變電站智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用探討

黃強(qiáng)

摘要：智能機(jī)器人在變電站的日常運(yùn)維中應(yīng)加強(qiáng)功能，掌握躲避障礙、生成圖譜以及自主充電的功能，同時(shí)應(yīng)對(duì)機(jī)器人定期清潔、靈活運(yùn)用，不段提高變電站的工作效率。本文主要對(duì)變電站智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：變電站;巡檢機(jī)器人;具體應(yīng)用

引言

我國(guó)變電站巡檢機(jī)器人的起步相對(duì)較晚，但是經(jīng)過科研人員的研究與分析，使得變電站巡檢機(jī)器人在具體的發(fā)展相對(duì)較快，也較為順利，部分技術(shù)，如模式識(shí)別、導(dǎo)航定位和智能分析等技術(shù)，已經(jīng)取得國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)變電站巡檢機(jī)器人的普及具有積極意義。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)諸多電力企業(yè)均對(duì)變電站巡檢機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行利用，并將其與其他技術(shù)相融合，形成了智能型系統(tǒng)，如視覺模式識(shí)別、多傳感器融合等技術(shù)，為變電站的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

1變電站巡檢機(jī)器人的系統(tǒng)分析

變電站巡檢機(jī)器人是一種符合當(dāng)前變電站無人值守需求的重要系統(tǒng)，有效地改善了傳統(tǒng)變電站巡檢工作，能夠減少人工勞作強(qiáng)度，并提高巡檢效率，符合變電站發(fā)展需求。在具體系統(tǒng)構(gòu)建中，所涉及的內(nèi)容包括移動(dòng)站和基站。其中，移動(dòng)站是實(shí)現(xiàn)巡檢的關(guān)鍵，主要有移動(dòng)車體、移動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、信息傳遞系統(tǒng)。在工作過程中，由移動(dòng)站實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電氣設(shè)備信息的采集，并借助通信系統(tǒng)，將所采集的數(shù)據(jù)信息傳遞到基站。基站則包括監(jiān)控主站、網(wǎng)絡(luò)集線器、交換主機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備，它不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的分析，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)站的管理和控制等，其對(duì)巡檢機(jī)器人的有效運(yùn)行具有積極作用。在巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，需要保障巡檢機(jī)器人具備合理的巡檢方式，其中選件方式可分為全自主定時(shí)巡檢和遠(yuǎn)程遙控巡檢。每種巡檢方式均具備其相應(yīng)的特點(diǎn)：（1）全自主定時(shí)巡檢。這種巡檢方式是預(yù)先設(shè)定巡檢時(shí)間和巡檢線路，待達(dá)到預(yù)定時(shí)間后，巡檢機(jī)器人則可按照預(yù)定設(shè)計(jì)的軌跡進(jìn)行巡檢。當(dāng)巡檢機(jī)器人精確地停靠在預(yù)先設(shè)定的位置后，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的檢測(cè)，并傳輸設(shè)備的狀態(tài)信息。巡檢完成后，機(jī)器人自動(dòng)回到充電室充電。（2）遠(yuǎn)程遙控巡檢。遠(yuǎn)程遙控巡檢是借助鼠標(biāo)或鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，使之脫離預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡，并達(dá)到目標(biāo)位置。可借助調(diào)整云臺(tái)、可見光和紅外攝像儀等實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控巡檢。2種巡檢方式各自有各自的優(yōu)勢(shì)，通常情況下聯(lián)合使用。在特殊情況下需要對(duì)特定設(shè)備進(jìn)行巡檢時(shí)，則使用遠(yuǎn)程遙控巡檢，通常選擇全自主定時(shí)巡檢。從而保障變電站巡檢機(jī)器人的功能性與可靠性，降低電氣設(shè)備的安全隱患，實(shí)現(xiàn)變電站的整體服務(wù)能力提升。

2變電站智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用

2.1加強(qiáng)功能，定期清潔

智能機(jī)器人在變電站的主要工作是巡檢，即巡視及檢查。巡檢工作的重點(diǎn)在于要勤、要細(xì)、要全面。所以要求變電站的智能機(jī)器人要具有可視化功能，不僅能在夜晚進(jìn)行巡檢工作，還能對(duì)檢查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納，完全滿足工作要求。智能機(jī)器人的可視化功能主要分兩部分：在可見光下巡視和夜晚的紅外測(cè)溫。除了對(duì)機(jī)器人的可視化功能進(jìn)行加強(qiáng)以外，要組織運(yùn)維人員定期對(duì)機(jī)器人的攝像頭及站內(nèi)表計(jì)表面進(jìn)行清潔維護(hù)，保證數(shù)據(jù)讀取清晰可靠。

2.2躲避障礙，自主充電

智能機(jī)器人一般采用激光視覺傳感器或超聲檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航及路線選擇，保證機(jī)器人在工作環(huán)境下不因撞擊障礙物受損。激光視覺傳感器是指機(jī)器人能通過激光來導(dǎo)航、定位及躲避障礙;超聲檢測(cè)系統(tǒng)是指機(jī)器人能通過發(fā)射超聲波鎖定障礙物，如果行進(jìn)中遇到難以躲避的障礙物，機(jī)器人會(huì)向后臺(tái)控制中心發(fā)出信號(hào)，控制人員來清理障礙物。這樣的系統(tǒng)不僅能夠使機(jī)器人在投入工作時(shí)有效避開各種障礙，還不需要建設(shè)特殊的機(jī)器人通道。另外，對(duì)于機(jī)器人避障功能可以進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，將目前機(jī)器人遇到障礙停留在原地的現(xiàn)象改為遇障后重新規(guī)劃巡視路線，默認(rèn)目前巡視路線有工作圍欄自行選擇其他路線繼續(xù)執(zhí)行巡視任務(wù);對(duì)于機(jī)器人的電力續(xù)航問題，可以安裝自主充電裝置，在電量低于設(shè)定值時(shí)，機(jī)器人可以自主充電。

