智能巡檢機器人應用現狀及問題探究

林志龍*

（國網廈門供電公司，福建廈門，361000）

引言

在當前時期，科學技術呈現出快速發展的態勢，在此背景下，智能電網以及特高壓的建設工作正在穩步展開，這就使得過去那種的常規的運檢模式無法滿足需要。如何采用新形勢下的新技術、新手段實現運維模式的轉變，使得運維人員的工作壓力切實降低，確保設備可以一直保持安全的運行狀態，這是將來必須要解決的問題。對于室外變電站來說，智能巡檢機器人所能起到的作用是很大的，其主要是通過紅外熱像儀、拾音器以及可見光任務設備等來幫助巡視人員來完成各種形式的巡視工作，在必要之時還可獨立完成巡視任務。

1 巡檢機器人簡介

所謂智能巡檢機器人，簡單來說其就是一種具備移動感知性能的平臺，搭載多種傳感器，用于特定設備狀態監測、操作及行業業務處理等定制服務的可編程多功能操作機。智能巡檢機器人類型主要有變電站巡檢機器人、廊道巡檢機器人、開關室巡檢機器人等，其適用范圍覆蓋發電、輸電、變電、用電等各電力相關環節，應用領域包括發電廠升壓站、輸電廊道、電網變電所、企業變電站、冶金整流室及解壓槽等。在進行巡檢工作之時，有些是較為繁瑣的，難度也較大，而且危險程度相對較高，此時就可利用智能巡檢機器人來代替巡檢人員。在當前時期，應用程度相對較高的巡檢機器人主要是以無軌化導航技術作為基礎的，其中涵蓋了安全、供電、驅動、通訊、主控、導航以及拾音等單元。此種機器人的智能化程度是相對較高的，而且能夠保持較長的運行時間，控制的方式主要是自主控制、遙控控制，通過其能夠替代巡檢人員來完成各種形式的巡檢工作，對變壓器、電抗器產生的噪聲進行檢測，對SF6的泄露予以監測，并能夠對巡檢報表以及歷史數據展開有效的分析。

2 變電站巡檢機器人研究現狀

我們國家在變電站巡檢機器人方面的研究工作已經開始了一段時間，在1999年，山東魯能技術有限公司就已經著手進行此方面的研究，及至 2002年，國家電網公司開始針對此項技術進行了卓有成效的研究。國內首臺功能樣機是在2004年誕生的，在這之后，系列化的變電站巡檢機器人被研發出來。智能巡檢機器人的實用性得到了大幅提升，能夠有效應對變電站室外的各種環境條件，并可以在整個區域中實現自主運行。在此基礎上，與巡檢機器人相配套的專用系統軟件也開發成功，這樣起來就可真正對設備熱缺陷進行預警，能夠對開關以及斷路器的開合狀態予以有效的識別，當設備的外觀出現異常之時，變壓器的聲音不太正常之時能夠在第一時間發出警報。巡檢機器人能夠真正完成自主巡檢的工作，這就使得變電站巡檢在自動化、智能化方面提升到了新的高度。

3 巡檢機器人在實際應用中的問題

3.1 紅外測溫

在紅外測溫過程中，站內設備布置復雜交錯，巡檢機器人受制于系統中設計好的固定的巡視路徑、定位點及實際場地中可行進通道的限制，無法像人工巡視那樣靈活的從 360°各個方向對比測溫發現設備的最高溫度及制熱點，且存在對位不準確的情況，因此獲取的溫度信息與實際偏差過大，甚至錯誤。對于對位失準的問題可以通過系統的優化及增加距離監測單元解決，距離監測單元的作用是確定被測設備與巡檢機器人的合理距離，在系統中設定某一合理距離內的設備才被紅外攝像頭所選定，從而有效避免類似案例中錯誤選定太陽等非正常范圍內的物體來進行測溫的情況發生。

3.2 表計數據讀取

巡檢機器人都裝備有可變焦的高清攝像頭，按照設計設想，其在表計數據讀取過程中的優勢要遠大于人工巡視時的運維人員目視。智能巡檢機器人的變焦攝像頭不僅可幾倍距離的拉近表計界面，省時省力，且可以保存表計界面為圖片形式供事后分析。然而，實際應用中卻發現這種優勢并不能完全發揮出來，主要表現在當站內高壓表計表面或者巡檢機器人本身攝像頭因空氣中的污穢雜質積累而變臟時，攝像頭則根本無法獲取到清楚的表計圖像。另外攝像頭也存在對焦失敗的情況。對于巡檢機器人本身攝像頭表面污染的問題，可在后續改進中加裝類似汽車雨刮的自清潔裝置以妥善解決。而對于表記污穢的現象，非巡檢機器人本身問題，目前只有借助電網設備每次停電檢修期間通過人工清掃得以解決當前巡檢機器人的研發應用在巡檢系統的智能化及巡檢功能的多樣化方面研究探索較多，但是在硬件方面疏于使用更為先進的前沿技術。高性能的硬件設備更有利于巡檢機器人先進功能的發揮。

4 變電站巡檢機器人關鍵技術指標

4.1 運動功能

考核變電站巡檢機器人運動功能的關鍵性能指標主要有：自主導航定位、越障能力、涉水能力、爬坡能力、轉彎半徑、巡航時間等。具體說明如下：

（1）自主導航定位功能。在當前時期，大部分的機器人所采用的是磁導航定位，也就是要依據已經規劃完成的路徑移動，并停靠在確定好的位置，這樣可對變電站區域中進行全天候的導航。而在傳感技術進一步成熟之后，激光定位導航得到了應用，這樣就使得無軌導航定位切實達成。

（2）越障能力。目前，已測試機型的越障高度均滿足“最小越障高度為5cm”技術要求。其中，越障高度較高的可達到10cm或9.5cm。

（3）爬坡能力。目前，已測試機型的爬坡能力均滿足“爬坡能力應不小于15°”的技術要求，其中，爬坡坡度較高的為20°。

（4）轉彎半徑。目前，已測試機型的爬坡能力均滿足“最小轉彎直徑應不大于其本身長度的2倍”技術要求。

4.2 巡檢能力

巡檢能力是考核變電站巡檢機器人實際應用能力的關鍵技術指標，應滿足的技術要求為：

（1）具備巡檢任務模式設置。

（2）智能巡檢機器人能夠對所有的戶外因此設備進行巡視，巡檢全覆蓋的要求能夠切實達成，覆蓋率能夠真正達到100%。

（3）巡檢機器人可以對有讀數的表盤，還有油位標記等予以自動讀取，并完成識別工作，如果發現有異常的狀況則能夠在第一時間發出警報，而且誤差率不會超出5%；并可識別執行機構的分合狀態。

5 結束語

近年來，變電站智能巡檢機器人在中國得到了推廣應用。應該說，智能巡檢機器人與電網發展的實際情況是相同步的。在現階段，變電站智能機器人的研發工作應該要集中在無軌導航、小型化、工具化以及集中使用方面，并要切實構建起變電站智能巡檢機器人的巡檢信息管理的專用平臺，從而使得變電站巡檢機器人的實用性能夠有大幅的提升，并且保證其應用的效果能夠達到預期。

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