在能源互联网与智能电网加速建设的行业背景下，变电站智能化升级与无人化值守已成为电力系统发展的必然趋势。但在全国范围内的存量变电站中，尤其是早期投运站点及中小型站所，大量核心设备仍依赖传统机械式表计开展状态监测，例如SF6气体密度继电器、避雷器放电计数器、变压器油位计、温度计等关键装置。此类机械表计是变电站运行状态感知的核心“传感终端”，其数据读取的精准度与时效性，直接决定着电网系统安全稳定运行的底线。传统运维模式在应对这类“哑设备”时，正面临运维成本高企、作业效率低下、安全风险突出的多重行业痛点。广州莲雾科技有限公司推出的“基于WAPI低功耗卡片机的表计识别解决方案”，精准锚定上述行业难题，以创新技术路径为变电站智能化改造提供了高效、安全且具备经济性的落地方案。
一、行业背景与核心挑战：传统表计巡检的固有困境
要研判本方案的应用价值，需先深度剖析当前变电站机械表计管理的现实瓶颈，具体体现在三方面：
1、数据采集与管理的孤岛化困境：
变电站内仪表品类繁杂、规格各异且布设分散，从SF6表计到避雷器计数器，从油位计到各类开关状态指示器，它们分散在站内的各个角落。传统模式下依赖人工现场抄录数据，不仅导致数据采集的实时性、一致性缺失，还形成“数据孤岛”，难以实现与上层生产管理系统、统一物联网平台的有效对接，阻碍数据价值的深度挖掘。
图：一个高压开关室内通常有数十个表计
2、数字化改造成本高昂：
若将传统机械表计替换为内置传感器的智能表计，单台带远传功能的数字化表计采购价超1万元，加之设备采购、停电施工、系统集成等工程成本，对数量庞大、预算有限的中小型变电站而言，存在显著的经济负担，形成“不改造则效率低下，欲改造则成本高昂”的两难局面。
图：数字化表计采购成本高昂
3、人工巡检的安全与质量隐患：
人工巡检是当前主流运维手段，但存在突出弊端：一是巡检人员需频繁进入高压高危区域，人身安全风险长期存在；二是大型变电站全面巡检耗时数小时，人力成本高且效率低；三是人工读数易受光线、视角、疲劳等因素干扰，漏检、错检频发，极端天气与夜间场景下问题更为凸显，巡检质量难以保障和追溯。
图：人工巡检成本高且效率低
综上，行业亟需一种无需大规模更换现有设备、不显著增加改造成本，且能实现机械表计数据自动、精准、安全采集的解决方案。
二、解决思路：非侵入式机器视觉赋能的智能化路径
莲雾科技摒弃“硬替换”的传统逻辑，采用机器视觉技术构建“非侵入式”智能化改造路径。其核心思路为：依托先进机器视觉识别技术，为传统机械表计加装“数字眼睛”，破解数据采集瓶颈。具体而言，通过在现有表计表盘前端部署专用低功耗卡片机，模拟人工“视觉感知”动作，相机定时采集高清表盘图像，再经国产自主可控的WAPI无线网络将图像传输至边缘计算单元，由内置视觉识别算法完成图像智能分析，自动识别指针位置、刻度值、数字显示等信息，并转化为结构化数字读数。
该方案具备四大核心优势：
1、低成本：无需更换昂贵智能表计，仅需加装轻量化采集终端，大幅降低改造成本。
图：低功耗卡片机安装套件
2、非侵入：不改动原有表计的结构与接线，不影响设备正常运行，施工便捷且安全性高。
图：低功耗卡片机实际安装效果
3、高质量：AI算法可排除主观因素干扰，提供持续、稳定、准确的数据源。
图：机械表记实现数字化读数
4、易扩展：单套算法模型可适配同类多型表计，新增监测点操作便捷，为后续智能化扩展奠定基础。
图：单套算法模型可适配多种表计
本方案最终为用户提供从数据采集、传输、识别到可视化分析的一站式服务，构建起高质量、可持续的工业级数据供应链。
三、方案架构与技术实现：端到端的自主可控与高安全防护
图：方案架构示意
本方案通过“感知-传输-边缘处理”的分层协作与“WAPI+电鸿”技术，搭建集数据采集、传输、处理与分析于一体的自动化系统，实现全链路国产化自主可控，其核心架构与技术实现如下：
1、感知层：WAPI低功耗卡片机
作为前端“视觉感知终端”，该设备充分适配变电站严苛工况：一是采用轻量化结构，优化内部电路布局，可适应复杂狭小安装空间，避免遮挡表盘影响读数；二是内置大容量锂电池并搭载深度功耗控制策略，典型工况下（每日采集1次图像）续航可达5年，解决频繁换电池的运维难题；三是配备300万像素高清工业摄像头，支持自动补光，保障夜间及弱光环境下的清晰图像采集；四是采用IP67工业级防护设计，可适配室内外各类复杂场景的长期稳定运行。
