變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計與實現

俞斌

摘 要：變電站作為電網的重要組成組成部分，隨著社會用電需求的增加，對變電站運行要求也越來越高，而要想實現變電站的高效運行，降低變電站故障的發生，就必須革新變電站設備傳統人工巡檢方式。信息化的時代里，變電站的智能化構建也越來越迫切和重要，變電站智能巡檢機器人也開始取代變電站設備傳統人工巡檢方式。而要想全面實現變電站智能化巡檢，就必須做好變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計工作。智能巡檢機器人的引入在提離電力系統智能化水平的同時，也能有效解決傳統巡檢方式面臨的新挑戰。全局路徑規劃是智能巡檢機器人完成巡檢任務的前提，因此對變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃的研究意義重大。本文就變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計與實現進行了相關探討。

關鍵詞：變電站；智能巡檢；機器人；全局路徑規劃設計；實現

0.引言

就目前來看，我國變電站設備巡檢方式依然是人工方式，借助一些配套的檢測設備，通過巡檢人員的經驗來對變電站設備運行狀態進行判斷，然而這種判斷具有極大的不科學性，尤其是在超高壓輸變電系統中，這種人工巡檢方式已經不適合變電站運行的需要。在科技飛速發展的時代里，將智能機器人系統引入到電力系統越來越迫切，智能機器人的使用，可以提高電力系統的自動化程度，保證變電站設備的穩定、安全運行，進而保證電力系統的正常運行。

1.變電站智能巡檢機器人的作用

在科技日新月異的時代里，人工智能也將逐漸渠道傳統的生產方式，大大的改變人們的生活。變電站作為電力系統的重要組成部分，隨著用電需求的增加，對變電站設備要求也越來越高，但是，在實際環境下，變電站設備很容易出現故障，這些故障中有許多故障是無法通過人的肉眼來判別，尤其是那些潛在的故障，如果不能及時發現，就會影響到電力系統的正常運行。而變電站智能巡檢機器人作為科技發展的產物，它能有效地解決變電站人工巡檢方式面臨的問題[1-2]。智能巡檢機器人通過自身攜帶的拾音器、各種攝像機、智能云臺系統，完成變電站設備的聲音、圖像、錄像采集，最終實現聲音檢測、設備儀表的自動識別、紅外檢測、紫外放電檢測、SF6氣體泄漏檢測等工作，并且實時記錄各設備信息，及時提供異常情況顯示、聲音提醒、詳細數據上傳打印等[3]。智能巡視機器人的應用能夠實現變電站設備的智能化監控，對變電站內的設備進行在心、實時監控，當變電站內設備出現故障時，智能巡檢機器人會將故障信號及時地反饋到監控系統，從而提高變電站工作效率，降低變電站設備故障的發生。

2.變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計與實現

2.1創建半結構化道路模型

在變電站智能巡檢化器人全局路徑規劃設計中，道路網模型的構建置管工作，智能巡檢化器人必須按照一定的路徑來進行，如果工作路徑不合理、不合學，勢必就會影響到智能巡檢器人作用的發揮。因此，設計人員必須結合變電站實際情況，合理建立道路網模型。基于磁導航的變電站智能巡檢化器人路徑中的停靠點可通過射頻識別標準標示，并在停靠點設置一定的停靠時間，方便智能巡檢化器人進行巡檢，嚴格按照任務指示來完成巡檢任務（儀表檢查、氣體泄漏檢查、溫度檢查等），待智能巡檢化器人完成巡檢任務后，進入到下一個停靠點[4]。另外，在路徑設計中，要注意直行、拐彎、掉頭等指令的設置，從而更好地方便智能巡檢化器人完成相關巡檢任務[4]。

2.2全局最優路徑規劃

全局最優路徑規劃的目的就是方便智能巡檢化器人能夠在短短的時間內到達停靠點，執行選巡檢任務。在創建模型的基礎上，選擇合適的全局路徑規劃算法，最終規劃一條從起點途經所有任務點，最終到送終點的最優路徑。根據智能巡檢化器人的運動軌跡，可將路徑規劃分為兩：一種是智能巡檢化器人系統所有自由度可獨立變化的完整運動規劃，另一種就是智能巡檢化器人系統非完整、有約束的運動規劃。對于變電站智能巡檢化器人的全局路徑規劃設計工作來看，它本身就是一種非完整的運動規劃，因此，在具體設計過程中，就鼻息考慮到智能系統有限的自由度，要將智能巡檢化器人的必須經過的停靠點輸入到智能化系統中，從而設置相應的指令，確保機器人每一個停靠點都會到達。另外，在全局最優路徑規劃中，要采用科學的路徑規劃算法，如借整仿生學中的蟻群算法和遺傳算法，物理學中的模擬退火算法等方法，實現智能巡檢機器人的路徑規劃[6]。另外，按照路徑規劃算法類型分類，可將路徑規劃劃分為傳統路徑規劃算法和智能路徑規劃算法，傳統路徑規劃算法主要指基于環境模型的圖搜索算法，例如Dijkstra算法，A*算法，D*算法等；應用較多的智能路徑規劃算法有遺傳算法、神經網絡算法、模擬退火算法等。

3.結語

綜上所述，現行社會形勢下，傳統的巡檢方式已經不適合變電站運行的需要，傳統的巡檢方式主要是人工方式，這種巡檢方式很難全面把控變電站設備運行狀態，增加了變電站運行風險。而智能巡檢化器人的應用有效地解決了傳統人工巡檢方式的弊端，能夠大大的提高變電站運行效率。而要想發揮智能巡檢化器人的作用，就必須做好全局路徑規劃設計工作，只有不斷優化路徑規劃工作，從而更好地方便智能巡檢化器人執行巡檢指令、完成巡檢任務，進而為變電站的安全、穩定運行提供保障。

參考文獻：

[1]陳瑤. 變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計與實現[D].山東大學，2015：112-119.

[2]陳瑤，陳阿蓮，李向東，陳偉. 變電站智能巡檢機器人全局路徑規劃設計[J]. 山東科學，2015，01：114-119.

[3]高旻龍. 智能巡檢機器人在變電站中的應用[J]. 價值工程，2015，11：254-255.

[4]周立輝，張永生，孫勇，梁濤，魯守銀. 智能變電站巡檢機器人研制及應用[J]. 電力系統自動化，2011，19：85-88+96.

[5]肖鵬，孫大慶，王明瑞，郭銳，孫勇. 基于激光定位的變電站智能巡檢機器人導航系統設計[J]. 計算機測量與控制，2012，06：1629-1631+1635.

[6]李紅梅，王濱海，廖文龍，王海鵬，肖鵬. 基于地圖匹配的變電站巡檢機器人激光導航系統設計[J]. 制造業自動化，2014，01：52-56.