應用人工智能帶電作業機器人的分析

姚偉

（云南電網有限責任公司玉溪通海供電局，云南 玉溪 652700）

0 前言

配電網是日常安全穩定運行與不停電是保障安全運行的關鍵。為滿足作業安全和供電可靠性要求，需要在當前人工帶電作業技術實踐工作基礎之上，不斷創新引用新技術。應用配電網人工智能帶電作業機器人是有效降低配電網帶電作業安全風險，提升供電企業供電可靠性的先進設備和技術手段。

1 帶電作業建設發展現狀

某縣供電局帶電作業強度大，且安全風險壓力較大，隨著供電可靠性持續提升的要求，帶電作業量值年年攀升，該局帶電作業人員需求量越來越大，帶電人員缺口較大，供電企業經營成本增加；且帶電作業人員資格取得周期和難度較高，很難短時間增加具備帶電作業資格人員；需要解決以上人工帶電作業問題。

2 應用實例

目前，全國較多省市供電企業已經在引用一種叫做人工智能帶電作業機器人代替人工開展了配網帶電作業，并取得很好效果.

1）配網帶電作業機器人實現高空作業，只要站在地面上隔著屏幕進行遙控指揮。經過3年的不斷探索、創新，機器人迭代至第四代，大大減輕了一線電工的勞動強度，提供了更加安全的作業環境。

2）供電公司城區供電中心首次引進帶電作業機器人，并應用于配電網帶電接引、線路斷引等多項配電網帶電常規作業中。通過平板電腦發出作業指令，帶電作業機器人準確斷開引線，精準高效地完成此次斷引流線作業，作業全程由智能帶電作業機器人自主完成，無須作業人員登高配合作業。帶電機器人能夠替代人工高處作業、近電作業等，不僅具有可靠的絕緣安全防護，還能節省工作時間。

3 智能帶電作業機器人功能

配電網人工智能帶電作業機器人是適用目前安全、可靠、省力要求而研發的配電系統帶電維護和搶修的專用設備。它可以代替人工完成目前開展的常規帶電作業任務：包括帶電斷線、帶電接線、帶電更換引流線、帶電更換跌落式熔斷器、帶電更換絕緣子、帶電修補導線等。經作業現場試驗表明，它滿足10 kV 高壓帶電作業的絕緣要求，可以完成10 kV 人工帶電作業的主要工作。

該帶電作業機器人由機械臂、激光建模、斗位姿跟蹤等六大系統組成，具有智能化、安全可靠、環境適應性強等特點。它依托智能感知、智能規劃、絕緣與電磁兼容等人工智能技術，在保證電網穩定運行的同時，保障作業人員人身安全，降低勞動強度，提高作業效率和精度。

地面操作人員只需要通過附帶的激光雷達系統對周圍作業環境進行采樣，獲取當前環境在機器人坐標系中的三維坐標，點一點平板電腦，機器人就可以自主完成設置好的工作。

這個搭載了帶電作業“手臂”、智能感知系統等模塊的人工智能帶電作業機器人，可以自主進行配電線路作業點掃描、移動定位，像目前帶電作業人員一樣進行帶電作業項目，包括裝、拆絕緣遮蔽、斷、接分支線路引（流）線、斷、接跌落式熔斷器引（流）線、電線絕緣皮剝離、引流線搭接等常規帶電作業。

這種帶電作業機器人相比人工帶電作業方式，最直接的變化好處就是，可由目前2 人在絕緣斗臂車高空接觸導線作業，變為設置1 個智能機器人在絕緣斗臂車高空中接觸導線作業，只需1 人在地面控制平板電腦輔助操控機器人。由機器人代替人員接觸帶電導線操作，工作人員無需再接觸高壓線，不再有觸電和高空墜落風險，不僅保證了工作人員的人身安全，而且降低勞動強度，可提高工作效率和操作的規范性。另外，還可以做到全天候帶電作業。據相關數據，智能機器人代替人工操作可以提高130%的工作效率。

這種帶電作業機器人由于本身的機器壁是絕緣材料做成的，避免了同時接觸不同相導線串接短路問題，大大降低帶電作業安全風險。

此外，在酷暑或嚴寒天氣狀態下，這種帶電作業機器人也可開展帶電作業，有效彌補了目前人工帶電作業由于特殊天氣不具備開展帶電作業的“缺點”。

4 人工智能帶電作業機器人相關技術

4.1 人工智能技術

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大. 人工智能在計算機領域內，得到了愈加廣泛的重視，并在機器人，經濟政治決策，控制系統，仿真系統中得到應用。

4.2 AR和VR技術

AR 和VR 是兩種不同的虛擬技術，AR（Augmented Reality）是增強現實技術，是虛擬數字畫面和裸眼現實畫面的結合，VR（Virtual Reality）是虛擬現實技術，由純虛擬數字畫面構成。

VR 通俗來說指的是虛擬現實技術，也是人工環境的表現。這種技術可以通過電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，從而使使用者感到視覺、觸覺、聽覺方面的模擬，仿佛身臨其間一般。那么VR 和AR 區別是什么呢?

