变电站机器人巡检数字孪生系统通过数字孪生技术的应用，对巡检机器人及变电站全要素进行精确化建模，再集成融合现有的多源异构数据数据，复现真实工作场景，在虚实交互联动中，可对变电站内各种智能设备进行统一访问，实现智能联动巡检，建设全方位、多角度、立体式的巡视体系，进而对变电站的全设备、全环境、全面感知、全业务实施智能巡检。通过变电站机器人巡检数字孪生系统对变电站内各项数据及信息进行实时分析，完成巡检任务。
1. 变电站机器人巡检数字孪生系统应用场景
变电站机器人巡检数字孪生系统通过孪生同态，将实际场景的坐标体系与孪生场景相匹配，完成以下巡检场景。
1.1 孪生映射同态巡检机器人
变电站机器人巡检数字孪生系统接入机器人管控平台数据信息、调度指挥系统指令信息、机器人运维策略信息等，在三维巡检场景中同态机器人的空间位置、任务指令、巡检动作等，保证孪生场景的中的机器人与现场机器人完全一致，已达到提前预测机器人运维时间的效果，当机器人即将达到运维周期时，及时预警现场人员提前准备。
1.2 机器人巡检工作监控
变电站机器人巡检数字孪生系统结合机器人每日工作情况监控需求，平台单独设立机器人巡检工作监控面板，面板内针对机器人当前的工作情况进行实时统计及罗列。以图表的形式分类统计机器人当天的巡检工作情况、巡检异常数量以及当日的巡检工作进度。按机器人的工作时间及巡检顺序，以数据台账的形式记录机器人单次巡检的详细内容。
1.3 机器人环境监测状态监控
环境是正常生产的红线，将现场四大环境监测的传感器点位同步还原，根据实时获取的环境监测数据，在三维孪生场景中实时动态显示出有害气体、温度／湿度、震动、噪音监测的数值，并对超出环境监测要求的点位进行预报警提示，辅以悬浮窗的形式展示环境监控点位的报警内容，针对有环境监测功能的机器人设立监测数据查看面板，可实时查看机器人监测到的场站环境指数、异常情况，并提示监管人员及时进行处理。
1.4 变电站全生命周期监控
变电站机器人巡检数字孪生系统利用机器人实时感知数据和设备三维数字模型，在虚拟空间构建出变电站数字孪生体，融合汇聚换流站设备感知数据、运检信息、台账信息、三维模型等设备全量数据，通过设备精准定位、实时数据查看、部件级三维细节展示、异常告警提示等综合管理，开展研判分析和在线诊断设备健康状态，“对症下药”输出差异化、精细化检修策略，精准掌控设备状态。
2. 变电站机器人巡检数字孪生系统功能
2.1 信息展示
巡检过程中，各类工作预报警，传感器预报警内容会以统计图表的形式在变电站机器人巡检数字孪生系统的报警中心页面中实时更新显示，辅助监控人员快速知晓报警情况并及时处理。对应报警分类统计图表的内容，设置分类报警记录表，辅助监控人员查看各类报警详细信息根据标准规则，接入机器人自动巡检指令协议，使平台内的机器人能够根据收到的指令信息做出正确的反馈。还可以接入机器人手动控制指令协议，使用平台的机器人控制模块，手动控制机器人巡检，可远程进行巡检控制。
2.2 机器人实时监控
机器人作为平台的主体调度及监控设施，其工作过程信息为巡检人员关注的重点，系统将机器人的主要数据以二三维结合的方式实时显示，供巡检人员实时监控，及时判断。在二维信息面板中单独开辟一块机器人的监控面板，监控机器人的实时位置信息，运行过程信息，配件信息（电机、电池等）以及维保信息等。在三维场景中，跟随机器人的空间位置转换，在机器人的上方设置漂浮窗，专项显示机器人的运行过程信息。
变电站机器人巡检数字孪生系统中可实时调取当前巡检机器人的可见光视频以及红外热成像视频，查看当前机器人巡检视角下的现场情况（点位及画面）。根据远程监控需要，用户可自行调取机器人历史时段的巡检视频进行历史画面的回溯查看。
2.3 缺陷诊断
基于全景监控和联合巡检可见光缺陷诊断，对变电站可见光场景进行设备部件缺陷识别、人员安全风险识别、设备部件状态识别三个类别的缺陷诊断。
（1）红外缺陷诊断。利用巡检中的可见光和红外图像进行高精度融合，增强红外图片轮廓，精准提取电力设备目标部件的温度场，基于台账和点位信息自动匹配DL/664导则，实现红外缺陷自动诊断。
（2）基于温度场梯度的主动预警。对于常见的缺陷和故障，基于DL/664导则可实现变电设备温度异常诊断，但对导则规定不明确的缺陷和故障以及早期的缺陷隐患，温度场梯度分析可实现异常的主动预警，避免缺陷进一步发展。
2.4 应急管理
变电站机器人巡检数字孪生系统的应急管理系统，集成应急救援的相关资源，比如应急演练的设备设施、应急演练的车辆及人员情况、物理对象模型的空间数据等，实现了在电子沙盘上对应急救援的过程进行仿真模拟，协助制定应急预案，并对预案做出评价。通过智能化应急预案，对突发事件进行防范、预警、应对、处理、善后与评估等，提高变电站的应急管理水平和应急处理效率，提高了工作人员对突发事故发生时反应的速度和实施应急预案的能力，切实减少事故危害，降低事故损失。
2.5 设备管理
通过在变电站内布设温湿度等智能感知元件，达到对变压气体绝缘变电站开关柜及其他设备和环境信息的综合感知。变电站机器人巡检数字孪生系统通过不同的颜色，对设备的报警、故障、空闲、在线等状态进行展示，实现对一次设备实时的状态监控和评估。 通过智能分析的方法，自动进行设备寿命、负载等方面的评价，实现智能化实时计算，对不同负载设备进行不同配置，使设备管理决策不再盲目，搭建起了由设备、场地到企业管理之间的有效桥梁。
2.6 虚拟培训
基于变电站机器人巡检数字孪生系统的巡检界面，通过三维虚拟仿真动画，介绍变电站各设备的工作原理及装配过程，以直观且具有代入感的方式展示设备主要部件及安装位置，并配以文字、音频的说明介绍，使工作人员更清晰地理解设备主要特性，实现高效、灵活的设备原理及装配教学。
变电站机器人巡检数字孪生系统通过利用数字孪生和计算机视觉技术，可实现对变电站的全设备、全环境、全面感知、全业务实施智能巡检，并根据场景信息分析判断出设备运行状态，可以与设备视频采集终端、智能巡检系统进行实时联动，提高设备使用效率。
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