智能機器人巡檢系統在變電站中的應用

摘 要：現如今，我國的社會經濟不斷發展，科學技術也發展的越來越迅猛，各行各業都已經逐漸在實際的生產以及經營過程中采用智能機器人來進行實際運作，而智能機器人的巡檢系統在變電站當中的科學合理應用，不僅能夠打破傳統人工巡檢的局限性，而且能夠取得良好的應用效果，文章對智能機器人的巡檢系統在變電站當中實際應用進行詳細的分析。

關鍵詞：智能機器人；巡檢系統；變電站；應用

當前，在計算機網絡的迅猛發展影響下，各行各業的智能化已經逐漸普遍起來，特別是現代化的一些超高壓、特高壓輸變電系統工程已經逐漸向多元化的方向發展，而對于這些新技術，傳統的運行模式以及維護操作方法都不能夠滿足其自身的需求，并且傳統的操作方式在面臨當前現代化的設備和操作的時候，其自身也面臨著相對應的挑戰。比如設備部件的數量比較多、其中相互交聯的關系比較復雜，而在這種形勢下，如何有效的運行高壓電網等等，而利用新型的技術和方式不僅能夠有效的提高輸電效率，而且能夠減少變電站工作人員對其進行維護的負擔，能夠切實有效的保證設備的正常安全運行。傳統的變電站巡檢方式已經逐漸“過時”，而智能機器人的巡檢系統應用，不僅能夠降低人工巡檢的局限性和誤差，而且能夠通過智能機器人的一系列技術，詳細的對變電站進行嚴格的檢查和監督，從而保證變電站的長期穩定發展。

1 國內外變電站巡檢技術分析

傳統的變電站巡檢一般都是通過人工來完成的，利用工作人員的感官器官以及配備一些比較精密的儀器等等，來對變電設備進行詳細的檢查和巡視，這種傳統的巡檢方式不僅導致工作人員的勞動強度過大，而且對質量的檢測很容易出現分散的情況，找不到準確出現問題的原因。而現如今，在科學技術以及網絡社會不斷發展的影響下，計算機技術以及微機監控技術在變電站當中越來越被廣泛的利用，特別是巡檢機器人利用其自身獨有的系統以及特點，不僅不會受到天氣以及環境的一些外在因素影響，而且能夠縮減值班人數，對其進行設定之后，機器人就會自己執行巡檢任務，這樣能夠有效保證設備的安全運行，并且最大限度的減少設備的事故發生率。而在變電站當中使用的智能機器人，一般都屬于特種的機器人，在對其進行研究的過程中，可以發現，國際上對這種特種機器人已經形成了獨有的研究領域，機器人在電力系統當中的實際應用，主要集中在電力設備方面，其中包括一些線路、變壓器以及發電設備等等，對這些設備進行日常了檢測、維護以及檢修工作。在對機器人研究的過程中，不難發現，國內外對機器人的研究以及實際投入到使用當中的機器人主要包括變電站的設備巡檢機器人、高壓帶電作業的機器人、核電站作業的機器人等等，而在對其進行不斷的探索和研究的過程中，我國的變電站機器人巡檢已經逐漸取得了很有效的研究成果，在變電站的應用中也取得了非常良好的效果[1]。

2 變電站巡檢機器人的系統設計以及功能

機器人在實際的巡檢系統應用過程中，一般都是采用分層式的控制結構，主要分成兩層結構，其中包括基站的控制系統層以及移動站系統層，其具體如圖1所示。

2.1 基站控制系統層

2.1.1 機器人遙控。在機器人的實際應用過程中，可以利用遙控來對機器人進行遠程的控制，對于機器人的行駛或者是攝像機調焦等一系列的操作，都可以利用機器人遙控來實現，主要是利用鍵盤或者是鼠標來完成。

2.1.2 自動巡視。智能機器人的巡檢系統在實際的運用過程中，能夠實現機器人的自動巡視，操作人員可以設定相對應的巡視時間，機器人便會自動的開始巡視任務，在自動巡視的過程中，機器人主要執行的任務包括自動云臺動作、自動攝像機調焦、自動紅外熱像儀的操作以及自主充電和紅外數據的采集等等[2]。

2.1.3 實時圖像數據監控。智能機器人的巡檢系統當中可以對可見光攝像機以及紅外熱像儀進行實時的視頻顯示，主要是為了能夠更好的配合遙控以及自動巡檢的功能，這樣能夠實現操作人員在后臺對其進行巡視和監督，方便檢測數據的詳細記錄。

