莊甲東，鄭加能，侯 杰，繆威桑，韓志超

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東汕尾 516600）

1 發(fā)電廠輪式機(jī)器人的簡(jiǎn)要概述

1.1 輪式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)概述

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中，人工智能是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，發(fā)電廠GIS 室的主要功能是替代傳統(tǒng)的發(fā)電廠GIS 室開(kāi)關(guān)設(shè)備，進(jìn)一步將電能輸送到輸電線路上，是整個(gè)輸配電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，巡檢質(zhì)量是確保設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。在整個(gè)GIS 室的工作環(huán)境中，高危高壓，設(shè)備繁多，巡檢工作量大，傳統(tǒng)巡檢作業(yè)中仍然用人工巡視、手工抄錄等方式，因而就會(huì)存在巡檢數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不全面，以及危及人身安全的諸多隱患。此時(shí)，可以選用輪式智能巡檢機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候規(guī)范可靠的智能化巡檢，為用戶提供高效智能的巡檢解決方案。在該輪式機(jī)器人中，包含了1080P 自動(dòng)補(bǔ)光攝像頭、熱成像攝像頭、專業(yè)級(jí)激光雷達(dá)、超聲雷達(dá)、無(wú)線充電接收裝置、免維驅(qū)動(dòng)輪、從而可以原地轉(zhuǎn)彎、大角度爬坡、跨越障礙，防掉落，可自行準(zhǔn)確地對(duì)巡檢環(huán)境構(gòu)建初始化電子地圖，對(duì)巡檢路線進(jìn)行標(biāo)記及規(guī)劃。可根據(jù)人工巡檢工作表進(jìn)行巡檢點(diǎn)部署，設(shè)定待識(shí)別表計(jì)的信息統(tǒng)計(jì)和算法訓(xùn)練，從而在收到自動(dòng)巡檢任務(wù)后，機(jī)器人完成開(kāi)機(jī)自檢，依據(jù)規(guī)劃路徑和巡檢點(diǎn)位置信息，完成信息采集，實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)替代人工，精準(zhǔn)完成智能巡檢[1]，如圖1所示。

圖1 巡檢機(jī)器人

1.2 輪式機(jī)器人在GIS室內(nèi)工作過(guò)程的內(nèi)容

輪式機(jī)器人利用智能自主開(kāi)發(fā)的多傳感器組合導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜性、多樣性環(huán)境下正常工作，精準(zhǔn)完成巡檢地圖構(gòu)建，自定位，自主導(dǎo)航，其中定位精度在10 mm 以內(nèi)。

在巡檢過(guò)程中，機(jī)器人能夠?qū)υO(shè)備的關(guān)鍵位置進(jìn)行溫度采集，對(duì)各類表計(jì)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、油位狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)拍攝和自動(dòng)識(shí)別。機(jī)器人還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員進(jìn)行身份識(shí)別，發(fā)現(xiàn)運(yùn)維人員穿戴以及作業(yè)的不規(guī)范行為，機(jī)器人能夠自動(dòng)記錄、監(jiān)控錄像，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能隨工。

在巡檢過(guò)程中，機(jī)器人還可自主收集目標(biāo)設(shè)備的音頻信息，進(jìn)行智能分析和比對(duì)，判斷設(shè)備工作狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)異常時(shí)，機(jī)器人與后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，形成警告。通知運(yùn)維人員快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障搶修。當(dāng)運(yùn)維人員遇到復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)機(jī)器人與后臺(tái)支持人員進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻和語(yǔ)音對(duì)講，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程作業(yè)指導(dǎo)與監(jiān)督。

機(jī)器人本體自帶檢測(cè)功能，當(dāng)電池電量低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄，備份當(dāng)前的巡檢任務(wù)并自主規(guī)劃最優(yōu)路線，最終返回充電房進(jìn)行充電[2]。充電完成后繼續(xù)執(zhí)行未完成的巡檢任務(wù)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括微型氣象采集裝置，可全天候?qū)IS 室內(nèi)的氣壓和溫濕度進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和分析。