图：方案实际部署场景
2、传输层：WAPI安全无线通信技术
传输层是数据安全传输的核心，方案采用我国自主可控的WAPI（无线局域网鉴别与保密基础结构）技术，其安全性远超Wi-Fi，从根源上解决电力场景无线通信面临的身份假冒与数据泄露风险，实现无线技术在电力场站智能化改造中的安全可靠应用。其核心优势为：
- 高安全性：WAPI独创“三元对等”架构，提供双向身份鉴别机制，可杜绝“伪基站”攻击与数据窃听风险，满足电力系统对网络安全的严苛要求。
- 稳定可靠性：具备高可靠无线接入能力，保障图像数据从卡片机到接入网关的流畅传输。
3、边缘层：WAPI数据接入网关
作为现场“边缘计算大脑”，网关承担承上启下的关键职能：一是支持定时任务配置，可远程触发前端卡片机图像采集，并汇聚WAPI网络回传的图像数据；二是内置高性能视觉识别算法，可实时分析表盘图像并精准读取数据，同时支持监控任务与告警阈值配置，数据异常时可即时生成告警；三是提供标准接口，可将结构化数据及告警信息上传至站端物联网平台或上级云平台，实现数据集中管理与应用。
图：算法识别读数
4、操作系统层：电鸿操作系统
方案底层适配电力行业首款自主可控物联网操作系统——电鸿操作系统，从底层构筑“本质安全”防线，保障终端系统稳定性与数据安全性，实现从芯片、网络、操作系统到应用的全链路国产化自主可控，满足国家关键信息基础设施的供应链安全诉求。
四、方案优势与价值总结
本方案基于“WAPI+电鸿”的智能物联网终端，集成轻量化硬件、机器视觉、安全无线通信与国产操作系统，构建起全栈式、自主可控、高安全且深度适配电力物联网需求的解决方案，为电力运维等关键信息基础设施提供安全稳定的连接能力。其综合优势如下：
1、经济性：以极低改造成本实现传统机械表计智能化升级，投资回报率高，适配预算敏感的中小型变电站规模化推广。
2、高安全性：通过WAPI无线通信与电鸿操作系统，构建端到端高安全防护体系，化解无线技术在电力工控场景的应用顾虑。
3、高可靠性：工业级硬件设计、超长续航能力与稳定识别算法，保障系统全周期稳定运行。
4、便捷高效：实施过程即插即用，无需停电或大规模施工；运维阶段实现无人化自动巡检，大幅提升工作效率并降低安全风险。
5、数据驱动：将人工抄录的模拟信息转化为可追溯、可分析的数字信息，为变电站的状态检修、预测性维护与智能化决策提供坚实数据支撑。
五、应用案例与未来展望
某220KV变电站改造案例是本方案成功落地的典型范例。该站改造前依赖人工每日现场巡查、手动记录数据，存在前述所有行业痛点。部署本方案后，系统可自动完成表计图像采集、识别与数据上传，巡检人员无需每日进入高危区域，既彻底消除人身安全风险，又将工作人员从重复低效劳动中解放，转而聚焦设备状态分析、故障处理等高价值工作；同时，智能读数的准确性与一致性大幅提升，为电网精细化管理筑牢数据根基。
展望未来，伴随人工智能与物联网技术的持续演进，此类机器视觉解决方案的应用场景将持续拓展，可从变电站延伸至发电厂、石油化工、水利枢纽等所有涉及机械表计监控的工业领域。莲雾科技的该方案为传统工业设施数字化转型升级提供了可复制、可推广的实践范本，标志着行业正迈入以“智慧之眼”守护工业安全的全新阶段。
关于莲雾科技
广州莲雾科技有限公司成立于2016年，是一家专注于物联网领域的高新技术企业，是WAPI产业联盟会员单位。作为行业领先的解决方案提供商之一，莲雾科技的产品和服务涵盖了物联网云平台、智能通信网关、各类专用传感器和执行器、行业应用解决方案等方面。公司于2018年和2021年连续两次被认定为高新技术企业。
莲雾科技坚持以客户需求为导向，提供针对不同行业特点的定制化服务。公司拥有一支技术实力强大的研发团队和专业的售后服务团队，产品已广泛应用于数字电力、数字工业、数字农业、资产管理等领域，在市场上赢得了广泛的认可和信任。
（本文由广州莲雾科技有限公司供稿）
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