變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)

唐豪　饒正科　肖軍

摘? 要：隨著變電站無人值班改造和智能化建設(shè)需求不斷增加，對變電站設(shè)備的巡檢工作質(zhì)量要求明顯提高。設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)是對相關(guān)設(shè)備開展狀態(tài)評價的重要依據(jù)，智能巡檢機器人的應(yīng)用推進了變電站無人值守進程，提高了正常巡檢作業(yè)和管理的自動化智能水平，有效降低了勞動強度和運維成本。

關(guān)鍵詞：變電站;智能機器人;巡檢系統(tǒng)

智能機器人在變電站巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用分析，有利于促進其在變電站自動化建設(shè)中的進一步推廣應(yīng)用，進而推動無人值守變電站的建設(shè)與發(fā)展，具有十分積極的作用和意義。

1巡檢機器人

由于變電站占有一定的面積和規(guī)模，加上電力一次設(shè)備放置較為分散，難以用一個固定的機器人完成整個變電站的巡檢功能，因此變電站巡檢采用移動機器人，主要完成變電站告警信號的圖像視頻、現(xiàn)場巡視及環(huán)境信息的信息采集功能。

當前變電站逐步采用現(xiàn)場無人值守模式，變電站主控室的一次設(shè)備運行狀態(tài)等運行人員重點關(guān)注的信息，具有數(shù)量多、邏輯關(guān)系復(fù)雜等特點。由于機器人多采用功能相對有限的嵌入式控制器，單個機器人難以同時完成變電站信息采集、信息處理和功能識別等多項任務(wù)。因此，在主站增加變電站運行智能輔助系統(tǒng)，與巡檢機器人配合，高效地完成變電站的巡檢功能。

巡檢機器人主要實現(xiàn)變電站的信息實時采集及站內(nèi)巡視功能，完成一次設(shè)備巡視、紅外測溫監(jiān)測等巡視任務(wù)，并將巡視結(jié)果以視頻或圖像的形式，上送至主站的變電站運行智能輔助系統(tǒng)，方便運行人員對主控室設(shè)備的遠程監(jiān)視。

變電站運行智能輔助系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集模塊，獲得巡檢機器人上傳的硬壓板、視頻和環(huán)境等有效信息后，進一步調(diào)用專家系統(tǒng)對巡檢信息進行識別、推理和分析，并經(jīng)智能告警輸出模塊，將告警信息分析簡報、設(shè)備運行狀態(tài)確認信息回傳到主控制室，同時也將變電站內(nèi)的實時運行狀態(tài)推送至運行人員。

2變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

2.1數(shù)據(jù)中心

（1）缺陷管理。缺陷管理可以查看各個編組站點的缺陷信息，包括缺陷狀態(tài)、缺陷等級、審核狀態(tài)等。（2）對比分析。對比分析功能實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)的對比分析，并以圖表的形式展示結(jié)果。可供對比的數(shù)據(jù)包括機器人和變電站不同時段的運行數(shù)據(jù)和不同設(shè)備同一時間的運行數(shù)據(jù)等，對比分析功能是分析變電站以及機器人運行狀態(tài)的重要參考，通過分析數(shù)據(jù)的變化趨勢可以及時查找變電站和機器人運行中存在的問題，并提早進行維護。

2.2驅(qū)動方式的選擇

通過對比已有巡檢機器人的幾種驅(qū)動方式，結(jié)合現(xiàn)場運行情況可以看出，采用四輪四驅(qū)方式的巡檢機器人在原地轉(zhuǎn)向過程中對輪胎的磨損特別嚴重，會直接導(dǎo)致巡檢機器人出現(xiàn)定位偏移而脫軌。因此，在進行巡檢機器人設(shè)計時，應(yīng)盡量采用四輪八驅(qū)的方式，優(yōu)化動力學(xué)控制模型，提升巡檢機器人在復(fù)雜路況下的運動控制性能，解決巡檢機器人運動控制系統(tǒng)的魯棒性和舒適性問題，減少機器人在轉(zhuǎn)彎或原地調(diào)頭過程中輪胎與地面的摩擦，減緩機器人輪胎的磨損速度，提高機器人的可靠運行時間。

2.3基站控制系統(tǒng)層

機器人遙控。在機器人的實際應(yīng)用過程中，可以利用遙控來對機器人進行遠程的控制，對于機器人的行駛或者是攝像機調(diào)焦等一系列的操作，都可以利用機器人遙控來實現(xiàn)，主要是利用鍵盤或者是鼠標來完成。

自動巡視。智能機器人的巡檢系統(tǒng)在實際的運用過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的自動巡視，主要執(zhí)行的任務(wù)包括自動云臺動作、自動攝像機調(diào)焦、自動紅外熱像儀的操作以及自主充電和紅外數(shù)據(jù)的采集等等。

