輸電線路智能巡檢機器人系統的研發及應用

孔照銘

摘要：現階段隨著科技的發展進步，智能機器人的應用范圍越來越廣，逐漸能夠代替人工提供更多的智能服務，并且能夠降低危險行業的工作風險，例如，低下管道行業、電氣行業和核工業等危險行業，采用智能機器人進行巡檢工作，將相應的數據通過系統和網絡系統發送到客戶端，實現遠距離操作現場的目的。因此，探討智能巡檢機器人系統的技術設計，能夠促進巡檢系統安全平穩的運行，促進智能機器人的發展。

關鍵詞：輸電線路;智能巡檢;機器人系統;研發;應用

引言

隨著時代的進步和發展，對于電力能源需求量在不斷增加，特高壓電網建設規模在逐漸擴大，與此同時，輸電網絡變得越來越復雜，這在一定程度上促使人工地面故障巡查難度系數大大提升。采用地上人工巡檢方式常常會由于遮擋、距離等因素干擾，難以有效確定絕緣子和相關的電氣設備是否處于良好的工作狀態。如果在一些特殊的氣象環境中，通常難以正常實施人工登塔巡檢，另外，通常在一些人員活動密集區域輸電線路常常會受到外力破壞，采用人工巡檢方式根本無法及時發現輸電線路故障問題，而且不能及時制止輸電線路外力破壞問題。由此可見，輸電線路智能巡檢機器人代替人工巡檢方式的應用有著重要的意義。

1、智能巡檢機器人概述

智能巡檢機器人類型多樣，如開關室巡檢機器人、變電站巡檢機器人、廊道巡檢機器人。以廊道巡檢機器人為例，在實際應用中可以綜合管廊監控領域的各種功能，這種機器人適用于綜合管廊監控區域實時性要求較高的領域。在設計中具備模塊化設計的整體結構，在實際應用中可以根據用戶使用需求進行功能模塊擴展。該機器人的監控模塊，還具備語音結構、短信接口、報警管理和遠程控制等模塊，可以滿足用戶多方面需求。我國輸電線路具有點多面廣、地形復雜、自然環境惡劣、電力線與桿塔等長期暴露在野外的特點，使得輸電線路在使用中常常受到機械張力、電氣閃絡、材料老化等因素影響而出現斷股、磨損和腐蝕等問題。因此，在這種情況下，就必須進行輸電線路的定期巡視與檢查，及時了解和掌握輸電線路存在的各種問題，必要情況下需要更換線路。智能巡檢機器人可以在輸電線路的管理與檢查中發揮重要作用，智能機器人通過自動巡線，可以及時掌握輸電線路運行與使用情況，了解周圍環境變化等，有利于線路運行隱患等的排除。輸電線路中的智能機器人使用機電一體化系統，包含機械系統、自動控制、通信和傳感器等的融合，機械系統是智能巡檢機器人的核心技術。就我國目前智能巡檢機器人的應用來看，輸電線路中對于智能巡檢機器人的機械系統有著以下嚴格要求。

2、輸電線路智能巡檢機器人系統的研發及應用

2.1總體設計

輸電線路巡檢機器人在實際應用過程中有著良好應用效果，其系統通常由4部分構成，主要分別為本體、遠程集控中心、越障橋以及駐留巢穴。首先，在機器人本體上搭載了無線路由器和高清攝像頭，通過無線路由器在一定程度上能夠促使輸電線路巡檢機器人所獲取的巡檢信息傳輸到遠程集控中心，通過對高清攝像頭的搭載應用在一定程度上能夠實現對導線和地線整體情況的拍攝，巡檢人員可通過所拍攝的內容判斷輸電線路故障和隱患問題，以便及時解決。而且還能夠達到全線路無障礙行走，這主要是基于對架設越障橋方式的有效應用;其次，遠程集控中心主要是對機器人的控制和故障隱患識別并判斷，通常需要對所獲取的本體狀態數據以及所獲取的氣象數據展開深入的分析，與此同時，并依據其發出相應的控制巡檢指令。通過對TensorFlow技術對采集圖片的處理，在一定程度上能夠達到輸電線路故障及隱患問題的識別和判斷;駐留巢穴的作用主要是氣象數據監測和機器人充電。駐留巢穴通常會將所監測的數據傳輸到遠程集控中心，從而保證遠程集控中心機器人命令下達的科學性。主要是憑借太陽能充電的方式和對無線充電模塊的有效應用，在處于駐留巢穴位置時，通過對傳感器檢測的有效應用能夠實現短路故障以及發射端電壓狀態的準確判斷，如果判斷正處于正常狀態，那么將會自動啟動充電模式，從而實現自動充電的目的，在電池電壓達到一定的值時會自動關閉充電。在此環節主要是基于對無線充電技術的有效應用，這在一定程度上促使其操作巡檢半徑更加廣泛，有效突破了火花、接觸節點磨損、充電短路等技術瓶頸問題。

