移動機器人在變電站設備巡檢系統中的應用研究

趙朝陽

摘要：機器人的出現給各行業的生產和管理都帶來了很多便利，其應用領域也非常廣，在變電站設備巡檢系統中使用，能夠有效提高設備運行的安全性，實現無人值班管理，本文講述了移動機器人在變電站巡視中的應用。

關鍵詞：移動機器人;變電站設備巡檢系統;應用

一、變電站設備巡檢方式

當前變電站設備巡檢中最常見的巡檢方式是就地人工巡檢和遠程監視。在地人工巡檢受限于人員素質及手寫記錄方式經常出現發現故障不及時，消息記錄不精確等現象，無法保證變電站的供電質量，滿足不了逐漸變高的要求。隨著科技的發展，有很多的變電站增設了“第五遙”（遙視）功能，所謂遙視，就是通過在變電站內的各個角落安裝各種探頭以及攝像機來完成的。這種巡檢方式能夠實現遠程監視，可以查看到具體的畫面、聲音，并且能進行遠距離的信息傳送，但是僅限于能夠將多媒體的信息進行上傳，無法實行任何的處理操作，且CCD的視野是有限的、網絡通信帶寬也是有限的，這些限制也會讓遠程監視的推廣和使用受到一定的影響。

（一）機器人巡檢系統（變電站）

這是一個復合型系統，里面包含的內容較多，有機電一體化技術、電磁兼容技術、多傳感器融合技術、導航及行為規劃技術、安防技術、機器人視覺技術、以及穩定的無線傳輸技術，將這些技術集中融合，通過系統智能遙控或人員遙控的方式對變電站外的一次設備進行檢查。省去了人員檢查，能夠自主的對圖像進行分析和情況判斷，自主的找出電力設備存在的異常情況和分析出問題，能夠滿足無人值班的需求，提供了有效可靠的技術檢測手段，能夠有效增強電網的質量，讓其能夠順利的運行。其中基站控制系統層由監控計算機系統、交換機以及相應的無線通訊設備組成。監控主站系統通常都是使用Windows系統，采用C#面向對象編程語言開發設計，能夠為操作者提供方便的操作界面，實現界面間的交互，以實現監測的功能，能夠為機器人提供命令指示讓機器人完成相關操作，為機器人的運行提供環境的信息，能夠將機器人巡檢時搜集到的信息進行分析和儲存，方便對設備情況的掌握和了解，還設有專家診斷的功能，能夠對相應的情況提出一定的處理方法。

1.基站控制系統的功能

（1）機器人遙控功能。能夠實現遠程遙控機器人的行駛路線及云臺動作進行及遠距離調焦操作攝像機、遠距離操作紅外熱像儀、對于可見光以及紅外的數據進行采集，都是通過遠程遙控來讓機器人完成巡檢工作，這些操控指令、工作等都可以簡單的使用鼠標和鍵盤來完成，操作十分簡便。

（2）自動巡視功能。是指通過在電腦中建立巡檢的任務，讓機器人能夠自動的進行和完成巡視的工作，以及對巡視數據的存儲、數據、任務的刪除、人工下發和讓機器人定時自動執行。在對機器人的任務進行建立和刪除的使用界面中，操作的人員可以自己設置好想要讓機器人巡視的時間。并在機器人在執行建立好的任務過程中下達需要去檢查的地點（即停靠點），將具體的工作任務指令下達給機器人，移動機器人可以執行的任務有很多，包括：自動的云臺動作、自動紅外熱像儀的操作、自動攝像機調焦、自動可見光與紅外數據采集和自主充電。

（3）實時圖像數據監控功能。通過可見光攝像機和紅外熱像儀對變電站內的情況進行監視，能夠將數據信息以視頻的方式展現出來，加上遙控以及移動機器人的自動巡視功能，能夠讓操作人員遠程的觀看視頻畫面，查看巡視的工作情況，能夠將機器人實時檢測到的設備信息等進行及時的存儲。

