智能巡檢機(jī)器人在變電運(yùn)行中的應(yīng)用

程磊

【摘 ?要】變電站設(shè)備的正常工作關(guān)系到整個(gè)電站的安全生產(chǎn)和可靠運(yùn)行，因此需要工作人員每天定期對(duì)電站運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行巡檢，采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)分析。由于工作量較大，工作人員的技術(shù)水平良莠不齊，對(duì)工作的認(rèn)真程度也各不相同，變電站的日常巡檢維護(hù)不能得到充分的保障，一旦沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況并解決掉，就可能造成巨大的損失。為了解決此類問題，變電站巡檢機(jī)器人的研究與應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)此，文章就智能巡檢機(jī)器人在變電運(yùn)行中應(yīng)用的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡要的分析。

【關(guān)鍵詞】智能巡檢機(jī)器人;變電運(yùn)行;應(yīng)用

1引言

當(dāng)前智能機(jī)器人的科技越來越發(fā)達(dá)，使用機(jī)器人來部分或者完全的代替人工進(jìn)行設(shè)備巡檢，已經(jīng)成為未來變電站的趨勢。通過在變電站使用巡檢機(jī)器人，可以更加可靠的對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行巡檢，并且通過系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)分析，可以讓運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)更加的了解，進(jìn)而減少設(shè)備發(fā)生事故的可能性。

2智能巡檢機(jī)器人技術(shù)分析

2.1使用目的

智能巡檢機(jī)器人一般用在室外變電站，由機(jī)器人攜帶熱像儀、拾音器等設(shè)備，通過自控或者是遙控等方法，根據(jù)規(guī)定程序進(jìn)行變電站的巡檢，完成紅外檢測、設(shè)備熱缺陷甄別等工作內(nèi)容，輔助人工實(shí)現(xiàn)變電站的巡檢。

2.2任務(wù)設(shè)定

變電站調(diào)度監(jiān)控工作者可通過調(diào)控中心向智能巡檢機(jī)器人發(fā)布任務(wù)，同時(shí)變電站運(yùn)維工作者也可通過無人站主控室實(shí)現(xiàn)任務(wù)的發(fā)布，任務(wù)可以提前預(yù)先設(shè)定，也能臨時(shí)發(fā)布。而智能巡檢機(jī)器人在接受任務(wù)之后，就可以自動(dòng)自主完成變電站巡檢，通過激光傳感器可以精確抵達(dá)預(yù)定位置，借助高分辨率相機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度與壓力表等內(nèi)容的圖像識(shí)別，從而及時(shí)、有效采集相關(guān)裝置的數(shù)據(jù)信息，最后把數(shù)據(jù)信息以無線網(wǎng)的模式傳輸至大數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)應(yīng)平臺(tái)內(nèi)，并且得出詳細(xì)的分析報(bào)告，對(duì)于變電站內(nèi)存有的安全隱患可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)解除，從而保證變電站可以穩(wěn)定運(yùn)行。

3智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)

3.1智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)總體框架

3.1.1智能機(jī)器人系統(tǒng)總體框架概述

智能巡檢機(jī)器人的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)主要采取的是分層式，主要分為兩層：基站系統(tǒng)層（機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)）和移動(dòng)站系統(tǒng)層（機(jī)器人本體）。

3.1.2智能機(jī)器人硬件和軟件框架

基站的系統(tǒng)層的主要組成部分是后臺(tái)工程機(jī)、網(wǎng)絡(luò)集線器（HUB）、無線通訊涉筆和基站導(dǎo)航定位規(guī)劃系統(tǒng)等。后臺(tái)工程機(jī)系統(tǒng)主要是基于Windows系統(tǒng)，采用的是C++編程語言，其主要提供的功能是：為操作人員提供操作交互界面、監(jiān)控機(jī)器人的各項(xiàng)狀態(tài)信息、規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線。移動(dòng)站系統(tǒng)層主要分為移動(dòng)本體和控制檢測系統(tǒng)兩個(gè)大模塊，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制、RFID采集、移動(dòng)站導(dǎo)航定位、云臺(tái)控制、可見光圖像采集等功能。移動(dòng)站控制程序是基于WINCE操作系統(tǒng)的，采用的是C++編程語言，其主要的功能是采集處理導(dǎo)航定位信息，根據(jù)后臺(tái)工程機(jī)的控制命令來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，上傳機(jī)器人的狀態(tài)信息以及機(jī)器人采集的可見光圖像、紅外測溫圖像和聲音等數(shù)據(jù)?；竞鸵苿?dòng)站采用無線通信來進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，完成數(shù)據(jù)的傳輸和對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程遙控。整個(gè)系統(tǒng)可以介入到電力系統(tǒng)內(nèi)部生產(chǎn)專用的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和數(shù)據(jù)交換。

3.2機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的軟件控制系統(tǒng)

機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的軟件控制系統(tǒng)，可以分為三個(gè)部分：基站軟件系統(tǒng);移動(dòng)站軟件系統(tǒng);微型嵌入式軟件系統(tǒng)。這些系統(tǒng)分工協(xié)作，共同完成整套的巡檢任務(wù)。其中的移動(dòng)站系統(tǒng)與其他兩個(gè)系統(tǒng)之間均有交互，自身內(nèi)部也有與第三方協(xié)作的模塊，這種高度禍合性使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中被迫做出一些拖鞋，以維護(hù)整個(gè)項(xiàng)目的可擴(kuò)展性。在這套控制系統(tǒng)中，嚴(yán)格的來說是一個(gè)具有很強(qiáng)實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。具有表現(xiàn)在系統(tǒng)接受到數(shù)據(jù)后對(duì)其的處理方式是，比如：把該數(shù)據(jù)當(dāng)做狀態(tài)量進(jìn)行展示，或當(dāng)做事件對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，同時(shí)，基站系統(tǒng)也是控制中心，直接給其他兩大系統(tǒng)下達(dá)指令。

