變電站巡檢機器人應用中存在的問題分析

陳德凱 孫若峰

云南電網有限責任公司昆明供電局 云南 昆明 650000

1 機器人系統構成

機器人系統主要由移動站和基站兩部分組成。移動站包括移動車體、移動體運動控制系統和通信系統，是整個機器人系統的移動載體和信息采集控制載體；基站包括監控主站、網絡集線器或交換機以及激光打印機等部分，是移動站的監視、控制及管理中心。移動站和基站通過高帶寬的無線網絡通道連接，實現數據的遠傳和命令的遙控。

2 機器人存在的不足及解決

2.1 儀表識別能力不理想 機器人需要識別的儀表讀數有開關的SF6氣壓和機構液壓、避雷器泄漏電流、主變壓器的油位和溫度。根據現場運行情況來看，由于受到?？课恢玫南拗坪驮O備區光線的影響，機器人在儀表數據識別方面并不理想。建議對巡檢機器人和相關儀表進行車載自動抄表系統改造。車載自動抄表系統由包括抄表主機、發射天線和接收天線等的車載端與待測設備儀表兩部分組成。待測設備儀表有自己唯一的ID。機器人按一定的路線行駛，到達某一抄表區域時，發出“喚醒”信號，被喚醒的該區域的所有儀表依次向主機傳送數據。傳送完畢后，主機再喚醒下一組儀表。由于對一個區域只需發射一次“喚醒”信號，所以抄表速度會很快。同時，因為分成了不同的區域，故可較有效地避免數據的多次傳送和數據傳送沖突。

2.2 抗強電磁干擾能力不強 在大霧、細雨天氣或當空氣中水分等成分增加時，變電站電暈放電現象相應加重。如果電暈放電源和機器人車載通信系統的頻率和間距足夠接近，就會出現電磁干擾，可能導致通信中斷、回傳圖片模糊甚至不成功。上述天氣可能會出現機器人不能完成指定巡檢任務或巡檢質量下降的情況。需要改善機器人的通信能力，特別是在霧、雨等不利天氣條件下的通信能力。解決方法：，增大無線通信系統的發射功率，通過大功率發射信號保證機器人在特殊天氣下能接收到有效信號；不同頻段的信號穿越含有霧氣、水氣等雜質的能力是有所區別的，機器人調試人員可以預先測出上述不利天氣條件下的最佳通信頻段，通過減少通信中的能量損耗保證機器人在全站內無通信盲區。

2.3 部分設備的巡視受場地限制 國內變電站巡檢機器人主要采用輪式驅動，只有在較平坦的硬路面上才能行駛。鑒于絕大多數變電站在規劃設計中并沒有預留機器人巡檢通道，局部配電設備巡視會受站內一些條件限制，如避雷器緊靠圍墻使得機器人無法從中間通過，保護設備安裝于樓上使得機器人無法跨越樓梯等。在這些情況下機器人將無法充分發揮作用。這種情況下，可考慮采用固定攝像頭對機器人無法巡視的設備進行遠方巡視，即機器人與固定攝像頭配合的模式進行設備巡視。

2.4 不具備設備外表缺陷檢查功能 設備瓷瓶有裂紋、設備滲漏油是變電站常見的缺陷，但是目前巡檢機器人卻不能對此類外表信息進行判別?？赏ㄟ^計算機圖像視覺分析技術，將場景中背景和目標分離以追蹤在攝像機場景內出現的目標加以解決。視頻分析技術通過對攝像機視頻圖像進行分析，并具備對風、雨等多種背景的過濾能力。通過建立變電站設備的模型，借助計算機的高速計算能力使用各種濾波器，排除監視場景中非人為的干擾因素，準確判斷視頻圖像中的設備表面缺陷。

3 機器人推廣應用的分析

3.1 機器人監控系統結構 本文以變電站監控與操作分設模式為例，討論機器人系統布局結構。巡檢機器人系統設置各變電站分站和監控中心總站，如圖1所示。分站是巡檢機器人系統的本地后臺系統，用于對機器人進行有效的監視、控制和管理；監控中心總站是巡檢機器人系統的遠程后臺系統，通過監控中心總站可以對巡檢機器人遠程控制、管理、維護，同時可以獲取變電站巡檢機器人送來的數據。

圖1 變電站機器人系統布局

3.2 機器人導航方式選擇 變電站巡檢機器人普遍采用磁軌跡導航。該導航方式具有原理簡單可靠、抗干擾能力強等優點，但該方式下機器人不易實現自主避障，當遇到障礙物時采用停車并報警的方式，巡視靈活性尚需改善。GPS導航對GPS信號質量的要求比較高，在GPS信號不良時機器人可能會偏出軌道。建議當前機器人導航使用磁軌跡和GPS組合的導航方式，在電磁干擾小、GPS信號較好的區域使用GPS導航，而在GPS信號差的區域采用磁軌跡導航方式，實現兩種導航方式的優勢互補。

4 結語

機器人還存在一些不足，要加以解決。巡檢機器人作為新型技術檢測手段，高度符合設備巡檢發展趨勢，具有廣闊的應用前景。