王 奎，鄭志勇，潘 飛

（三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

1 概述

機(jī)器人是21世紀(jì)文明科學(xué)的高新產(chǎn)物，給人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利[1]。在我國(guó)變電站巡檢工作中，智能巡檢機(jī)器人將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工巡檢，成為未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)，而且智能機(jī)器人的優(yōu)越性更加明顯。使用智能機(jī)器人巡視變電站，能夠及時(shí)獲取電氣設(shè)備的狀態(tài)信息和其中存在的安全隱患。同時(shí)，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展推動(dòng)了變電站的智能化管理，使得變電站的無(wú)人化成為一種趨勢(shì)。相比于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，變電站巡檢機(jī)器人的便捷性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性尤為突出[2]。

2 傳統(tǒng)變電站巡檢方式的缺陷

變電站傳統(tǒng)的巡檢方式是人工巡檢，即在變電站工作的檢修人員通過(guò)自己感官判斷的同時(shí)借助相應(yīng)的檢測(cè)儀器排查變電站的故障。在實(shí)際工作中，他們主要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的定性判斷，例如通過(guò)感官判斷設(shè)備是否正常，設(shè)備絕緣狀況是否良好，在夜間觀察設(shè)備是否發(fā)光、放電等。這樣的判斷結(jié)果必然與工作人員的專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)、工作態(tài)度及其責(zé)任感息息相關(guān)。另外，巡檢設(shè)備和記錄方式的不同也會(huì)影響巡檢結(jié)果的分析判斷。如果判斷結(jié)果中包含了很多的主觀因素，則會(huì)存在很大的誤差，且由于人為手工記載，會(huì)使一些故障問(wèn)題記載得不夠全面，從而推遲檢測(cè)進(jìn)度。不僅如此，傳統(tǒng)的人工巡檢還存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)質(zhì)量低、工作效率低等問(wèn)題。

3 變電站巡檢機(jī)器人的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的人工巡檢方式相比，變電站巡檢機(jī)器人將人工智能與互聯(lián)網(wǎng)相融合，極大地推動(dòng)了變電站的智能管理。除此之外，機(jī)器人的引入大大提高了變電站檢測(cè)、管理的智能性和安全性，它可以解決傳統(tǒng)人工巡檢方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、可靠性低等一系列問(wèn)題。另外，變電站巡檢機(jī)器人采用六自由度機(jī)器手臂技術(shù)，可以在很大程度上減少現(xiàn)有變電站人工帶電作業(yè)存在的安全隱患，降低由于工作人員不謹(jǐn)慎所引起的人身傷亡事故的可能性。變電站巡檢機(jī)器人還可以完成“無(wú)軌”巡檢，即巡檢機(jī)器人在巡檢變電站相關(guān)設(shè)備時(shí)可脫離軌道約束，將巡檢范圍擴(kuò)大，從而大大降低了人工巡檢角度所帶來(lái)的誤差?？紤]到信息保密性能方面的內(nèi)容，特在通信中端和機(jī)器人終端添加加密系統(tǒng)，以防變電站位置被泄露。通過(guò)加密系統(tǒng)可以讓信息的保密性能得到質(zhì)的提升。

4 變電站巡檢機(jī)器人的組成及其工作流程

變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)主要由4個(gè)部分構(gòu)成，即監(jiān)控后臺(tái)、管理后臺(tái)、通信中端和機(jī)器人終端。

監(jiān)控后臺(tái)是巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、處理和展示中心，它通過(guò)圖像處理和模式識(shí)別等核心技術(shù)識(shí)別出設(shè)備存在的缺陷，并及時(shí)報(bào)警。它的功能是將信息反饋給管理后臺(tái)。

管理后臺(tái)是用戶(hù)通過(guò)相關(guān)軟件智能管理變電站的平臺(tái)，即監(jiān)控后臺(tái)可以呈現(xiàn)出變電站巡檢的檢測(cè)結(jié)果，工作人員在管理后臺(tái)中向機(jī)器人傳遞命令，然后通信中端傳達(dá)到機(jī)器人終端，在機(jī)器人終端系統(tǒng)中執(zhí)行相關(guān)命令。