2.3生成圖譜，提高效率

在變電站的日常運(yùn)維中，智能機(jī)器人除了具有巡檢的功能性之外，還具有周期性，這種周期性是人為設(shè)定的，通過對(duì)智能機(jī)器人設(shè)置定時(shí)任務(wù)，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性采集。例如，某一變電站將任務(wù)分為四個(gè)區(qū)域，任務(wù)周期設(shè)置為一天，每個(gè)區(qū)域的智能機(jī)器人在白天進(jìn)行可見光巡視，通過對(duì)油位計(jì)、溫度表、電流表及計(jì)數(shù)器等進(jìn)行拍攝捕捉，形成可見光圖譜;其在夜晚進(jìn)行紅外測(cè)溫任務(wù)，如在不同設(shè)備的不同位置設(shè)置檢查點(diǎn)，全方位進(jìn)行紅外監(jiān)測(cè)，也要形成相應(yīng)的紅外圖譜。對(duì)于傳統(tǒng)的人工巡視，智能機(jī)器人的應(yīng)用無疑帶來了很多便利，不僅能把運(yùn)維人員的雙手從采集及整理數(shù)據(jù)中解放出來，還能增加數(shù)據(jù)的可靠性，提高了運(yùn)維工作的效率，也提升了工作的質(zhì)量。

2.4靈活運(yùn)用，缺陷跟蹤

針對(duì)變電站出現(xiàn)的問題應(yīng)將智能機(jī)器人靈活運(yùn)用，充分發(fā)揮其在實(shí)際工作中的作用。目前變電站機(jī)器人的圖像識(shí)別功能只能通過后臺(tái)系統(tǒng)界面查看，如果現(xiàn)場(chǎng)需要使用機(jī)器人對(duì)某設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，就無法在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看數(shù)據(jù)及分析報(bào)告，可以在機(jī)器人本體安裝觸摸型顯示屏，就像手機(jī)屏幕一樣實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)查閱;另外對(duì)于機(jī)器人巡視發(fā)現(xiàn)的異常或數(shù)據(jù)識(shí)別誤差引起的異常報(bào)告信息，目前只能通過后臺(tái)系統(tǒng)查閱，還無法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)的數(shù)據(jù)在線告警或提示，可以增加機(jī)器人實(shí)施巡視數(shù)據(jù)異常告警傳送到指定的手機(jī)或移動(dòng)端平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控;對(duì)某些故障問題進(jìn)行處理時(shí)，可以在壓力表旁派遣機(jī)器人，對(duì)缺陷進(jìn)行跟蹤，查看壓力的實(shí)時(shí)情況及設(shè)備的壓力變化等，使維修人員能清晰準(zhǔn)確的看到該設(shè)備壓力的實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)，針對(duì)變化掌控維修進(jìn)度，既增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可觀性，也減少了人力物力的浪費(fèi)，提升問題處理速度，為設(shè)備的維修匯報(bào)總結(jié)工作提供數(shù)據(jù)，充分利用機(jī)器人解放人力，提高工作效率。

3發(fā)展趨勢(shì)

變電站巡檢機(jī)器人未來發(fā)展重點(diǎn)將會(huì)集中在以下幾個(gè)方面。（1）小型化、輕量化：目前機(jī)器人在變電站巡檢道路上因體積較大引起的移動(dòng)或轉(zhuǎn)向不靈活，影響探測(cè)效率。小型化的機(jī)器人本體設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一個(gè)趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)一些公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)率先開發(fā)了幾款小型的巡檢機(jī)器人。機(jī)器人擁有小型化的本體，減輕了自身的重量，功耗降低，機(jī)動(dòng)性增強(qiáng)，具有更加良好的環(huán)境適應(yīng)能力，同時(shí)也節(jié)約了研發(fā)的成本。（2）激光和視覺SLAM導(dǎo)航相結(jié)合，各取其優(yōu)勢(shì)處，在弱光環(huán)境下使用激光SLAM進(jìn)行輔助，同時(shí)VSLAM在強(qiáng)光范圍獲取豐富的紋理信息為激光SLAM提供點(diǎn)云匹配。（3）不停車巡檢：目前機(jī)器人的巡檢過程為停車巡檢，其一般需要以下幾個(gè)步驟。走到預(yù)位置，調(diào)整攝像頭位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完成后走到下一位置。這一個(gè)過程無疑在整個(gè)變電站設(shè)備巡檢中浪費(fèi)了大量的停車采集圖像的時(shí)間。若要不停車巡檢，則需解決巡檢機(jī)器人行進(jìn)過程中因云臺(tái)抖動(dòng)造成目標(biāo)圖像失真模糊、障礙物難以捕捉等問題。這一改進(jìn)方法具體解決方案可以通過改進(jìn)圖像識(shí)別算法的研究以及增加車輛本體避震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來減小車輛移動(dòng)、震動(dòng)對(duì)圖像攝取的影響。

結(jié)束語

綜上所述，變電站設(shè)備是保障變電站穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，其容易受到多種因素的影響而處于不良狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的安全性問題，甚至威脅變電站的功能性與可靠性。而變電站巡視機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)則可代替人工巡檢的方式，其具有極高的效率，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡檢，對(duì)提高設(shè)備穩(wěn)定性具有積極意義。基于此，本文展開對(duì)巡檢機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的分析，旨在推動(dòng)變電站的服務(wù)能力，為相關(guān)人員提供參考。

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