Thiết kế chế tạo robot tự động giám sát tình trạng làm việc của thiết bị nhà máy thủy điện

Bài viết Thiết kế chế tạo robot tự động giám sát tình trạng làm việc của thiết bị nhà máy thủy điện nghiên cứu phương pháp vận hành hiện hữu tại NMTĐ Thủy điện Sơn La, một số nhà máy Thủy điện và xu hướng công nghệ tại các nhà máy sản xuất trong thời đại cách mạng khoa học công nghệ 4.0.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế chế tạo robot tự động giám sát tình trạng làm việc của thiết bị nhà máy thủy điện CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT TỰ ĐỘNG GIÁM SÁT TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1 2 3 4 Khương Thế Anh , Nguyễn Xuân Phong , Đỗ Việt Bách ,Nguyễn Thanh Hải 1 Công ty Thủy điện Sơn la, sđt 0962552888, anhkt.slhpp@gmail.com 2 Công ty Thủy điện Sơn la, sđt 0983220985, phongnx.slhpp@gmail.com 3 Công ty Thủy điện Sơn la, sđt 0969596989 , bach.eps@gmail.com 4 Công ty Thủy điện Sơn la, sđt 0356112959 , haintc.slhpp@gmail.com Tóm tắt: I. Những công việc đã thực hiện 1.1. Nghiên cứu phương pháp vận hành hiện hữu tại NMTĐ Thủy điện Sơn La, một số nhà máy Thủy điện và xu hướng công nghệ tại các nhà máy sản xuất trong thời đại cách mạng khoa học công nghệ 4.0. Nhà máy Thủy điện Sơn La bắt đầu đi vào vận hành từ năm 2010. Trải qua thời gian 12 năm vận hành theo phương pháp truyền thống. Việc giám sát các thiết bị trong nhà máy theo cách truyền thống là sử dụng người vận hành được đào tạo có kiến thức và hiểu biết về thiết bị công nghệ, định kỳ hàng giờ đi kiểm tra tình trạng vận hành của các hệ thống thiết bị mà nhân viên đó phụ trách theo chức danh. Công việc đi kiểm tra cần đi qua những nơi có mối nguy hiểm và lặp đi, lặp lại như khu vực các máy biến áp kích từ TE, khu vực bình tích năng..v.v. - Hệ thống dẫn đường. + Các loại phương pháp dẫn đường như laser, hình ảnh, từ trường, đường ray, bản đồ. + Lập bản đồ di chuyển dự kiến. Xây dựng cấu trúc, bản đồ khu vực sàn 112m NMTĐ Sơn La. - Bộ phận di chuyển robot. + Các loại thiết bị điều khiển các loại động cơ 1 chiều, các thiết kế khung gầm cho Robot, thiết bị đọc thẻ QR, RF, các loại cảm biến Laser 2D, cảm biến va chạm …v.v. + Các loại pin, acquy cung cấp năng lượng cho động cơ. - Bộ phận thu thập và xử lý thông tin. + Nghiên cứu xây dựng mô hình thu thập và xử lý thông tin. + Các bộ điều khiển di chuyển cho Robot, + Các loại IPC thu thập xử lý tín hiệu + Các phần mềm kết nối xử lý tín hiệu, hình ảnh, lưu trữ video. + Phần mềm thu thập xử lý tín hiệu điều khiển, giám sát từ robot với người dùng qua HMI và phần mềm chạy trên server. + Bộ thu thập xử lý tín hiệu từ cảm biến. - Phương pháp ứng dụng học máy AI để xây dựng mô hình, tối ưu tham bộ tham số 85 KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC NĂM 2022 để huấn luyện xử lý ảnh từ những dữ liệu hình ảnh mà Robot thu thập được. - Hệ thống giao tiếp. + Nghiên cứu xây dựng mô hình kết nối hệ thống giao tiếp truyền thông. + Phần mềm quản lý và xử lý dữ liệu. + Thiết bị kết nối truyền dữ liệu từ IPC lên