率（%）1%-45%内存占用率（%）1%-45%I/O占用率（%）1%-45%试验试验种类智能巡检系统试验一般应有下列试验。型式试验。出厂试验。现场试验。试验项目参见附录C。型式试验有下列情况之一是应进行型式试验：产品定型（设计定型、生产定型）时。正式生产后，如结构、材料、工艺有重大改变，可能影响产品性能时。质量监督机构提出要求时。试验中若有任何一项不符合受检产品技术条件规定，必须消除其不合格原因。出厂试验与智能巡检系统配套的元器件应按有关规定进行质量控制。产品在生产过程中必须进行全面检查、试验，并应有详细、完整的记录。产品在出厂前必须通过制造单位质量检验部门负责的检验，检验中若有任何一项不符合受检产品技术条件规定，必须消除其不合格原因，检验合格后质量检验部门签发合格证。现场试验现场试验应有用户和制造单位共同负责进行。通过现场投运试验，如产品还存在不满足受检产品技术条件的缺陷时，应在阶段性现场验收纪要中提出处理要求及处理期限，由制造单位负责处理。现场试验如果是分阶段进行的，则每阶段试验、验收合格时，双方应签署阶段性现场验收纪要；现场试验全部结束后，双方签署最终的现场验收文件。投运设备的保修期，从签署有关该设备现场验收纪要或文件之日起计算。附录A（资料性）智能巡检系统典型架构图附录B（资料性）大中型水电站智能巡检系统典型测点配置表测点部位机组型式图像型式巡检方式监视对象系统联动备注立式混流式(含可逆)立式轴流式立式冲击式灯泡贯流式机组水车室○○--可见光+噪音固定式云台摄像机水轮机调用机组状态监测、机组测温系统数据，结合画面和噪音，对机组状态进行综合智能分析2个测点180°径向布置，画面覆盖转动部件、连轴法兰、螺栓等重要部位水车室进人通道●●--可见光+噪音固定式枪型摄像机水轮机1个测点发电机风洞○○○-可见光+热成像+噪音固定式云台摄像机发电机2个测点180°径向布置，画面覆盖定、转子线棒端部等重要部位发电机风洞进人通道●●●-可见光+噪音固定式枪型摄像机发电机1个测点泡体○可见光+噪音固定式云台摄像机水轮机2个测点180°径向布置，画面覆盖转动部件、连轴法兰、螺栓等重要部位管形座○可见光+噪音固定式云台摄像机水轮机2个测点180°径向布置，画面覆盖转动部件、连轴法兰、螺栓等重要部位泡头○可见光+热成像+噪音固定式云台摄像机发电机2个测点180°径向布置，画面覆盖转动部件、连轴法兰、螺栓、定、转子线棒端部等重要部位泡体/泡头进人竖井通道●可见光+噪音固定式枪型摄像机发电机/水轮机≥1个测点主厂房发电机层●●●可见光小车式智能机器人+固定式云台摄像机机组控制设备固定式云台摄像机测点数量根据机组台数确定，建议n+1，画面覆盖主厂房发电机层全景；小车式智能机器人建议设置1台，对发电机层机旁控制设备盘面进行定期直观巡视主厂房母线层●●-可见光固定式云台摄像机机组辅助设备测点数量根据机组台数确定，建议n×2，画面覆盖主厂房母线层主要机组辅助设备主厂房水轮机层●●-可见光固定式云台摄像机机组辅助设备测点数量根据机组台数确定，建议n×2，画面覆盖主厂房水轮机层主要机组辅助设备主厂房蜗壳层●--可见光固定式云台摄像机机组辅助设备测点数量根据机组台数确定，建议n×2，画面覆盖主厂房蜗壳层主要机组辅助设备主厂房尾水管层/集水井、排水廊道、尾水廊道●●●可见光固定式枪型摄像机机组辅助设备与防厂房水位异常升高系统联动测点数量根据机组台数确定，建议n+1，画面覆盖主厂房尾水管层、尾水廊道、集水井以及与排水廊道连接处油气管线/发电机出线廊道--●可见光固定式枪型摄像机机组辅助设备≥1个测点GIB母线洞/母线廊道●●●可见光+热成像轨道式智能机器人+固定式枪型摄像机母线及开关、变压器等≥3个测点，设置于开关、变压器处，画面覆盖母线与开关、变压器连接处轨道式智能机器人建议设置1台，对母线及开关设备定期直观巡视主变压器室●可见光+热成像固定式云台摄像机主变压器与主变测温联动≥2个测点，画面覆盖主变压器外壳表面及高低压侧连接处厂用变压器室●可见光+热成像固定式云台摄像机变压器与变压器测温联动≥1个测点，画面覆盖变压器高低压侧连接处电缆夹层○可见光+热成像固定式云台摄像机中低压电缆与电缆测温联动≥4个测点，画面覆盖电缆桥架中低压电缆层，重点关注中压电缆接头、电缆终端处中低压电缆廊道○可见光+热成像固定式云台摄像机中低压电缆与电缆测温联动测点数量根据廊道长度确定，建议每个防火分隔内≥1个，画面覆盖电缆桥架中低压电缆层，重点关注中压电缆接头、电缆终端处高压电缆/GIL廊道（平洞/斜洞）●可见光+热成像轨道式智能机器人+固定式云台摄像机高压电缆与电缆测温联动固定式云台摄像机测点数量根据电缆接头、电缆终端数量确定，建议每个防火分隔内≥1个，画面覆盖高压电缆接头、电缆终端部位；轨道式智能机器人建议设置1台，对高压电缆定期直观巡视，防火隔断处配套设置与之联动的电动防火门高压电缆/GIL廊道（竖井）●可见光+热成像固定式云台摄像机高压电缆与电缆测温联动测点数量根据电缆接头、电缆终端数量确定，建议每个防火分隔内≥1个，画面覆盖高压电缆，重点关注电缆接头、电缆终端部位低压（400V）配电室○