無人值守配電站智能巡檢機(jī)器人運(yùn)維分析

文 蔡成斌 陳濤 趙潤峰

以“無人值守變電站”為基礎(chǔ)衍生形成的無人值守配電站，是變電站引入智能巡檢技術(shù)并發(fā)現(xiàn)其應(yīng)有作用價(jià)值后，轉(zhuǎn)而向配電站中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。應(yīng)用實(shí)踐中，工作人員需對“無人值守配電站”概念做到準(zhǔn)確把握，深入了解智能機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐中可能遭受的影響，依據(jù)相關(guān)的運(yùn)維管理機(jī)制做好維護(hù)管理工作，保障機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)良好，突出巡檢數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、可靠性與精準(zhǔn)性，從而賦予配電站運(yùn)行管理更高的現(xiàn)代化水平。

一、智能巡檢機(jī)器人功能

配電站中引入智能巡檢機(jī)器人后能夠達(dá)成無人值守的目標(biāo)，綜合機(jī)器人的功能而言，主要包含：①視頻分析。在可見光視頻技術(shù)的運(yùn)用下，智能巡檢機(jī)器人能夠識(shí)別配電站各類設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，由機(jī)器人獨(dú)立負(fù)責(zé)整個(gè)過程各項(xiàng)工作，無需人為操作，因此能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守配電站的目標(biāo)。②定位導(dǎo)航。智能巡檢機(jī)器人引入激光視覺傳感器的導(dǎo)航方式，定位導(dǎo)航是由激光實(shí)現(xiàn)的，故而能夠獲取精度更高的定位結(jié)果，在巡檢工作開展中可完美規(guī)避各類障礙，且無需進(jìn)行軌道的鋪設(shè)。③紅外檢測。智能巡檢機(jī)器人能夠紅外掃描檢測視野范圍內(nèi)可見設(shè)備溫度并完成溫度數(shù)據(jù)的采集，從而診斷發(fā)熱設(shè)備，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理巡檢區(qū)域范圍內(nèi)有運(yùn)行隱患的設(shè)備，避免設(shè)備由于過熱出現(xiàn)其他故障。④控制功能。智能巡檢機(jī)器人具備手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制方式，前者表示操作人員在計(jì)算機(jī)和云端的運(yùn)用下控制機(jī)器人移動(dòng)并完成巡檢任務(wù)，后者表示技術(shù)人員提前完成路線設(shè)定后，機(jī)器人參照指令巡視檢查路線上各個(gè)電力設(shè)備、判斷有無異常情況。⑤診斷噪聲。配備超高靈敏度拾音器且引入現(xiàn)代化語音識(shí)別技術(shù)的智能巡檢機(jī)器人，能夠定向采集電力設(shè)備音頻信息，大幅降低周圍環(huán)境干擾，從而更精準(zhǔn)地識(shí)別語音信息。⑥自主充電。智能巡檢機(jī)器人在工作中，一旦有電力不充足的情況出現(xiàn)，能以內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)定為根據(jù)展開自我識(shí)別與檢測。當(dāng)該時(shí)間段巡檢工作完成后，能夠自主前往充電設(shè)備處進(jìn)行電量的補(bǔ)充。

二、無人值守配電站智能巡檢機(jī)器人改進(jìn)建議

（一）表記數(shù)據(jù)讀取改進(jìn)

配置了高清攝像頭的智能巡檢機(jī)器人，可采取拍照的方式反饋數(shù)據(jù)信息，從而準(zhǔn)確地讀取各類表記數(shù)據(jù)。然而，在無人值守配電站工作實(shí)踐中，由于配電站內(nèi)高壓電表通常都是安置在相對較高的位置上，且諸多儀表在室外環(huán)境中的暴露時(shí)間較長，難免會(huì)積灰，導(dǎo)致表記數(shù)據(jù)不清晰、過于模糊，即便機(jī)器人完成照片的拍攝，工作人員也很難精準(zhǔn)讀取數(shù)據(jù)。此時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)定期做好配電站各類設(shè)備的清潔工作，或是安裝毛刷至智能巡檢機(jī)器人攝像頭周邊適宜的位置處，方便其能夠通過毛刷自行清理攝像頭表面的灰塵，或拍照表記數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)清潔處理儀表設(shè)備表面積灰。

（二）障礙躲避改進(jìn)

