王永強

摘要：目前，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的電力技術(shù)日新月異，信息化水平持續(xù)提升，人工智能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。變電站內(nèi)監(jiān)測對象眾多，常規(guī)的在線監(jiān)測安裝范圍有限，一些施工困難或危險區(qū)域往往難以監(jiān)測，因此許多日常運維工作需要依靠人工巡檢完成。站內(nèi)存在大量的設(shè)備，且較分散，人工巡檢工作量大，導(dǎo)致運維人員工作負(fù)荷和壓力較大，特別是在電力管廊等工況復(fù)雜的環(huán)境中，更加增加了安全風(fēng)險和隱患。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，近年來巡檢機器人得到了廣泛的使用，陸續(xù)取代了許多人工巡檢業(yè)務(wù)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，對電氣設(shè)備本體及其運行情況開展監(jiān)測分析，包括了母線溫升、變壓器絕緣油各參量等。

關(guān)鍵詞：電力巡檢機器人;綜合管理;平臺開發(fā);應(yīng)用

引言

綜合管理平臺綜合應(yīng)用了系統(tǒng)工程、ABC管理法等現(xiàn)代化管理方法，以科學(xué)管理為基礎(chǔ)，利用計算機信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對電氣預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)的動態(tài)管理，提高處理問題的及時性和靈活性;優(yōu)化整合崗位職能和勞動力配置，使其在生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)、信息溝通等方面更加協(xié)調(diào)，促進(jìn)了管理方式的全面創(chuàng)新，形成了一整套新的管理體系。

1電力巡檢機器人整體結(jié)構(gòu)

巡檢機器人是電力巡檢系統(tǒng)的核心，是完成變電站主動巡檢的執(zhí)行體，主要由電站檢測設(shè)備，升降機構(gòu)，行走機構(gòu)，電源，無線通訊設(shè)備，后臺數(shù)據(jù)管理等組成。電站檢測設(shè)備主要包括紅外熱成像儀、工業(yè)照相機、聲音探測器等;升降機構(gòu)主要用來調(diào)節(jié)紅外熱成像儀以及攝像機的高度和角度;行走機構(gòu)主要就是控制機器人按照預(yù)定行走路徑前進(jìn);機器人的電源是電池，當(dāng)機器人完成巡檢任務(wù)后，會自動返回機房充電;無線通訊設(shè)備負(fù)責(zé)機器人和控制中心的信息交互;后臺管理中心負(fù)責(zé)將機器人接收回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等。

2電力巡檢機器人功能特點

電力巡檢機器人能夠利用可見光、紅外線、氣體等傳感器實現(xiàn)對設(shè)備運行及環(huán)境狀態(tài)的智能感知，可以代替人工對配電室電柜本體、安防與環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，范圍可覆蓋配電室內(nèi)全部待檢測設(shè)備。本文介紹的室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：（1）自動化程度高，控制靈活。電力巡檢機器人采用激光導(dǎo)航技術(shù)，基于目標(biāo)任務(wù)以及規(guī)劃路徑，既能夠自主對巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃，實現(xiàn)自動巡檢，也可以在操作界面進(jìn)行手動控制。（2）可實時監(jiān)控。電力巡檢機器人在到達(dá)規(guī)定的地點后，能夠按照要求立即進(jìn)行拍照監(jiān)視;通過搭載高清相機，還可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄，并將實時數(shù)據(jù)反饋至站點服務(wù)器。（3）安全可靠。巡檢機器人在行駛過程中能夠自行規(guī)避障礙物及高危設(shè)備，安全性、可靠性高。（4）及時分析報警。電力巡檢機器人能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的異常情況，進(jìn)行自主分析并預(yù)警;可自動記錄設(shè)備巡檢狀態(tài)參數(shù)信息，并形成報表。

3電力巡檢機器人綜合管理平臺開發(fā)與應(yīng)用

3.1業(yè)務(wù)功能架構(gòu)

①電力巡檢機器人一體化應(yīng)用平臺，滿足超視距控制、多維度監(jiān)測、運行狀態(tài)實時評估的要求，實現(xiàn)站內(nèi)多類設(shè)備告警顯示、切換操作及表計數(shù)據(jù)智能研判，及時上送異常監(jiān)測評估結(jié)果，規(guī)范接口協(xié)議，并具有第三方巡檢設(shè)備可擴展功能，統(tǒng)一部署和管控。②試制符合變電站工作環(huán)境的電力巡檢機器人，具備各項工況參量的詳細(xì)監(jiān)測，能夠達(dá)到站內(nèi)智能巡檢和分析研判的功能。③事故數(shù)據(jù)及時上報及現(xiàn)場異常狀態(tài)傳輸機制分析，滿足各類情況的設(shè)備裝置故障預(yù)測和狀態(tài)評估要求的高級應(yīng)用，為站內(nèi)運維業(yè)務(wù)奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。④以當(dāng)前電力調(diào)度業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、輔助決策及實時監(jiān)控平臺的運行，實現(xiàn)系統(tǒng)間互動互通、數(shù)據(jù)共享，縮短告警處理時間。3圖像識別描述總體識別流程如下：首先以柜體為單位拍攝全景圖，然后依次定位柜體上的各個儀表，并調(diào)整相機倍率和焦距，拍攝待識別儀表的大圖，最后根據(jù)儀表類型調(diào)用相應(yīng)的圖像識別算法，得到識別結(jié)果。在二次對焦功能中，需要根據(jù)標(biāo)定的模板從全景圖中定位待識別的儀表，得到儀表的具體位置和尺寸，從而調(diào)整相機參數(shù)實現(xiàn)儀表大圖的拍攝和后續(xù)識別。儀表按照識別策略大致可分為LED型儀表、指示燈型儀表、指針型儀表和機械狀態(tài)型儀表。

