運(yùn)營商機(jī)房巡檢機(jī)器人流程自動化技術(shù)研究

（CWW）運(yùn)營商通信機(jī)房作為通信傳輸?shù)臉屑~，其安全可靠的運(yùn)行至關(guān)重要，設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定、安全的電氣設(shè)備檢測系統(tǒng)是當(dāng)前運(yùn)維管理部門的訴求和痛點(diǎn)。通信機(jī)房內(nèi)數(shù)量龐大的配電設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是巡檢的重點(diǎn)目標(biāo)，為保證配電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，周期性的例行巡檢和特殊天氣時候的特檢非常必要，巡檢的主要任務(wù)有通信設(shè)備的外觀、溫度、噪聲狀況巡視，以及眾多儀表的數(shù)據(jù)記錄。巡檢任務(wù)量大，目前主要方式為人工巡檢，巡檢效果因人而異，與巡檢人員對設(shè)備的了解、人員的責(zé)任心等有很大關(guān)系，還存在一定危險性。

因此，急需打造面向RPA（Robotic Process Automation）應(yīng)用的一體化智能視覺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)視覺檢測技術(shù)對電氣設(shè)備關(guān)鍵零部件圖像進(jìn)行實(shí)時分析，判別設(shè)備零部件的狀態(tài)與關(guān)鍵參數(shù)變化，并結(jié)合5G的高帶寬、低時延、高并發(fā)特性，以5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“云-端”高分辨率圖像傳輸和智能控制，持續(xù)提高協(xié)同運(yùn)營水平，保證電信運(yùn)營企業(yè)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

RPA機(jī)器人流程自動化是能夠代替或者協(xié)助人類在計(jì)算機(jī)、RPA手機(jī)等數(shù)字化設(shè)備中完成重復(fù)性工作與任務(wù)的技術(shù)，可以協(xié)助人類完成大量“規(guī)則較為固定、重復(fù)性較高、附加值較低”的工作。運(yùn)營商機(jī)房巡檢是一種典型的需要大量人力參與、重要性高，但重復(fù)度極高、技術(shù)含量一般的工作。通過部署面向運(yùn)營商機(jī)房的視覺巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，可以幫助電信運(yùn)營商完成重復(fù)單調(diào)的流程性工作，減少人工失誤，提高運(yùn)營效率，降低運(yùn)營成本。運(yùn)營商機(jī)房巡檢是一種典型的RPA監(jiān)視任務(wù)。RPA機(jī)器人可用來監(jiān)視關(guān)鍵的設(shè)備或系統(tǒng)，提升企業(yè)安全管理水平。通過RPA模擬客戶與設(shè)備的互動，確保系統(tǒng)環(huán)節(jié)順利進(jìn)行。若發(fā)現(xiàn)任何問題，RPA將及時報告，以電子郵件、短信、警報等形式通知相關(guān)負(fù)責(zé)人，并記錄下操作日志，確保設(shè)備系統(tǒng)正常安全運(yùn)行。

平臺構(gòu)建

RPA機(jī)器人平臺構(gòu)建

構(gòu)建面向運(yùn)營商機(jī)房設(shè)備異常檢測的智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)平臺，具有環(huán)境感知、行為控制、導(dǎo)航規(guī)劃與動態(tài)決策等功能，通過傳感器感知環(huán)境信息和自身的速度、位置、姿態(tài)等信息，處理感知信息并作出正確的決策和行為控制，最終以較優(yōu)路徑無碰撞地在環(huán)境中行走，自動完成巡檢任務(wù)。運(yùn)營商機(jī)房巡檢RPA機(jī)器人如圖1所示。

圖1 運(yùn)營商機(jī)房巡檢RPA機(jī)器人

基于ROS的雙輪差分驅(qū)動控制移動機(jī)器人平臺，融合了多種智能器件，包括可見光/熱成像攝像頭、激光雷達(dá)、避障傳感器、位姿傳感器IMU、AI超算平臺、工控機(jī)、無線網(wǎng)關(guān)、驅(qū)動器、直流無刷輪轂電機(jī)等?；赗OS的雙輪差分驅(qū)動控制移動機(jī)器人平臺共有3層：底層安裝驅(qū)動輪、萬向輪和電機(jī)，中層放置電源板、導(dǎo)航板、底層控制板、激光雷達(dá)和超算平臺，上層放置高清攝像機(jī)、煙感傳感器和顯示設(shè)備。