（4）機器人狀態信息顯示功能。能夠實時搜集到變電所巡視機器人巡視信息并反應到后臺，讓操作人員能夠根據實時狀態更好的控制機器人進行工作，并且能夠在電子地圖上實時獲取移動機器人的所在位置。

（5）數據存儲與分析功能。把機器人運行所需要的所有信息進行儲存和分析，如機器人運行時的電子地圖信息、執行任務管理的信息、任務工作系統信息和對機器人巡視時記錄的數據庫信息進行保存，保存到數據庫內，并記錄下移動機器人在進行巡視時產生的工作日志以及巡視情況，為以后的情況分析和歷史查詢提供有效的數據。

（6）設備歷史溫度分析功能。能夠對變電站內的設備的溫度進行變化分析，包括歷史信息，通過和同類別設備的溫度進行對比，和設備能夠承擔的負荷以及設備的溫度，能夠在設備檢修以及對其狀態進行評估時提供有效可靠的數據，以此來完成對站內設備的運行狀態進行分析評估的功能。

（7）管理信息系統接口功能。與生產管理信息系統相聯系，將移動機器人巡檢時產生的數據上傳到管理信息系統，實現數據的共享功能。移動站系統包括主控計算機、運動控制、導航定位模塊、巡檢系統、電池、網絡通信系統、機器人機械結構等，通過這些模塊來實現對移動機器人的運動路線、行為控制、導航定位、可見光及紅外數據檢測采集、能源管理補給以及搜集設備狀態的信息上傳等功能，與基站控制系統有機結合，來實現對機器人的遙控巡視功能以及系統自動規劃巡視的功能。

2.移動站系統的功能

（1）主控計算機系統。這一系統程序在WinCE的運行基礎上加入實時多任務操作系統，通過C++進行對象編程語言的開發工作，并向主要負責導航定位信息的采集處理。通過后臺監控主要站點進行命令的控制，對移動機器人的運動軌跡和行為進行控制，同時還負責對檢測傳感器實行控制，對搜集來的設備檢測的數據進行上傳，并將移動機器人的情況和狀態信息及時的反應到主站。

（2）導航定位系統。這一系統分為導航傳感器和定位傳感器。導航傳感器是磁導航傳感器，通過對事先鋪設好的磁導航軌跡來進行跟蹤。定位傳感器則是采用RFID定位傳感器，其主要是為機器人提供定位停靠等一些位置信息的。

（3）運動控制系統。這一系統中有移動機器人的行駛機構、移動機器人的驅動電機、移動機器人的運動控制器等設備組成，通過這些設備共同完成對移動機器人的運動控制。

（4）動力系統。其包括對移動機器人的電池、電源管理器、自動充電機構等模塊，管理機器人的電量，讓其能夠長時間穩定的運行，科學的對移動機器人的電池能源進行合理的分配、管理以及自動補給。

（5）檢測采集系統。由攝像機、紅外熱成象儀、云臺（包含相應的采集和傳輸設備），通過基站的計算機主機和移動站系統的主控計算機配合，控制檢測采集系統的操作，對被監控變電所內的設備運行情況等進行數據采集及傳輸。

二、結束語

大數據時代，智能巡檢移動機器人作為新型遠端巡視方式的一種，通過計算機后臺對監測數據的實時分析，即可完成變電站的設備巡檢工作，節省了大量的人工巡檢工作。提高了巡檢的實時性和準確性，提高了變電所的安全性。

參考文獻：

[1]潘翔，艾春雨，盧玉琴.移動機器人在變電站設備巡檢系統中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016，21：97-98.

[2]黃彬，付立思.移動機器人在變電站設備巡檢系統中的應用研究[J].農業科技與裝備，2009，06：58-61.

[3]王凱.變電站巡檢機器人關鍵技術及系統的研究與實現[D].電子科技大學，2015.

[4]劉波.變電站設備銘牌識別系統設計與實現[D].電子科技大學，2013.