3.2推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計及受力分析

由于機器人在充油環(huán)境下運動，推進(jìn)系統(tǒng)采用微型噴射泵推進(jìn)，該方式不會產(chǎn)生氣泡，可保證變壓器油的清潔性。為保證機器人具有多個自由度靈活運動的能力，在機器人的中環(huán)矢量布置四個噴射泵，使機器人具備橫移、前后、旋轉(zhuǎn)三自由度運動能力;垂直方向布置兩個噴射泵，使機器人具備下潛的能力，由于噴射泵不能反轉(zhuǎn)，當(dāng)機器人上浮時，需要關(guān)閉噴射泵，機器人依靠正浮力上浮。由于機器人外形結(jié)構(gòu)采用球形設(shè)計，機器人前后、左右都是軸對稱的，同時機器人水平噴射泵呈矢量布置，因此機器人在左移、右移、前進(jìn)、后退所受到的阻力和推力大小相同。

3.3基于模糊PID的電力巡檢機器人路徑糾偏

電力巡檢機器人通過配備各種先進(jìn)儀器，可有效得對電氣設(shè)備進(jìn)行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的溫度異常情況，跟蹤關(guān)注站內(nèi)的各種儀表變化趨勢，協(xié)助工作人員更全面地了解設(shè)備的健康狀況，代替人工進(jìn)行一些重復(fù)、繁雜、高危險的巡檢任務(wù)。由于變電站的特殊性，機器人需要按照其巡檢任務(wù)來規(guī)劃路徑，并在任務(wù)路線上進(jìn)行精確定位，讀取并識別任務(wù)傳感器來完成需要檢測的任務(wù)，完成巡檢任務(wù)后需要返回充電房。因此電力巡檢機器人需要準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。機器人的導(dǎo)航方式，有一種是通過模式識別技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航，也就是用攝像頭、雙目攝像頭、激光雷達(dá)等進(jìn)行導(dǎo)航;還有一種是通過地圖和定位信號來導(dǎo)航。電力巡檢機器人是利用地面鋪設(shè)磁條導(dǎo)航配合RFID定位實現(xiàn)機器人的巡檢與定位。磁導(dǎo)航機器人是利用磁導(dǎo)航傳感器來感應(yīng)鋪設(shè)在地面上的磁條來進(jìn)行路徑跟蹤和行駛。它具有定位精確，靈活性較好，導(dǎo)引原理簡單可靠，容易實現(xiàn)等優(yōu)點。

3.4EUP-UCB算法

傳統(tǒng)基于UCB的信道選擇算法由于忽視了長期能耗、高可靠低時延通信約束以及任務(wù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，導(dǎo)致時延和能耗增大、任務(wù)卸載頻繁失敗等問題。為此本文提出實現(xiàn)能量感知、高可靠低時延通信約束感知以及任務(wù)優(yōu)先級感知的EUP-UCB算法。具體實現(xiàn)過程如下：1）能量感知：當(dāng)能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前能量預(yù)算時，較大的權(quán)重值F（t）使巡檢機器人傾向于降低能耗，即選擇休眠，實現(xiàn)能量感知。2）高可靠低時延通信約束感知：，θ_nt與Z^Q（t）、Z^H（t）和Z^W（t）的加權(quán)和呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)高可靠低時延要求偏差變大時，，θ_nt大幅度減小。巡檢機器人傾向于降低Z^Q（t）、Z^H（t）和Z^W（t）的值來實現(xiàn)高可靠低時延通信約束感知。

結(jié)語

總之，電力巡檢機器人系統(tǒng)在呼和佳地開閉站投入使用后，有效降低了運維人員勞動強度，提高了工作效率，保障了配電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。目前，實際使用過程中發(fā)現(xiàn)電力巡檢機器人尚存在一些問題需要進(jìn)一步解決。例如，機器人在執(zhí)行自動巡檢任務(wù)時，路徑規(guī)劃不夠精確，有時存在舍近求遠(yuǎn)的情況，在導(dǎo)航算法等方面仍需繼續(xù)完善。

參考文獻(xiàn)

[1]張冰，宋文婷.基于業(yè)務(wù)特征的分布式信息系統(tǒng)自動巡檢方法[J].電力信息與通信技術(shù)，2019，17（1）：66-71.

[2]劉貞瑤，高方玉，姜海波，等.輸電線路智能巡檢機器人系統(tǒng)的研制及應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2019，17（8）：57-62.

[3]陳智雨，鞏少巖，俞學(xué)豪，等.基于自學(xué)習(xí)超分辨率的電力線路巡檢可視化[J].電力信息與通信技術(shù)，2019，17（9）：11-16.