面向通信設(shè)備的計(jì)算機(jī)視覺檢測

工程安全審核的結(jié)果可以通過移動終端APP進(jìn)行實(shí)時查閱，通過應(yīng)用智能圖像分析和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對通信基站工程人員是否佩戴安全帽和安全帶的實(shí)時分析識別、跟蹤和審核存檔，對未佩戴安全帽和安全帶的危險行為實(shí)時告警，將報警截圖和視頻保存到數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)時間段對異常記錄和報警圖像進(jìn)行查詢點(diǎn)播。

系統(tǒng)功能

施工人員人臉識別鑒權(quán)

為了確保施工安全，在施工人員進(jìn)入工作現(xiàn)場前，必須通過工程建設(shè)APP進(jìn)行實(shí)時人臉圖像采集與身份核實(shí)，確定屬于工程建設(shè)人臉庫中的成員，才允許進(jìn)行作業(yè)。人臉識別模型采用個性化人臉模型，通過工程人員集中采集的人臉圖像搭建工程建設(shè)人臉特征庫，進(jìn)行實(shí)時人臉識別，最終反饋“通過”或“不通過”，并記錄安全鑒權(quán)結(jié)果。

基于SSD的安全帶、安全帽檢測

安全帶、安全帽檢測依賴高質(zhì)量的標(biāo)注工作，需要精細(xì)截取施工人員全身照片，標(biāo)注出安全帶、安全帽的位置回歸框，并形成四類訓(xùn)練樣本：佩戴安全帽、未佩戴安全帽、佩戴安全帶、未佩戴安全帶。運(yùn)營商機(jī)房作業(yè)人員的安全檢測流程如圖2所示，系統(tǒng)在識別過程中自動截取施工人員頭部圖像，通過SSD框架分類識別出是否佩戴安全帽；肢體圖像送入SSD分類，識別出是否佩戴安全帶。最終給出審核結(jié)論，反饋至移動終端APP前臺并進(jìn)行圖像存檔，必要時發(fā)送告警消息，以供管理人員進(jìn)行實(shí)時管控。

圖2 運(yùn)營商機(jī)房作業(yè)人員的安全檢測流程

通信及電氣設(shè)備質(zhì)量檢測實(shí)施

設(shè)備質(zhì)量檢測與自動化巡檢是工業(yè)場景最基礎(chǔ)的應(yīng)用，核心是基于計(jì)算機(jī)視覺的智能控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)。通用運(yùn)營商機(jī)房巡檢RPA機(jī)器人基于超高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)4K級以上圖像的采集，針對工業(yè)制造、大型數(shù)據(jù)中心和電氣化工程建設(shè)場景，進(jìn)行自動化設(shè)備質(zhì)量檢測和自動化巡檢。通過微小目標(biāo)識別技術(shù)，識別出施工后的通信設(shè)備是否安裝正確，是否存在異常連接、關(guān)鍵原件缺失、設(shè)備安裝錯誤等問題，視覺檢測結(jié)果可以在手機(jī)APP中查詢。

基于視覺AI的遠(yuǎn)程點(diǎn)檢

運(yùn)營商機(jī)房巡檢RPA機(jī)器人支持基于5G+AI的遠(yuǎn)程點(diǎn)檢，針對大型數(shù)據(jù)中心、大型機(jī)房、基站站點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)樞紐等工業(yè)場景，按照預(yù)先設(shè)定的周期和方法，對通信、電力、電氣等設(shè)備上的規(guī)定部位（點(diǎn)）進(jìn)行有無異常的預(yù)防性周密檢查，通過拍攝設(shè)備高清圖片，結(jié)合目標(biāo)檢測框架SSD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異常分類識別，以使設(shè)備的隱患和缺陷能夠得到早期發(fā)現(xiàn)、早期預(yù)防、早期處理。尤其在AR技術(shù)飛速發(fā)展的今天，實(shí)現(xiàn)基于5G高速網(wǎng)絡(luò)和超高清視頻流（4K以上）的遠(yuǎn)程視頻點(diǎn)檢，可以幫助工業(yè)管理人員足不出戶完成點(diǎn)檢工作，提升工作效率。巡檢機(jī)器人視覺檢測體系如圖3所示。