圖1 變電站智能管理系統(tǒng)工作流程

通信中端采用了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，它是由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋基站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋移動(dòng)站等設(shè)備組合而成的。通信中端的功能是為監(jiān)控后臺(tái)、管理后臺(tái)與機(jī)器人終端之間的網(wǎng)絡(luò)通信提供傳輸通道。機(jī)器人終端的主要組成部分是變電站智能巡控機(jī)器人固視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)和充電室。機(jī)器人與監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信來(lái)傳遞信息，監(jiān)控后臺(tái)與固定視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)光纖通信來(lái)傳遞信息。充電室中安裝著充電設(shè)備，機(jī)器人通過(guò)充電室完成充電，其主要工作流程如圖1所示。

5 變電站巡檢機(jī)器人的主要功能

5.1 檢測(cè)功能

在實(shí)際工作中，采用多種不同的檢測(cè)技術(shù)將各種檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行信息融合，以此來(lái)分析變電站一次設(shè)備的運(yùn)行狀況。其中，紅外熱系統(tǒng)分析技術(shù)是必不可少的技術(shù)之一，它是利用紅外探測(cè)器接收到物體表面輻射的紅外線(xiàn)來(lái)感知物體表面的實(shí)時(shí)熱像，在一定程度上反映了物體即時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。可見(jiàn)光攝像儀可以抓取設(shè)備的外觀照片，將外觀照片與紅外熱系統(tǒng)分析得到的圖像相結(jié)合，可以精確找到故障所在位置。聲音采集裝置可以獲取設(shè)備運(yùn)行時(shí)所發(fā)出的聲音，再利用人工智能提取出聲音的特征向量，經(jīng)過(guò)精確的分析后可以判斷出電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

5.2 導(dǎo)航功能

基于激光進(jìn)行定位導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)的無(wú)軌導(dǎo)航定位。采用激光—視覺(jué)系統(tǒng)的多傳感器融合的導(dǎo)航方式，可以將定位精度減小到 2～3 cm，能夠更好地實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)機(jī)器人的自主定位、導(dǎo)航、?？俊⒈苷系裙δ?。另外，采用這個(gè)方式還解決了機(jī)器人在巡檢移動(dòng)時(shí)對(duì)固定軌道的依賴(lài)性問(wèn)題[3]。

5.3 控制功能

控制功能分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制2種控制方式。手動(dòng)控制是指，工作人員通過(guò)電腦控制端進(jìn)行云端操作來(lái)控制機(jī)器人的移動(dòng)，讓機(jī)器人對(duì)指定的設(shè)備進(jìn)行巡視和排障；自動(dòng)控制是指，在工作前，先設(shè)置巡檢路徑，巡檢機(jī)器人按照對(duì)應(yīng)的路徑可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢、?？亢妥R(shí)別。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，再加上國(guó)家對(duì)電網(wǎng)發(fā)展的大力支持和投入，電力網(wǎng)絡(luò)朝著自動(dòng)化方向發(fā)展，而變電站巡檢方式也將完成一次偉大的革新，由傳統(tǒng)的人工巡檢逐漸向智能機(jī)器人巡檢邁進(jìn)[4]。

參考文獻(xiàn)：

［1］孫英飛，羅愛(ài)華.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12（12）：2912-2918，3031.

［2］羅俊豪，顏雨薇.變電站自動(dòng)巡檢機(jī)器人系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)［J］.電氣應(yīng)用，2014，33（13）：80-84.

［3］楊旭東，黃玉柱，李繼剛，等.變電站巡檢機(jī)器人研究現(xiàn)狀綜述［J］.山東電力技術(shù)，2015，42（01）：30-34.

［4］彭林，王紹亞.巡檢機(jī)器人在無(wú)人值守變電站的應(yīng)用探究［J］.電子世界，2017（01）：157，159.