后臺(tái)系統(tǒng)可根據(jù)用戶巡檢場(chǎng)景的具體環(huán)境情況，設(shè)計(jì)軟件界面和定制開(kāi)發(fā)功能，巡檢記錄?？缮啥ㄖ苹砀?，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢以及歷史溯源。后臺(tái)系統(tǒng)具備定制巡檢任務(wù)，自動(dòng)下發(fā)巡檢任務(wù)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)遙控巡檢等功能，滿足用戶的個(gè)性化使用習(xí)慣和功能定制化需求。

2 發(fā)電廠GIS室輪式巡檢機(jī)器人在不同環(huán)境下的適應(yīng)能力

2.1 低溫下巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)

在大多數(shù)情況下，應(yīng)用在發(fā)電廠GIS 室的輪式巡檢機(jī)器人需要應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境。此時(shí)就需要對(duì)輪式巡檢機(jī)器人進(jìn)行低溫環(huán)境適應(yīng)性的檢測(cè)和試驗(yàn)，進(jìn)一步標(biāo)定出可以適應(yīng)的最低環(huán)境溫度。環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求執(zhí)行，保證檢測(cè)溫度持續(xù)穩(wěn)定，當(dāng)待檢測(cè)環(huán)境中的最高溫度超過(guò)了輪式巡檢機(jī)器人周邊溫度5 ℃以上時(shí)，才可以認(rèn)定檢測(cè)樣品符合散熱樣品的標(biāo)準(zhǔn)。因此，根據(jù)散熱樣品的相關(guān)概念，結(jié)合輪式巡檢機(jī)器人在發(fā)電廠GIS 室內(nèi)工作中的工作環(huán)境，自身所提供動(dòng)力的電機(jī)外表中的溫度是否能夠符合散熱樣品中的各項(xiàng)溫度標(biāo)準(zhǔn)。因此，這可以通過(guò)對(duì)散熱樣品檢測(cè)結(jié)果認(rèn)定為輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)結(jié)果[3]。

通過(guò)對(duì)大量樣品檢測(cè)數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，只有在發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人適應(yīng)了低溫環(huán)境，并且GIS 室內(nèi)的溫度不處于浮動(dòng)狀態(tài)，而處于穩(wěn)定值時(shí)，該輪式巡檢機(jī)器人才會(huì)開(kāi)啟機(jī)關(guān)，展開(kāi)相應(yīng)的工作。根據(jù)以上內(nèi)容的分析，在對(duì)低溫環(huán)境下輪式巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)的檢測(cè)時(shí)，最關(guān)鍵的是要將GIS 室輪式巡檢機(jī)器人放置在低溫環(huán)境中，并使用遠(yuǎn)程操作的方式開(kāi)啟巡檢機(jī)器人的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而使得該機(jī)器人開(kāi)始工作，從而進(jìn)一步觀察該機(jī)器人在低溫環(huán)境下的運(yùn)行情況和具體運(yùn)行狀態(tài)。在檢測(cè)過(guò)程中，如果沒(méi)有按照相應(yīng)的步驟來(lái)進(jìn)行低溫環(huán)境下對(duì)輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)，就會(huì)導(dǎo)致巡檢機(jī)器人內(nèi)部箱體中出現(xiàn)水分，進(jìn)一步降低了機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的溫度，甚至?xí)蚨侄鴮?dǎo)致零件出現(xiàn)侵蝕，而使得機(jī)器人無(wú)法正常運(yùn)行。因此，在對(duì)輪式巡檢機(jī)器人在低溫環(huán)境下運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)中，一定要等到GIS 室內(nèi)的溫度處于溫度狀態(tài)時(shí)，才可以開(kāi)啟輪式巡檢機(jī)器人的開(kāi)關(guān)，并進(jìn)行檢查，在保證機(jī)器人各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定時(shí)，才可以進(jìn)行巡檢工作。而當(dāng)輪式巡檢機(jī)器人箱體內(nèi)部溫度達(dá)到檢測(cè)的低溫時(shí)，此時(shí)就可以觀察輪式的工作狀態(tài)。此時(shí)輪式巡檢機(jī)器人能夠像往常一樣進(jìn)行巡檢工作，說(shuō)明GIS 室內(nèi)輪式巡檢機(jī)器人能夠適應(yīng)低溫環(huán)境，并準(zhǔn)確完成相應(yīng)的巡檢工作。