實時圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控。智能機器人的巡檢系統(tǒng)當中可以對可見光攝像機以及紅外熱像儀進行實時視頻顯示，主要是為了能夠更好的配合遙控以及自動巡檢功能，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)操作人員在后臺對其進行巡視和監(jiān)督，方便檢測數(shù)據(jù)的詳細記錄。

機器人狀態(tài)信息顯示。可以實時的對機器人的內(nèi)部狀態(tài)信息進行有效的后臺顯示和監(jiān)督，能夠通過這些信息的反饋，及時的了解到機器人的實際運行狀態(tài)，不僅能夠方便對機器人的巡檢控制，而且能夠通過電子地圖上的位置顯示，輕而易舉的找到機器人的實際位置所在點。

2.4移動站系統(tǒng)層

主控計算機系統(tǒng)。在智能機器人的實際應(yīng)用過程中，少不了主控計算機系統(tǒng)的應(yīng)用，主控計算機系統(tǒng)程度主要是采用WinCE嵌入式對其實時全方位、多功能的操作，由C++面向?qū)ο髞磉M行語言的開發(fā)編程，其自身的主要目的是為了能夠負責導(dǎo)航的定位信息的采集以及處理等等。而在實際的操作過程中，根據(jù)監(jiān)控主站下達的控制命令，不僅能夠?qū)C器人的詳細運動軌跡形成一種良好的控制，而且能夠有效的控制和檢測機器人的傳感器，這樣能夠方便其自身對數(shù)據(jù)進行檢測、采集以及上傳等等，并且能夠?qū)C器人自身的狀態(tài)信息也一并上傳記錄。導(dǎo)航定位系統(tǒng)。導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要是由導(dǎo)航傳感器和定位傳感器兩個部分兩組成的，導(dǎo)航傳感器主要是磁導(dǎo)航傳感器，能夠切實有效的跟蹤地面之前鋪設(shè)的相關(guān)磁導(dǎo)航運行軌跡，來最終實現(xiàn)導(dǎo)航的定位;而定位傳感器主要是采用RFID的定位傳感器來進行實際的操作，能夠切實有效的為機器人提供定位、停靠以及其它的位置信息。運動控制系統(tǒng)。運動控制系統(tǒng)是移動站系統(tǒng)層當中必不可少的一部分，可以直接對機器人的行駛機構(gòu)、驅(qū)動電機以及運動控制器等等設(shè)備形成切實有效的控制，從而掌握和實現(xiàn)對機器人的運動控制。動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)主要包括電池、電源管理器等等，主要是為了能夠長久的為機器人提供能夠運行的基礎(chǔ)能力，而動力系統(tǒng)主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)電池的合理分配和管理等等。

2.5實時數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)的應(yīng)用

變電站設(shè)備溫度的變化主要是根據(jù)自身的負荷運行情況來發(fā)生相應(yīng)改變的，若是溫度變化過大，則勢必會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)提前老化現(xiàn)象。因此，要想規(guī)避這些問題的發(fā)生，就要將實時數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)有效的引入到巡檢機器人系統(tǒng)中，進以通過兩跳曲線的變化來判斷變電設(shè)備溫度，看其是否處于長期負荷運行狀態(tài)下，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要立即做出調(diào)整，以便可以降低設(shè)備故障，實現(xiàn)變電站的安全穩(wěn)定運行。同時，在巡檢機器人實際工作時，要將其與變電站的運行管理M1S系統(tǒng)進行有效的關(guān)聯(lián)，這樣后臺操作人員直接通過便點運行管理系統(tǒng)所顯示的異常數(shù)據(jù)，就能夠?qū)栴}設(shè)備進行及時的檢修和維護，不僅縮短了變電站的巡檢周期，提高了巡檢效率，而且對于變電站整體管理水平的提升也有著很大的促進作用。

結(jié)論

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，機器人替代人工已成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，機器人將成為未來電網(wǎng)發(fā)展中不可或缺的角色。但現(xiàn)階段變電站智能巡檢機器人在實際應(yīng)用中還存在各種軟、硬件方面的問題，通過在實際應(yīng)用中不斷總結(jié)、摸索，對智能巡檢機器人的導(dǎo)航方式、定位精度、路徑規(guī)劃算法、硬件設(shè)計等方面進行優(yōu)化、改進，提升巡檢機器人在復(fù)雜環(huán)境下的自適應(yīng)能力，提高其自主運行過程中的穩(wěn)定性、可靠性、精確性，為變電站的智能化運維提供可靠的技術(shù)手段。

參考文獻

[1]? 許湘明，宋暉.變電站機器人視覺伺服系統(tǒng)研究[J].西南科技大學(xué)學(xué)報，2019，26（4）：61-65.

[2]? 魯守銀，錢慶林，張斌，等.變電站巡檢機器人的研制[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，30（13）：94-98.

[3]? 徐慶峰，夏石偉，何碧靜.變電站智能巡視機器人系統(tǒng)的運維分析[J].浙江電力，2019，33（5）：30-32.