4智能巡檢機(jī)器人在變電運(yùn)行中的應(yīng)用

4.1具體應(yīng)用

以某變電站作為研究對(duì)象，此變電站已經(jīng)是無人值守模式。過去的有人值守模式中，每個(gè)變電站的正常上班人數(shù)是3人，無人值守模式之后，每值上班的人數(shù)是8人，負(fù)責(zé)的是保定地區(qū)4座500kV的變電站。并且由于變電站運(yùn)維一體化的結(jié)構(gòu)，變電站的維護(hù)工作增加了一百多項(xiàng)，使得值班人員的工作量大大增加。變電站內(nèi)的巡檢工作是運(yùn)維工作的核心。其中包括對(duì)站內(nèi)各個(gè)設(shè)備的測溫、每天一次的巡檢工作。使用機(jī)器人巡檢系統(tǒng)代替人工進(jìn)行巡視的時(shí)候，可以大大對(duì)的減少運(yùn)維人員的工作量。智能機(jī)器人在該變電站的運(yùn)行情況如下：（1）機(jī)器人的運(yùn)行速度較慢，一次性對(duì)變電站的所有設(shè)備進(jìn)行巡檢，大約需要六個(gè)小時(shí)左右。而且在巡檢完所有的設(shè)備之后，機(jī)器人餓電量所剩無幾。為了保證機(jī)器人在巡檢工作之后還能夠存留一部分電量，我們可以將變電站的全部區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)域，這樣機(jī)器人在巡檢的時(shí)候，需要進(jìn)行兩次，那么以兩天為一個(gè)期限進(jìn)行巡視，檢查各個(gè)設(shè)備的具體情況等。（2）機(jī)器人在投用之后，人工巡視也不應(yīng)該拋棄，還需要人工巡視對(duì)機(jī)器人采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。而且機(jī)器人也并不能完全的檢測出設(shè)備的全部問題，例如瓷瓶裂紋等，所以人工巡視時(shí)非常必要的，作為機(jī)器人巡視的補(bǔ)充，可以合理的減少巡視的次數(shù)。（3）對(duì)于紅外測溫，機(jī)器人每周兩次對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行檢測，機(jī)器人每次都是固定的角度對(duì)設(shè)備測溫，所以還需要人工對(duì)設(shè)備進(jìn)行測溫，從而保證設(shè)備不被遺漏，目前為止站內(nèi)的人工測溫是每個(gè)月一次。（4）當(dāng)遇到危險(xiǎn)情況的時(shí)候，機(jī)器人可以代替人工對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測。而且當(dāng)天氣比較惡劣的時(shí)候，機(jī)器人也可以代替人工隨時(shí)監(jiān)測。為了更好的使機(jī)器人在變電站內(nèi)起到應(yīng)有的作用，運(yùn)維人員需要對(duì)機(jī)器人隨時(shí)進(jìn)行檢查，而且制定合理的任務(wù)，對(duì)異常情況能夠及時(shí)的進(jìn)行處理。員的效率，從而降低設(shè)備發(fā)生故障的概率，減少變電站不必要的損失，使得無人值守模式更加的安全有效。

4.2應(yīng)用的效益

4.2.1安全效益

通過在變電站對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備的溫度進(jìn)行測量，設(shè)備的儀表讀數(shù)與無人值守模式完美的結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)全站的設(shè)備監(jiān)控。巡檢機(jī)器人在變電站內(nèi)的運(yùn)行過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多次的設(shè)備發(fā)熱和其他的安全隱患，從而提升了設(shè)備的可用性，保障了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2.2經(jīng)濟(jì)效益

（1）當(dāng)前的變電站正在實(shí)施無人值守模式，另外運(yùn)維一體化模式也正在執(zhí)行，變電站的工作量也大大增加。在使用智能機(jī)器人之后，不僅可以大大的降低巡檢人員的工作量，還可以降低巡視人員麻痹大意等導(dǎo)致設(shè)備缺陷發(fā)展為事故的可能，也可以提高變電站的可靠性和安全性，也可以使得運(yùn)維人員的精力可以放在其他生產(chǎn)工作中。500kV的變電站是遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，環(huán)境比較惡劣的，在這樣惡劣的環(huán)境下，工作人員對(duì)工作的熱情大大降低，從而使得工作效率也大大降低，如果能夠采取機(jī)器人投入工作，那么可以保證對(duì)設(shè)備的高質(zhì)量巡檢工作。通過以下方式可以大大的減少工作人員的勞動(dòng)量;每天巡檢設(shè)備記錄數(shù)據(jù);當(dāng)出現(xiàn)惡劣天氣的時(shí)候，機(jī)器人可以代替人工對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測;日常對(duì)設(shè)備的測溫工作。（2）變電站機(jī)器人在運(yùn)行之后曾經(jīng)多次的發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱的故障，并且可以及時(shí)的報(bào)警，從而大大的降低了重大事故的發(fā)生，降低了變電站的經(jīng)濟(jì)損失。

5結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，深化變電站科學(xué)管理能力是未來的趨勢?；诖耍冸娬具\(yùn)維工作積極推廣與應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人，實(shí)施變電站日常巡檢工作，這樣既為變電站運(yùn)維工作提供便利性，也促進(jìn)電力行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳瑤.變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].山東大學(xué)，2015.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司）