server. + Phương pháp truyền dữ liệu, kết nối dữ liệu từ IPC lên server. - Các ứng dụng phần mềm xử lý ảnh, xử lý tín hiệu. - Xây dựng phương pháp, các mô hình truyền tín hiệu và lưu trữ dữ liệu ( video, hình ảnh, tín hiệu cảm biến báo cháy, báo khói, CO, CO2…). - Mô hình cơ khí, mô hình điều khiển. + Phân tích ưu lựa chọn cơ cấu lái thường được sử dụng cho robot trong nhà xưởng. Từ đó lựa chọn kết cấu cơ khí, thiết kế khung gầm, thân vỏ Robot. + Lựa chọn bộ truyền động. Lựa chọn động cơ (phương án sử dụng động cơ DC servo và bộ truyền bánh răng) + Lựa chọn các thiết bị khác như đèn, còi, cảm biến tiệm cận, va chạm …. Phương án thiết kế đảm bảo mục tiêu - Đảm bảo tính an toàn và bảo mật thông tin phục vụ công tác điều hành sản xuất của Công ty Thủy điện Sơn La. - Robot làm việc ổn định trong môi trường công nghiệp và xây dựng được phần mềm đưa ra các cảnh báo cho người vận hành từ các dữ liệu thu thập được trên phần mềm và tin nhắn SMS. 1.2. Phương pháp đã thực hiện triển khai a) Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo Robot Tìm hiểu và đánh giá lựa chọn các thiết bị trên thị trường để thực hiện phương án: động cơ, vi điều khiển, các loại cảm biến…. b) Thiết kế hệ thống cơ khí - Khảo sát khu vực bố trí thiết bị máy biến áp kích từ, hoàn thiện xây dựng bản đồ khu vực di chuyển của Robot khu vực sàn 112m NMTĐ Sơn La cho 3 tổ máy. - Lựa chọn loại khung gầm phù hợp, cơ cấu lái phù hợp. c) Thiết kế hệ thống điện – điện tử - Lựa chọn thông số vi điều khiển, các mô đun công suất và cảm biến. - Lựa chọn các cảm biến của robot. - Lựa chọn các loại acquy có công suất phù hợp. d) Xây dựng giải thuật điều khiển 86 CHUYỂN ĐỔI SỐ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA - Thiết kế giải thuật di chuyển trên bộ điều khiển căn cứ trên mặt bằng cụ thể, mặt bằng 112m NMTĐ Sơn La. - Xây dựng phần mềm và chương trình điều khiển các cơ cấu cảm biến, camera, thiết bị đo trên robot để thu thập dữ liệu. e) Lập trình Lập trình trên máy tính và vi điều khiển • Lập trình giao diện - Lập trình giải thuật cập nhật vẽ bản đồ số, định vị các vị trí mà robot cần thực hiện kiểm tra thiết bị. • Lập trình vi điều khiển trên robot - Lập trình điều khiển robot tự động di chuyển, cập nhật bản đồ ... Có khả năng khóa 1 giám sát 1 tổ máy bất kỳ. - Thu thập các dữ liệu gửi về máy tính chủ. f) Thực nghiệm và đánh giá kết quả - Tiến hành thực nghiệm chạy thử. - Sau khi chạy bằng đạt yêu cầu sẽ triển khai tại hiện trường. Cài đặt tự động để robot làm việc theo các chức năng đã được lập trình. - Đưa robot vào vận hành giám sát 03 tổ máy tại cao trình 112m NMTĐ Sơn La. II. Kết quả đạt được. Hoàn thiện Robot tự động giám sát vận hành với các thông số sau: Khối lượng robot ước tính: 100 (kg). - Khối lượng các thiết bị thu thập dữ liệu mang theo: dự kiến 10 (kg). - Vận tốc di chuyển tối đa: 0.7 (m/s). Tốc độ di chuyển hiện tại đang cài đặt 0,3 m/s. - Thời gian làm việc làm việc liên tục 8h, sạc pin tự động, thời gian sạc đầy pin 4h. - Khả năng làm việc: 24/24 (giờ). - Robot giá ...