2.1.4 機器人狀態信息顯示。在實際的應用過程中，可以實時的對機器人的內部狀態信息進行有效的后臺顯示和監督，能夠通過這些信息的反饋，及時的了解到機器人的實際運行狀態，不僅能夠方便對機器人的巡檢控制，而且能夠通過電子地圖上的位置顯示，輕而易舉的找到機器人的實際位置所在點。

2.1.5 數據儲存與分析。在機器人的實際運行過程中，通過電子地圖信息、任務管理信息以及工作系統當中的信息等等，詳細的數據都記錄在數據庫當中，機器人在實際運行過程中產生的一些巡視進行詳細的記錄和數據分析，這樣不僅能夠方便日后的查詢，而且能夠對日后的數據分析提供良好的支持。

2.1.6 設備歷史溫度分析。在變電站智能機器人巡檢系統的實際應用過程中，設備的歷史溫度變化趨勢能夠發生一定的變化，可以與其他同類型的機器人進行溫度的比較，特別是對于設備的負荷或者是設備的溫度等等，都能夠對其進行詳細的分析，為日后的設備檢修和維護提供一定的數據支持。

2.2 移動站系統層

2.2.1 主控計算機系統。在智能機器人的實際應用過程中，少不了主控計算機系統的應用，主控計算機系統程度主要是采用WinCE嵌入式對其實時全方位、多功能的操作，由C++面向對象來進行語言的開發編程，其自身的主要目的是為了能夠負責導航的定位信息的采集以及處理等等。而在實際的操作過程中，根據監控主站下達的控制命令，不僅能夠對機器人的詳細運動軌跡形成一種良好的控制，而且能夠有效的控制和檢測機器人的傳感器，這樣能夠方便其自身對數據進行檢測、采集以及上傳等等，并且能夠將機器人自身的狀態信息也一并上傳記錄[3]。

2.2.2 導航定位系統。導航定位系統主要是由導航傳感器和定位傳感器兩個部分兩組成的，導航傳感器主要是磁導航傳感器，能夠切實有效的跟蹤地面之前鋪設的相關磁導航運行軌跡，來最終實現導航的定位；而定位傳感器主要是采用RFID的定位傳感器來進行實際的操作，能夠切實有效的為機器人提供定位、停靠以及其他的位置信息。

2.2.3 運動控制系統。運動控制系統是移動站系統層當中必不可少的一部分，可以直接對機器人的行駛機構、驅動電機以及運動控制器等等設備形成切實有效的控制，從而掌握和實現對機器人的運動控制。

2.2.4 動力系統。動力系統主要包括電池、電源管理器等等，主要是為了能夠長久的為機器人提供能夠運行的基礎能力，而動力系統主要是為了能夠實現電池的合理分配和管理等等。

2.2.5 檢測采集系統。在移動站系統層當中的檢測采集系統主要是為了能夠給攝像機或者是紅外熱像儀等設備提供一定的數據采集以及傳輸，而在實際的操作過程中，通過基站系統的監控計算機以及移動站系統的主控計算機，兩者之間相互配合和協調，能夠對云臺、攝像機等等設備進行實際的控制，從而實現對數據的采集和傳輸等等[4]。

3 智能機器人巡檢系統的實際應用

為了能夠從根本上促進電力系統變電站的巡檢工作，從根本上減輕工作人員的工作壓力，現如今，不僅越來越多的嘗試利用智能機器人來實行巡檢的工作，而且相配和的融入了一些全新的技術，相互配合，能夠最大限度的保證變電站的巡檢工作取得最大的成效。

3.1 三維電子地圖技術

在智能機器人的巡檢系統應用過程中，還融入了其他的全新技術來配合使用，利用三維虛擬現實技術，能夠對變電站進行實際規模的建造，三維電子地圖技術的應用，能夠有效的代替二維平面地圖的局限性，不僅能夠讓后臺操作人員有身臨其境的感覺，而且能夠更加確切的對巡檢的位置加以確定，其實際的應用效果如圖2所示。