2.2導航技術

智能巡檢機器人系統需要提高導航技術，能夠促使機器人利用傳感器采集到周邊的環境信息，從而有效確定機器人的位置，實現機器人在巡檢工作的定點、定時、定路徑巡檢。目前的導航技術主要有：①GPS導航，利用空間采集信息、地面控制和技術人員的裝置接受來實現智能巡檢機器人的定位和導航工作，具有信息傳輸快、實時定位的應用特點，但若在信號較差，例如地下管道巡檢工作中，導航能力將受到阻礙。②激光導航，利用機器人自身發射的激光束，碰到目標地點后返回，根據發射接收的時間，來確定目標地點的距離，時間定位和導航工作，但在應用中，受工作介質影響。③視覺導航，利用機器人的視覺功能獲得外界的信息，從而確定機器人的位置信息，進行自主運行和導航，具有開發成本較低，導航精度較高的優點，是目前智能巡檢機器人系統中較好的導航技術。

2.3在線供電系統

智能巡檢機器人的應用，由于在線補給裝置的匱乏，使得在很多高壓輸電線上的儀器與帶電作業儀器等都采用電池供電的方式。電池供電的能力有限，其工作時間短、需要進行頻繁地更換，嚴重影響了這些儀器與設備的可靠運行。因此，在線供電系統的完善具有必要性與現實意義。隨著技術進步，很多企業逐步采用小型汽油發電機的供電方式，汽油發電機本身攜帶有油箱，在使用過程中受到環境等因素影響，使得其運行穩定性較差。因此，為了保證供電系統的穩定性，最好可以直接從電力線上獲取電力資源，實現耦合供電。但是，該種方式還處于理論研究的階段，實踐應用技術還不成熟，感應取電電源的輸出功率較小，設備體積大，無法完全滿足行業發展的需求。因此，需要開發使用一些設備體積較小、效率較高的感應取電裝置。

2.4智能控制系統

智能巡檢機器人很多時候用于較為復雜、惡劣的環境條件，因此，對于控制系統要求極高。智能巡檢機器人的整體設計，機器人自主跨越輸電線上的障礙物是智能系統中的重要內容，在穿越障礙物時，兩只手臂分別懸掛于線上、脫線跨越以后進行上線。在上線過程中需要結合輸電線位置的定位，根據定位以后的結果進行上線操作。懸掛在導線上的機器人，會受到風力、自身調整等作用影響，使得其或多或少地會產生重心偏移與擺動，在這種情況下，就需要進行定位方式的調整與轉換，使得機器人可以順利完成障礙的跨越。在智能巡檢機器人的應用中，由于障礙物的類型具有多樣性，這就使得其在障礙物的跨越上需要進行科學的運動規劃，保證其運行準確性。

結語

輸電線路智能巡檢機器人系統的有效應用為輸電線路巡檢工作創造了許多便利條件，所研制的巡檢機器人主要是由本體、遠程集控中心、越障橋、駐留巢穴等部分構成，在實際應用過程中能夠達到全線路無障礙自動巡檢的效果，進一步擴大了其工作半徑。基于對stm32和arm系統的雙系統設計，在一定程度上大大提高了機器人運行的穩定性，能夠達到故障系統重啟的效果。通過對無線充電模式的有效應用，有效避免了火花、充電電路短路問題的產生。這種機器人在實際應用過程中操作便捷，促使人工巡檢和智能巡檢有機地結合在一起，從而為巡檢工作創造了許多便利條件。

參考文獻

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