圖3 巡檢機(jī)器人視覺檢測體系

系統(tǒng)應(yīng)用

本文介紹的面向電信運(yùn)營商機(jī)房巡檢的RPA機(jī)器人系統(tǒng)，可以根據(jù)運(yùn)營商機(jī)房巡檢場景的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)定制化功能。機(jī)器人搭載視覺感知設(shè)備，如熱成像相機(jī)、煙感探測器等，按照巡檢要求進(jìn)行例行機(jī)房巡檢，自動完成檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)問題并發(fā)出告警。該系統(tǒng)突出了5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用以及先進(jìn)計(jì)算機(jī)視覺AI技術(shù)的引入，能有效解決巡檢中存在的問題，達(dá)到精準(zhǔn)、安全、可靠的要求。

運(yùn)營效率提升

項(xiàng)目自2020年1月應(yīng)用以來，單位巡檢投資成本大幅下降，累計(jì)安全巡檢運(yùn)營成本費(fèi)用下降32%，其中人工費(fèi)下降88%、設(shè)備折舊費(fèi)用下降51%、交通費(fèi)下降39%、監(jiān)控運(yùn)營費(fèi)下降90%，覆蓋場景由成之前的12個增加到41個，實(shí)現(xiàn)安全巡檢場景大幅擴(kuò)展，機(jī)房設(shè)備巡檢覆蓋面由18%提高到77%，并加強(qiáng)對巡檢質(zhì)量的監(jiān)控考核，巡檢高質(zhì)量完成率由之前的35%提升到63%~65%的區(qū)間。

降低成本、提質(zhì)增效

該項(xiàng)目已在天津移動四大網(wǎng)絡(luò)樞紐機(jī)房正式部署和應(yīng)用，包括空港機(jī)房、網(wǎng)管機(jī)房、移通機(jī)房和曹莊機(jī)房，累計(jì)執(zhí)行巡檢作業(yè)計(jì)劃104輪次，工作時長達(dá)2萬小時（單次巡檢20小時），每次執(zhí)行任務(wù)均在4000平米的室內(nèi)空間進(jìn)行智能缺陷檢測，可節(jié)約人工240人天/月（每次巡檢4人，工作6小時，每月巡檢10次），可節(jié)約人工總計(jì)約2880人天/年。

同時，系統(tǒng)基于工程建設(shè)APP對120次室外5G基站工程建設(shè)進(jìn)行了合規(guī)性審查，包括是否正確佩戴安全帶、安全帽，并將施工檢測圖像進(jìn)行備案。應(yīng)用以來，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約人工50人天/月（減少監(jiān)理人工工作時間），總計(jì)節(jié)約人工600人天/年，同時可減少移動管理方的質(zhì)檢、稽核人員10人天/月（120人天/年）。

取得對外行業(yè)拓展的新突破

運(yùn)營商機(jī)房巡檢機(jī)器人項(xiàng)目是依托于中國移動集團(tuán)公司技術(shù)中臺總體規(guī)劃和2020年中國移動省級自立研發(fā)計(jì)劃進(jìn)行的完全自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新框架的提升，極大地提升了系統(tǒng)性能。目前已實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)和集團(tuán)外整體推廣，尤其在天津公司四大網(wǎng)絡(luò)樞紐機(jī)房實(shí)現(xiàn)正式部署和應(yīng)用，包括空港機(jī)房、網(wǎng)管機(jī)房、移通機(jī)房和曹莊機(jī)房，巡檢累計(jì)104輪次、時長達(dá)2萬小時，對累計(jì)4000平方米的室內(nèi)空間進(jìn)行智能缺陷檢測，同時，系統(tǒng)基于工程建設(shè)APP對120次室外5G基站工程建設(shè)進(jìn)行了合規(guī)性審查，包括是否正確佩戴安全帶、安全帽，獲得廣泛好評。

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