自帶超聲波傳感器的智能巡檢機(jī)器人，能夠有效檢測出現(xiàn)在行進(jìn)路線上的各類障礙物并做好躲避。然而，配電站內(nèi)部由于有大量水泥路面存在，或是其他因素的存在，難免會(huì)對智能巡檢機(jī)器人巡檢工作構(gòu)成一定的影響，例如以障礙物判斷草坪并躲避，導(dǎo)致無法掃描檢查位于草坪上的巡檢點(diǎn)設(shè)備。同時(shí)，智能巡檢機(jī)器人難免會(huì)有巡檢點(diǎn)定位準(zhǔn)確度不足的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致機(jī)器人巡檢的實(shí)際路線不同于設(shè)定的行進(jìn)路線，難以獲取精準(zhǔn)的設(shè)備檢測數(shù)據(jù)信息。而通過超聲檢測系統(tǒng)的安裝即可保證機(jī)器人能對此類阻礙完美躲避。安裝該系統(tǒng)后，行進(jìn)中的機(jī)器人通過發(fā)射超聲波并接收回傳的信號(hào)判斷路線上有無障礙物，若有則會(huì)向后臺(tái)控制中心傳達(dá)尋求指令，移除障礙物后繼續(xù)行進(jìn)。同時(shí)，技術(shù)人員在機(jī)器人程序設(shè)計(jì)中，需要著重強(qiáng)化障礙物識(shí)別程序，提高其對障礙物辨別的準(zhǔn)確性并做到自行規(guī)避，避免上述情況產(chǎn)生的可能性。

（三）遠(yuǎn)程作業(yè)指導(dǎo)及安防聯(lián)動(dòng)

智能巡檢機(jī)器人憑借遠(yuǎn)程控制及視頻遠(yuǎn)傳等功能，能夠使配電站內(nèi)圖像實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化。配電站內(nèi)現(xiàn)場作業(yè)開展中，機(jī)器人能向作業(yè)位置靈活移動(dòng)，在系統(tǒng)雙向語音對講功能的運(yùn)用下，技能專家則可遠(yuǎn)程視頻監(jiān)護(hù)及指導(dǎo)站內(nèi)作業(yè)。同時(shí)，運(yùn)維人員可手動(dòng)在監(jiān)控后臺(tái)下達(dá)安防巡視指令，定期檢查站內(nèi)安防輔助設(shè)施。一旦配電站出現(xiàn)異物入侵的情況，安防系統(tǒng)告警信號(hào)傳遞至本地后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠?qū)娴燃?jí)智能分析判別并將相應(yīng)的安防巡視任務(wù)啟動(dòng)。此時(shí)，運(yùn)維人員可通過機(jī)器人視角第一時(shí)間了解現(xiàn)場狀況，迅速擬定應(yīng)對方案，為電網(wǎng)、設(shè)備及人身安全提供最大限度保障。

（四）控制誤差，優(yōu)化標(biāo)簽點(diǎn)設(shè)置

射頻標(biāo)簽中信息一旦有混亂的情況產(chǎn)生，巡檢機(jī)器人可能會(huì)偏離設(shè)定的運(yùn)行軌道，如此一來處于行進(jìn)中的機(jī)器人可能出現(xiàn)摔倒的情況，最終無法完成巡檢任務(wù)。基于此，可引入導(dǎo)航定位融合技術(shù)，規(guī)避行走中的機(jī)器人產(chǎn)生偏差的情況。通過加裝高精度的定位模塊至機(jī)器人上，當(dāng)巡檢中的機(jī)器人線路產(chǎn)生變化后，能夠及時(shí)更新導(dǎo)航數(shù)據(jù)，即可避免與運(yùn)行軌道偏離的情況。同時(shí)，帶有紅外檢測功能的巡檢機(jī)器人，能夠測量配電站內(nèi)各項(xiàng)電氣設(shè)備的溫度，巡視至檢測點(diǎn)時(shí)，測溫儀檢測范圍不僅包含待測設(shè)備，同時(shí)也有照明設(shè)施等其他事物，難免會(huì)影響測量設(shè)備溫度的結(jié)果。基于此，配電站內(nèi)應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人時(shí)，可通過優(yōu)化設(shè)置標(biāo)簽點(diǎn)，消除影響機(jī)器人轉(zhuǎn)向角度、監(jiān)測準(zhǔn)確性的因素，從而為溫度檢測結(jié)果提供準(zhǔn)確性保障。

