變電站巡檢機(jī)器人應(yīng)用中存在的問題分析

陳德凱 孫若峰

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局 云南 昆明 650000

1 機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成

機(jī)器人系統(tǒng)主要由移動(dòng)站和基站兩部分組成。移動(dòng)站包括移動(dòng)車體、移動(dòng)體運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，是整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的移動(dòng)載體和信息采集控制載體；基站包括監(jiān)控主站、網(wǎng)絡(luò)集線器或交換機(jī)以及激光打印機(jī)等部分，是移動(dòng)站的監(jiān)視、控制及管理中心。移動(dòng)站和基站通過高帶寬的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通道連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳和命令的遙控。

2 機(jī)器人存在的不足及解決

2.1 儀表識(shí)別能力不理想 機(jī)器人需要識(shí)別的儀表讀數(shù)有開關(guān)的SF6氣壓和機(jī)構(gòu)液壓、避雷器泄漏電流、主變壓器的油位和溫度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，由于受到停靠位置的限制和設(shè)備區(qū)光線的影響，機(jī)器人在儀表數(shù)據(jù)識(shí)別方面并不理想。建議對(duì)巡檢機(jī)器人和相關(guān)儀表進(jìn)行車載自動(dòng)抄表系統(tǒng)改造。車載自動(dòng)抄表系統(tǒng)由包括抄表主機(jī)、發(fā)射天線和接收天線等的車載端與待測(cè)設(shè)備儀表兩部分組成。待測(cè)設(shè)備儀表有自己唯一的ID。機(jī)器人按一定的路線行駛，到達(dá)某一抄表區(qū)域時(shí)，發(fā)出“喚醒”信號(hào)，被喚醒的該區(qū)域的所有儀表依次向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。傳送完畢后，主機(jī)再喚醒下一組儀表。由于對(duì)一個(gè)區(qū)域只需發(fā)射一次“喚醒”信號(hào)，所以抄表速度會(huì)很快。同時(shí)，因?yàn)榉殖闪瞬煌膮^(qū)域，故可較有效地避免數(shù)據(jù)的多次傳送和數(shù)據(jù)傳送沖突。

2.2 抗強(qiáng)電磁干擾能力不強(qiáng) 在大霧、細(xì)雨天氣或當(dāng)空氣中水分等成分增加時(shí)，變電站電暈放電現(xiàn)象相應(yīng)加重。如果電暈放電源和機(jī)器人車載通信系統(tǒng)的頻率和間距足夠接近，就會(huì)出現(xiàn)電磁干擾，可能導(dǎo)致通信中斷、回傳圖片模糊甚至不成功。上述天氣可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人不能完成指定巡檢任務(wù)或巡檢質(zhì)量下降的情況。需要改善機(jī)器人的通信能力，特別是在霧、雨等不利天氣條件下的通信能力。解決方法：，增大無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射功率，通過大功率發(fā)射信號(hào)保證機(jī)器人在特殊天氣下能接收到有效信號(hào)；不同頻段的信號(hào)穿越含有霧氣、水氣等雜質(zhì)的能力是有所區(qū)別的，機(jī)器人調(diào)試人員可以預(yù)先測(cè)出上述不利天氣條件下的最佳通信頻段，通過減少通信中的能量損耗保證機(jī)器人在全站內(nèi)無(wú)通信盲區(qū)。

2.3 部分設(shè)備的巡視受場(chǎng)地限制 國(guó)內(nèi)變電站巡檢機(jī)器人主要采用輪式驅(qū)動(dòng)，只有在較平坦的硬路面上才能行駛。鑒于絕大多數(shù)變電站在規(guī)劃設(shè)計(jì)中并沒有預(yù)留機(jī)器人巡檢通道，局部配電設(shè)備巡視會(huì)受站內(nèi)一些條件限制，如避雷器緊靠圍墻使得機(jī)器人無(wú)法從中間通過，保護(hù)設(shè)備安裝于樓上使得機(jī)器人無(wú)法跨越樓梯等。在這些情況下機(jī)器人將無(wú)法充分發(fā)揮作用。這種情況下，可考慮采用固定攝像頭對(duì)機(jī)器人無(wú)法巡視的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方巡視，即機(jī)器人與固定攝像頭配合的模式進(jìn)行設(shè)備巡視。

2.4 不具備設(shè)備外表缺陷檢查功能 設(shè)備瓷瓶有裂紋、設(shè)備滲漏油是變電站常見的缺陷，但是目前巡檢機(jī)器人卻不能對(duì)此類外表信息進(jìn)行判別。可通過計(jì)算機(jī)圖像視覺分析技術(shù)，將場(chǎng)景中背景和目標(biāo)分離以追蹤在攝像機(jī)場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)加以解決。視頻分析技術(shù)通過對(duì)攝像機(jī)視頻圖像進(jìn)行分析，并具備對(duì)風(fēng)、雨等多種背景的過濾能力。通過建立變電站設(shè)備的模型，借助計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力使用各種濾波器，排除監(jiān)視場(chǎng)景中非人為的干擾因素，準(zhǔn)確判斷視頻圖像中的設(shè)備表面缺陷。

3 機(jī)器人推廣應(yīng)用的分析

3.1 機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本文以變電站監(jiān)控與操作分設(shè)模式為例，討論機(jī)器人系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)。巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)置各變電站分站和監(jiān)控中心總站，如圖1所示。分站是巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的本地后臺(tái)系統(tǒng)，用于對(duì)機(jī)器人進(jìn)行有效的監(jiān)視、控制和管理；監(jiān)控中心總站是巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的遠(yuǎn)程后臺(tái)系統(tǒng)，通過監(jiān)控中心總站可以對(duì)巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程控制、管理、維護(hù)，同時(shí)可以獲取變電站巡檢機(jī)器人送來(lái)的數(shù)據(jù)。

圖1 變電站機(jī)器人系統(tǒng)布局

3.2 機(jī)器人導(dǎo)航方式選擇 變電站巡檢機(jī)器人普遍采用磁軌跡導(dǎo)航。該導(dǎo)航方式具有原理簡(jiǎn)單可靠、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但該方式下機(jī)器人不易實(shí)現(xiàn)自主避障，當(dāng)遇到障礙物時(shí)采用停車并報(bào)警的方式，巡視靈活性尚需改善。GPS導(dǎo)航對(duì)GPS信號(hào)質(zhì)量的要求比較高，在GPS信號(hào)不良時(shí)機(jī)器人可能會(huì)偏出軌道。建議當(dāng)前機(jī)器人導(dǎo)航使用磁軌跡和GPS組合的導(dǎo)航方式，在電磁干擾小、GPS信號(hào)較好的區(qū)域使用GPS導(dǎo)航，而在GPS信號(hào)差的區(qū)域采用磁軌跡導(dǎo)航方式，實(shí)現(xiàn)兩種導(dǎo)航方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人還存在一些不足，要加以解決。巡檢機(jī)器人作為新型技術(shù)檢測(cè)手段，高度符合設(shè)備巡檢發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。