1）含義區別：VR 指的是虛擬現實技術，它是通過電腦創造一個虛擬世界，使用者在這個虛擬世界里可以感到視覺、觸覺、聽覺方面的模擬。而AR 指的是增強現實技術，它是將虛擬信息與真實世界巧妙融合，在現實的技術上進一步增強。

2）運用技術不同：VR 運用的技術包括仿真技術、計算機圖形學人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等，是這些技術的集合。而AR 運用的技術包括多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等。

3）功能不同：VR 即使存在多種感知，比如視覺、聽覺、觸覺，使用者能夠完完全全沉浸在虛擬世界中，真正實現人機交換。而AR技術必須通過與現實相結合，它不能進行人機交換，智能性比較低，而且建立在現實的基礎上，無法忘記現實。

VR 和AR 區別在于VR 需要用一個不透明的頭戴設備完成虛擬世界里的沉浸體驗，而 AR需要清晰的頭戴設備看清真實世界和重疊在上面的信息和圖像，VR 是AR 的子集，兩者也都是基于通過模擬現實世界提出的概念。

以上技術運用于帶電作業機器人，將使帶電作業機器人具有人一樣的思維意識，在接受地面操作人員下達指令后，將會按照“規定程序”去完成人工帶電作業一樣的行為，且其動作更加規范。

5 智能帶電作業機器人優勢

1）人工智能機器人比起人力登高帶電作業，可以減少觸電風險。帶電作業機器人由于本身的機器壁是絕緣材料做成的，避免了同時接觸不同相導線串接短路問題，大大降低帶電作業安全風險；

2）避免人員高空墜落風險。無需2 人在絕緣斗臂車高空接觸導線作業，變為設置1 個智能機器人在絕緣斗臂車高空中接觸導線作業，只需1 人在地面控制平板電腦輔助操控機器人，不再存在人員高空作業，也就不存在人員高墜風險；

3）節省人力，可同時操作另外智能帶電作業點，滿足了同一時間段同時開展帶電作業的需求；

4）在酷暑或嚴寒天氣狀態下，智能帶電作業機器人也可開展帶電作業，有效彌補了目前人工帶電作業由于特殊天氣不具備開展帶電作業的“缺點”。

5）智能帶電作業機器人還可以做到全天候帶電作業。據相關數據，智能機器人代替人工操作可以提高130% 的工作效率。這種人工智能帶電作業機器人還可以參與拆除和搭接導線、接地掛環、驅鳥器安裝等工作，智能化程度高，適用范圍也會隨著帶電作業水平的提升逐步擴大。

綜上所述，人工智能帶電作業機器人較之目前的人工帶電作業優勢較明顯。

6 結束語

“十二五”以來我國智能電網發展迅速，目前基礎設施投資高峰已基本結束，投資重點從“基礎建設”轉向“電網運維”。而在電網運維環節，隨著用戶對供電可靠性要求的提高，如何在不間斷供電前提下處理電網故障，提升供電可靠性成為供電企業的挑戰，而提升供電可靠性與人工帶電作業安全性的矛盾始終存在。要解決這個矛盾，最好是從帶電作業工器具上著手，如果引用人工智能帶電作業機器人進行帶電作業是解決這一矛盾的切實可行方法，因此，應用具有較高智能化水平的帶電作業機器人完成帶電作業工作是未來的主要發展方向。

作為還未應用人工智能帶電作業機器人的地區供電單位，可以結合自身實際與比較大規模的生產企業合作引用人工智能帶電作業機器人。推廣引用配電網人工智能帶電作業機器人是供電企業必然的趨勢。隨著機器人技術，包括柔性機器臂、虛擬現實、增強現實等新技術的快速發展，給人工智能帶電作業機器人系統帶來了新的技術手段，開始真正將帶電作業機器人推向實用化。