3.2 實時數據曲線分析技術

在實際的操作過程中，設備的溫度會在其自身的負荷變化下而產生相對應的變化和影響，單純的溫度變化趨勢不僅不能夠切實有效的體現設備由于老化或者是一些缺陷的問題，而如果與設備的實際運行負荷有一定的關聯，則需要通過兩跳曲線的變化來對其進行詳細的分析，這樣就能夠明顯的對其進行深入的判斷，判斷是否是負荷的變化從而引起溫度的變化，或者是由于設備自身的老化或者是設備的一些缺陷問題而造成的。所以在機器人的實際巡檢過程中，其自身巡檢測溫報告，要與變電站的運行管理MIS系統進行有效的關聯，這樣能夠在保證機器人的實際巡檢過程中，通過便點運行管理系統，能夠及時的發現數據的異常現象以及實現查詢功能的最大化作用等等，這樣能夠從根本上提高巡檢數據的質量和水平，從而有效的提高變電站的整體巡檢管理水平。

3.3 模式識別技術

在實際的操作過程中，機器人不可能實現每一次都準確無誤的對準目標，而能夠造成這種現象的原因有很多，其中包括運動控制的精度、導航停靠精度的限制等等；不僅如此，由于觀測距離的不同，導致在實際的檢測過程中，一次檢測可能會檢測到多個設備，對于檢測結果就會產生直接的影響，導致數據的不準確。而在這種形勢下，通過模式識別的算法，在配合機器人的檢測位置，不僅能夠有效的對目標設備進行分辨和定位，而且能夠從根本上保證檢測數據的準確性和可用性，這樣能夠方便及時的對設備的實際運行狀況提供良好的數據支持和信息支持。

4 智能機器人巡檢系統的優缺點分析

4.1 優點

在智能機器人巡檢系統在變電站的實際應用之后，特別是在一些高溫或者是特殊雷雨天氣，巡視任務尤其的復雜和繁重，而利用智能機器人不僅能夠最大限度的減輕巡視人員自身的勞動強度，而且能夠讓其在比較惡劣的天氣代替人工來進行和完成巡視巡檢的工作。另外，電力系統設備的缺陷檢修以及設備的日常檢查等等，現如今仍然采用的是人工化的巡檢方式，對一些能夠對電力系統安全產生影響的因素，其中包括一些電力線路的缺陷、斷路器的氣體泄露等等，都需要巡檢人員進行詳細的檢查并且進行主觀的描述和記錄，而由于檢測人員的變化導致記錄的方式和語言也大有不同，對故障的實際分類以及分析都造成了一定的阻礙影響，而采用機器人來對其進行巡檢，就能夠切實有效的實現標準化、統一化的數據處理和分析方式，從而提升變電站的整體巡檢水平。

4.2 缺點

變電站智能機器人巡檢系統的實際應用，還仍然存在很多需要深入研究和開發的地方，特別是在導航的方式上，雖然當前大多數都會采用磁軌道導航，但是這樣就會導致機器人的巡檢路徑被規劃，限制了機器人的巡檢軌跡，導致實際的被檢測目標沒有辦法對其進行全面有效的檢測。機器人的巡檢系統在開發應用的過程中，需要不斷的探索一種全新的方式，能夠為變電站提供一定的設備運行和維護方式，這樣不僅能夠有效的減輕運行人員自身的勞動強度，而且能夠有效的代替人工巡檢來進行巡檢任務，所以智能機器人巡檢系統在變電站中的應用仍然還有許多方面有待開發。

5 結束語

電力系統不僅其自身的結構非常復雜，而且其自身的安全合理運行能夠直接對人們的日常生活產生一定影響，所以在這種形勢下，智能機器人的應用，不僅能夠優化傳統的變電站巡檢任務，而且能夠利用現代技術對實際的設備以及現場進行詳細的檢測和控制，機器人的合理應用，能夠最大限度的減少人為勞動力，而且能夠實現變電站巡檢任務的統一化和標準化。

參考文獻

[1]王海亭，俞發暉.750kV官亭變電站綜合自動化系統的現場檢驗探析[J].電網與清潔能源，2010（01）.

[2]魯守銀，蘇建軍.機器人在變電站設備巡檢中的應用[J].機器人技術與應用，2010（05）.

[3]魯守銀，等.變電站設備巡檢機器人的研制[J].電力系統自動化，2010（30）.

[4]沈洋，等.無人值班變中站遠方監控系統的設計和應用[J].電力系統自動化，2010（28）.

作者簡介：艾春雨（1976-），男，河南許昌，本科，許繼電氣股份有限公司，工程師。