2.2 危險(xiǎn)環(huán)境下巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)

輪式巡檢機(jī)器人在發(fā)電廠GIS 室的日常工作環(huán)境中，由于GIS 裝置中存在一定的SF6氣體，該氣體無(wú)色無(wú)味。如果泄漏后可嚴(yán)重威脅人員的安全和健康，甚至造成安全事故。因此，需要輪式巡檢機(jī)器人對(duì)GIS 室內(nèi)中的SF6氣體進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)保證室內(nèi)環(huán)境的安全。其中，在巡檢過(guò)程中，輪式巡檢機(jī)器人將運(yùn)行至GIS 室的不同區(qū)域，對(duì)GIS 室的全范圍進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)與分析，通過(guò)使用SF6氣體傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控工作環(huán)境中存在的SF6氣體的濃度，并根據(jù)客戶電廠安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)定SF6氣體濃度得報(bào)警值，當(dāng)檢測(cè)到氣體濃度超過(guò)設(shè)定值后，將有后臺(tái)界面提示和聲音報(bào)警。

2.3 濕熱環(huán)境下巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)

在對(duì)發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人進(jìn)行耐濕熱試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中存在一些問(wèn)題，嚴(yán)重影響著發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人在濕熱環(huán)境下數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確度。其中，在當(dāng)前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)中，需要發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人在穩(wěn)定濕熱環(huán)境下工作2 h，然而在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，濕熱環(huán)境處于浮動(dòng)變化之間，而不是處于穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，而且發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人仍然需要工作2 h。但是在對(duì)大量濕熱環(huán)境數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，發(fā)電廠GIS室輪式巡檢機(jī)器人處于何種狀態(tài)時(shí)，都無(wú)法維持2 h的工作，因此進(jìn)一步說(shuō)明對(duì)巡檢機(jī)器人在濕熱環(huán)境下維持2 h 工作是不符合相應(yīng)要求的。更關(guān)鍵的是，穩(wěn)定的濕熱環(huán)境和變化濕熱環(huán)境之間有非常大的差別。其中，在兩個(gè)濕熱環(huán)境中，檢測(cè)條件不同。在穩(wěn)定濕熱環(huán)境下，GIS 室內(nèi)的溫度和濕度數(shù)值是穩(wěn)定不變的，一般呈現(xiàn)出較高溫度和較高濕度，而在此種環(huán)境狀態(tài)下工作，不會(huì)導(dǎo)致輪式巡檢機(jī)器人內(nèi)部箱體中出現(xiàn)水分。但是當(dāng)處于變化的濕熱環(huán)境中，溫度和濕度是隨時(shí)變化的，進(jìn)一步導(dǎo)致輪式巡檢機(jī)器人箱體中出現(xiàn)凝露情況。

2.3.1 在恒定濕熱環(huán)境下對(duì)輪式巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)的試驗(yàn)

