掛軌式巡檢機(jī)器人綜合管理平臺開發(fā)與應(yīng)用

宋慶武 蔣 超 官國飛

（江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

0 引言

隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展及電力技術(shù)的進(jìn)步，變電站、配電所的信息化、智能化水平不斷提高，500 kV以下電壓等級變電站和配電所基本實(shí)現(xiàn)了無人值守運(yùn)行，未來500 kV及以上變電站也將普及無人值守運(yùn)行；站內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及動力環(huán)境監(jiān)測主要依靠遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)及定期人工巡檢來實(shí)現(xiàn)；傳統(tǒng)的在線監(jiān)測布點(diǎn)有限、施工繁瑣，在部分帶電區(qū)域、環(huán)境惡劣區(qū)域后期設(shè)備維護(hù)較為困難；隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人工巡檢的工作量也在進(jìn)一步加大，容易產(chǎn)生因人力資源、設(shè)備資源有限引起的人工巡檢不到位等情況。為了應(yīng)對運(yùn)維工作的現(xiàn)狀，結(jié)合機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來巡檢機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸替代了人工巡檢方式，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、分析運(yùn)行中的電氣設(shè)備、母線及其引接導(dǎo)線的實(shí)時狀況，監(jiān)測電氣節(jié)點(diǎn)的發(fā)熱溫度、變壓器的油溫/油位等數(shù)據(jù)。

長時間的實(shí)際應(yīng)用證明了機(jī)器人巡檢的經(jīng)濟(jì)效益和安全價值，機(jī)器人巡檢工作未來將會起到越來越重要的作用。變電站、配電房室內(nèi)存在大量重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，目前運(yùn)維工作主要依靠人工巡檢，變電站及配電房分布范圍廣、數(shù)量多、巡檢區(qū)域眾多，人工巡檢的方式存在著人手不足、巡檢不到位等實(shí)際情況；在電力管廊等環(huán)境惡劣、空間狹小的區(qū)域一般人工巡檢難以覆蓋，容易發(fā)生安全生產(chǎn)事故。而國內(nèi)現(xiàn)有巡檢機(jī)器人產(chǎn)品在應(yīng)用上有很多不足，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能比較單一，不能適應(yīng)多種環(huán)境、多種應(yīng)用場景的實(shí)際業(yè)務(wù)需求；與之配套的管理系統(tǒng)多為單站單套系統(tǒng)應(yīng)用，應(yīng)用面較窄，不能實(shí)現(xiàn)集中管理、多系統(tǒng)互動等功能，監(jiān)測數(shù)據(jù)的價值和監(jiān)測設(shè)備的能力沒有得到全面發(fā)掘。

1 總體架構(gòu)

如圖1所示，掛軌式巡檢機(jī)器人綜合應(yīng)用平臺運(yùn)行于信息內(nèi)網(wǎng)，由掛軌式巡檢機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)、統(tǒng)一接口平臺、自部署巡檢機(jī)器人、第三方巡檢機(jī)器人組成。

圖1 掛軌式巡檢機(jī)器人綜合應(yīng)用平臺總體架構(gòu)

掛軌式巡檢機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)功能包括對采集數(shù)據(jù)的存儲、分析、展示，對機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制、告警聯(lián)動；自部署巡檢機(jī)器人通過電力載波通信與統(tǒng)一接口平臺通信，負(fù)責(zé)根據(jù)自動巡檢任務(wù)或手動巡檢命令運(yùn)行至監(jiān)測點(diǎn)，采集數(shù)據(jù)上報應(yīng)用采集服務(wù)器；第三方巡檢機(jī)器人、外部系統(tǒng)通過統(tǒng)一接口平臺建立與掛軌式巡檢機(jī)器人[1]應(yīng)用采集服務(wù)器的雙向通信。

根據(jù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)的分析，對系統(tǒng)的應(yīng)用功能進(jìn)行細(xì)分，結(jié)合系統(tǒng)物理架構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)用功能部署的設(shè)計。巡檢機(jī)器人綜合管理平臺支持兩級部署，既能滿足站內(nèi)本地操作需求，又能集中管理轄區(qū)部署的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、統(tǒng)一管理。

2 業(yè)務(wù)功能描述

（1）開發(fā)掛軌式巡檢機(jī)器人綜合應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和評估機(jī)器人的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，制定并下發(fā)自動巡檢方案，實(shí)現(xiàn)7×24 h往復(fù)式巡檢，通過機(jī)器人云臺采集裝置采集現(xiàn)場圖像，傳輸至管控平臺進(jìn)行存儲和分析，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)、測控、通信等廠站設(shè)備的指示燈狀態(tài)、壓板狀態(tài)和表計讀數(shù)的智能判斷，對有異常的分析結(jié)果及時上報平臺；制定統(tǒng)一接口規(guī)范，支持第三方機(jī)器人產(chǎn)品接入，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。

（2）試制適合變電站室內(nèi)區(qū)域使用的掛軌式巡檢機(jī)器人，集成可見光、溫濕度、氫氣、氧氣、煙霧、噪聲等各種監(jiān)測裝置，滿足變電站室內(nèi)設(shè)備巡檢和智能分析的要求。

（3）研究現(xiàn)場異常和事故信息快速收集機(jī)制，將發(fā)生異常和事故的時間、地點(diǎn)、環(huán)境狀況[2]、現(xiàn)場圖像分析結(jié)果等內(nèi)容整理為分析報告，存入知識庫，結(jié)合其他外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)歸納不同條件和因素下各種設(shè)備的故障數(shù)據(jù)趨勢等多種高級應(yīng)用，為設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

（4）結(jié)合現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、輔助監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行[3]，獲取室內(nèi)環(huán)境、空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，同時向其他系統(tǒng)提供巡檢機(jī)器人采集分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間互動互通、數(shù)據(jù)共享；在其他系統(tǒng)出現(xiàn)告警時，通過數(shù)據(jù)共享，獲得告警位置、類型等信息，巡檢機(jī)器人可前往告警地點(diǎn)，將可見光、熱成像等信號實(shí)時傳輸至管控平臺，縮短告警處理時間，在出現(xiàn)誤告警時可避免浪費(fèi)人力資源，出現(xiàn)真實(shí)告警時，處理人員可提前熟悉現(xiàn)場情況，提高處理效率。具體實(shí)現(xiàn)功能如圖2所示。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目通過對室內(nèi)掛軌式巡檢機(jī)器人及其管控平臺的應(yīng)用研究，研發(fā)機(jī)器人巡檢管控平臺，制定統(tǒng)一接口規(guī)范，將符合規(guī)范要求的第三方機(jī)器人產(chǎn)品納入平臺管理；結(jié)合省內(nèi)現(xiàn)有監(jiān)控類系統(tǒng)，研究巡檢機(jī)器人在數(shù)據(jù)共享、告警聯(lián)動等方面的應(yīng)用。

圖2 具體實(shí)現(xiàn)功能

通過本項(xiàng)目的研究，能夠降低設(shè)備故障和動力環(huán)境變化對電網(wǎng)運(yùn)行的影響；通過與安防、消防等系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，更好地發(fā)揮巡檢機(jī)器人在現(xiàn)場的作用，切實(shí)保障電力安全生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，減少財產(chǎn)損失，節(jié)約人力資源成本。