（五）紅外測溫

機(jī)智能巡檢機(jī)器人上部同時(shí)安裝了電動(dòng)云臺(tái)與巡檢紅外熱像儀，能夠采集一次設(shè)備本體、導(dǎo)線和接頭的溫度，測溫精度誤差不超過2℃。該功能有著近似普通成像儀的原理，即通過光學(xué)系統(tǒng)集聚被測物體紅外輻射至紅外探測器陣列平面上成像并向電信號(hào)轉(zhuǎn)換，后續(xù)經(jīng)電路放大、補(bǔ)償?shù)染€性處理，結(jié)合內(nèi)置在紅外熱像儀的圖像采集單元完成被測物體表面熱像分布圖的生成，最后由機(jī)器人控制單元負(fù)責(zé)初步認(rèn)定、存儲(chǔ)圖譜。安裝機(jī)器人巡檢系統(tǒng)前，需面向全站設(shè)備做好紅外專家?guī)鞌?shù)據(jù)及類型檔案的預(yù)存，一旦檢測設(shè)備出現(xiàn)超出規(guī)定的溫度，報(bào)警感應(yīng)模塊會(huì)被觸發(fā)。檢測設(shè)備溫度明顯超過設(shè)備數(shù)據(jù)溫度時(shí)，同樣會(huì)有報(bào)警信息發(fā)出，并向本地健康系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸溫度數(shù)據(jù)與紅外圖像。

（六）提高夜巡安全性

配電站內(nèi)電氣設(shè)備處于全天候不間斷運(yùn)行的工作狀態(tài)，故而巡檢機(jī)器人也會(huì)執(zhí)行夜間巡視任務(wù)。因夜晚不具備良好的光線條件，機(jī)器人可能產(chǎn)生意外碰撞。而如果開啟機(jī)器人巡檢區(qū)域范圍的照明設(shè)備，可能會(huì)對機(jī)器人視覺構(gòu)成影響，導(dǎo)致光探頭向照明設(shè)備轉(zhuǎn)移，此時(shí)機(jī)器人視覺可能會(huì)有瞬間空白的情況發(fā)生，當(dāng)其視覺消失后稍有不慎就會(huì)與其他設(shè)備碰撞。基于此，可在機(jī)器人上安置反光器件，能夠大幅提升夜間機(jī)器人巡視運(yùn)行時(shí)的安全性與障礙躲避精準(zhǔn)性。

三、無人值守配電站智能巡檢機(jī)器人運(yùn)維

（一）明確運(yùn)維流程，規(guī)范巡檢管理

工作人員有必要對運(yùn)維管理智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的流程，做好各環(huán)節(jié)運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)及要求的明確，以便對機(jī)器人管理工作加以規(guī)范。在機(jī)器人巡檢范圍與對象的設(shè)定中，落實(shí)具體參數(shù)指標(biāo)的確定，保障機(jī)器人在運(yùn)行后能夠以預(yù)設(shè)程度及相關(guān)信息展開自動(dòng)巡檢，同時(shí)以現(xiàn)場實(shí)際情況為根據(jù)做好巡檢任務(wù)的設(shè)定，并結(jié)合控制后臺(tái)對任務(wù)下發(fā)。通過對比巡檢機(jī)制的設(shè)置，查看巡檢報(bào)表，圍繞巡檢機(jī)器人歷史工作曲線圖展開專題分析，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)有異常的趨向并做好預(yù)處理及干預(yù)工作，保證智能巡檢機(jī)器人能夠長時(shí)間維持良好的運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)避可能出現(xiàn)的異常。

（二）調(diào)整巡檢模式，實(shí)現(xiàn)全時(shí)段值守

工作人員需要積極落實(shí)智能巡檢機(jī)器人巡檢模式的優(yōu)化調(diào)整，合理進(jìn)行巡檢時(shí)間的設(shè)定，做到全時(shí)段值守。具體而言，工作人員可依據(jù)控制臺(tái)對智能巡檢機(jī)器人工作行為數(shù)據(jù)調(diào)閱、分析，并以此為根據(jù)做好機(jī)器人快速巡檢、特殊巡檢、例行巡檢及重點(diǎn)巡檢等巡檢類別的設(shè)定，同時(shí)優(yōu)化巡檢周期、任務(wù)模式、巡檢時(shí)間及觸發(fā)條件的設(shè)定。此外，通過全時(shí)段巡檢模式的設(shè)置，突出巡檢機(jī)器人作業(yè)開展的實(shí)時(shí)性，確保能為工作人員提供更全面、完整的配電站運(yùn)行信息數(shù)據(jù)。