在對(duì)發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人進(jìn)行恒定濕熱環(huán)境下試驗(yàn)過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要開(kāi)啟發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人的開(kāi)關(guān)，并且在開(kāi)啟后，立即進(jìn)行檢查。只有當(dāng)輪式巡檢機(jī)器人的各項(xiàng)性能穩(wěn)定并沒(méi)有任何異常情況下，才能開(kāi)啟休眠模式，放入恒定濕熱環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是在進(jìn)行濕熱環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了輪式巡檢機(jī)器人的工作實(shí)景，因此就需要時(shí)刻保證機(jī)器人處于開(kāi)啟狀態(tài)，避免出現(xiàn)機(jī)器人關(guān)機(jī)的情況，影響測(cè)量結(jié)果。在測(cè)試時(shí)，需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將溫度控制在（40±2）℃范圍內(nèi)，嚴(yán)格控制試驗(yàn)時(shí)間，而濕度的范圍是（93±3）%RH。當(dāng)溫度處于穩(wěn)定值時(shí)，進(jìn)行恒定濕熱環(huán)境的檢測(cè)工作，而試驗(yàn)時(shí)間為12 h。在結(jié)束濕熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)工作之前的1.5 h 內(nèi)，需要相應(yīng)工作人員通過(guò)遠(yuǎn)程控制方法來(lái)調(diào)整發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人的實(shí)際工作狀態(tài)，使得該機(jī)器人能夠完成相應(yīng)的巡檢工作。

2.3.2 在交變濕熱環(huán)境下對(duì)輪式巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)的試驗(yàn)

在交變濕熱狀態(tài)下，對(duì)巡檢機(jī)器人工作狀態(tài)的試驗(yàn)中，需要按照12 h+12 h 循環(huán)試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行。其中，在將該輪式巡檢機(jī)器人放置到工作環(huán)境之前，工作內(nèi)容與之前在恒定濕熱環(huán)境下的檢測(cè)工作相同。最終的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也相同。而交變濕熱環(huán)境和恒定濕熱環(huán)境檢測(cè)過(guò)程中，最大的差別是，如果當(dāng)溫度處于25 ℃±3 K 時(shí)，此時(shí)需要提高濕度，從而達(dá)到高濕度的要求。但是當(dāng)溫度大于55 ℃±2 K 后，需要降低濕度，達(dá)到低濕度的要求，進(jìn)而完成12 h+12 h 循環(huán)交變濕熱試驗(yàn)過(guò)程。

3 對(duì)發(fā)電廠GIS室輪式巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)內(nèi)容的概述

3.1 對(duì)發(fā)電廠GIS室輪式巡檢機(jī)器人定位系統(tǒng)檢測(cè)

在對(duì)發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能檢測(cè)過(guò)程中，最主要的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)器人的定位準(zhǔn)確度。如果機(jī)器人定位準(zhǔn)確度較差時(shí)，無(wú)法完成相應(yīng)的巡檢工作，巡檢質(zhì)量較差。在發(fā)電廠GIS 室內(nèi)中，需要輪式巡檢機(jī)器人對(duì)整個(gè)室內(nèi)中的所有設(shè)備進(jìn)行全方位、全領(lǐng)域的檢測(cè)，因而實(shí)際的巡檢路線存在彎曲和坡度，而在試驗(yàn)檢測(cè)中，基本上都是直線軌道。因此，在后期檢測(cè)中，需要適當(dāng)增加彎道和坡底，從而保證該輪式巡檢機(jī)器人能夠準(zhǔn)確定位，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.2 對(duì)發(fā)電廠GIS室輪式巡檢機(jī)器人防碰撞功能試驗(yàn)

在對(duì)發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人進(jìn)行防碰撞功能試驗(yàn)過(guò)程中，相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了一些阻礙物的性質(zhì)，但是與實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中遇到的阻礙物不同，進(jìn)而使得檢測(cè)結(jié)果不具有準(zhǔn)確性。因此，在后期對(duì)輪式巡檢機(jī)器人檢測(cè)時(shí)，需要架設(shè)一些在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中存在的阻礙物，進(jìn)而使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確識(shí)別出阻礙物，準(zhǔn)確地完成巡檢工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)當(dāng)前發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)過(guò)程中，需要加大檢測(cè)力度，準(zhǔn)確地分析總結(jié)出輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容，并根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，最終為后期輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，最終提高對(duì)發(fā)電廠GIS 室輪式巡檢機(jī)器人的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)水平。