（三）其他運(yùn)維管理建議

①運(yùn)維人員需做到每日對機(jī)器人巡檢系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的查看、分析與處理，具體包含儀表檢測結(jié)果、紅外測溫結(jié)果、任務(wù)報(bào)表及設(shè)備報(bào)警記錄等。②運(yùn)維人員在交接班前，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)本次值機(jī)機(jī)器人巡視結(jié)果，檢查無法通過機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別的部分設(shè)備外觀、構(gòu)架銹蝕腐蝕、引線松緊程度、充油設(shè)備滲漏油、瓷件清潔裂紋等圖片，并在值班日志中詳細(xì)、完整地記錄確認(rèn)與檢查結(jié)果。③運(yùn)維人員在每次交接班時(shí)，需要確定機(jī)器人系統(tǒng)工作情況作為一項(xiàng)重要的交接內(nèi)容。此項(xiàng)內(nèi)容具體包含：機(jī)器人運(yùn)行工況與調(diào)配情況；充電房設(shè)備運(yùn)行情況；本地及遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)運(yùn)行情況；機(jī)器人例行維護(hù)保養(yǎng)情況；專用工器具完好情況；機(jī)器人巡檢中發(fā)現(xiàn)的缺陷及處理情況；微氣象裝置等輔助設(shè)施情況。④運(yùn)維人員需要對機(jī)器人巡視路線中是否有障礙物定期檢查，盡可能確保站內(nèi)環(huán)境一致于機(jī)器人設(shè)定中的環(huán)境，以免出現(xiàn)位置丟失的情況。同時(shí)，以檢查維護(hù)工作項(xiàng)目為根據(jù)，每月檢查維護(hù)一次機(jī)器人并詳細(xì)記錄維護(hù)相關(guān)的信息內(nèi)容。以機(jī)器人系統(tǒng)為對象，定期實(shí)施專項(xiàng)維護(hù)工作，如軟、硬件測試等。⑤有異常情況出現(xiàn)在機(jī)器人系統(tǒng)中時(shí)，運(yùn)維人員需將機(jī)器人巡視任務(wù)取消，遠(yuǎn)程操控機(jī)器人向充電房返回，并前往現(xiàn)場開展核查工作，消除異常。同時(shí)，在使用機(jī)器人的過程中，運(yùn)維人員需要認(rèn)真詳細(xì)且完整地記錄各項(xiàng)發(fā)生的問題，及時(shí)分析、處置并定期匯總。⑥運(yùn)維班需做好天線、螺絲、輪胎、遙控設(shè)備及轉(zhuǎn)運(yùn)軌道等有關(guān)機(jī)器人備品備件的配備與定點(diǎn)存放工作，確保現(xiàn)場基本維護(hù)需要得到滿足。⑦夏季時(shí)節(jié)，配電站管理人員應(yīng)督促綠化單位及時(shí)修剪站內(nèi)植物；冬季時(shí)節(jié)，則需落實(shí)機(jī)器人巡視路線上積雪的清理工作，確保機(jī)器人能夠順利開展巡視作業(yè)。

四、結(jié)語

綜上所述，智能巡檢機(jī)器人能夠檢測設(shè)備運(yùn)行安全性、監(jiān)測工作溫度等，有利于工作效率的提升及設(shè)備潛在缺陷的排除，在無人值守配電站的建構(gòu)中是不可或缺的一個(gè)重要構(gòu)成部分。工作人員在日常工作中需要深入思考智能巡檢機(jī)器人應(yīng)有作用價(jià)值得以充分發(fā)揮和體現(xiàn)的方法路徑。而要想保證無人值守配電站中能夠更有效地應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人，工作人員還需積極落實(shí)運(yùn)維管理機(jī)制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，突出機(jī)器人運(yùn)行維護(hù)的全面性，促進(jìn)運(yùn)維管理水平的提升，保證智能巡檢機(jī)器人能夠維持良好的工作狀態(tài)，助力配電站的健康穩(wěn)定發(fā)展。