變電站室內(nèi)設備巡視機器人的應用與研究

張鷹　陶穎　沈潔

摘 要：變電站在整個電力供應系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，室內(nèi)安裝著眾多電力設備，日常巡視是一件關鍵工作，智能技術還沒有運用到變電站巡視管理之前，主要依靠的工作人員去檢查設備運行狀況以及開展檢修，具有強度大和危險性高等特點，同時無法做到實時監(jiān)測和搜集相關數(shù)據(jù)，實際效率比較低。隨著科技的進步與發(fā)展，變電站室內(nèi)設備巡視引入了機器人，達到了自動智能巡視目的，最大程度保障了變電設備運行的安全性和穩(wěn)定性。本篇文章重點闡述了變電站室內(nèi)設備巡視運用機器人系統(tǒng)構成，并且對機器人巡視的具體情況進行探討，展望發(fā)展前景，僅供參考。

關鍵詞：變電站;室內(nèi)設備巡視;智能機器人;有效應用

引言：電力在現(xiàn)代社會發(fā)展中意義重大，只有做到持續(xù)穩(wěn)定的電能供應，才能確保城市的正常運行。變電站是電網(wǎng)系統(tǒng)核心組成部分，室內(nèi)設備多，需要按照相關規(guī)定巡視，設備安全穩(wěn)定就能保障電能輸送穩(wěn)定性，否則就可能導致電力事故，造成經(jīng)濟損失，人民生活造成一定影響。變電站室內(nèi)設備巡檢在科學技術還不是很發(fā)達時期，由電力工作人員對設備進行巡檢，強度非常大，而且變電站環(huán)境復雜，風險因素多，容易造成人員傷亡。科學技術的快速發(fā)展下，智能機器人出現(xiàn)在人們視野，變電站室內(nèi)設備巡檢引入機器人，除了可以代替人對是設備例行巡視，還在這個過程中自動搜集相關的數(shù)據(jù)信息，將其傳輸?shù)较到y(tǒng)中，為變電站安排各項工作提供數(shù)據(jù)支持，提升變電站設備運行安全系數(shù)，使得設備管理和檢修更加有效。

一、變電站室內(nèi)設備巡視機器人構成

變電站室內(nèi)設備巡視屬于基礎性工作，通過巡視掌握設備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)存在的缺陷，然后組織人員進行檢修，減少設備故障，保證室內(nèi)設備的安全運行，除此之外獲知設備管理的不足之處，有針對性強化管理，創(chuàng)造良好的設備運行環(huán)境。變電站室內(nèi)設備巡視機器人的出現(xiàn)具有必然性，隨著智能技術發(fā)展，機器人技術越來越成熟，可以代替人完成一些危險性大的工作，變電站設備運行環(huán)境復雜，有著電磁干擾，電力工作人員巡視容易發(fā)生事故，并且會受到電磁干擾，不利于身體健康，機器人巡視就能有效的解決這些問題。

變電站室內(nèi)設備機器人巡視系統(tǒng)主要包含著三個層次：首先就是基站層，系統(tǒng)分為不同的功能模塊，除了要執(zhí)行任務管理、實時監(jiān)控、查詢以及完成驅動控制命令以外，還要對變電設備運行過程中各種數(shù)據(jù)進行搜集，系統(tǒng)自動分析和診斷，發(fā)現(xiàn)設備的異常之處，然后自動報警，變電站組織人員檢修，規(guī)避風險，同時還能為設備檢修提供數(shù)據(jù)支持，有助于找到故障病因，快速處理設備故障;其次是網(wǎng)絡通信系統(tǒng)，機器人在巡視設備中會自動采集相關的數(shù)據(jù)和參數(shù)，最終要通過無線設備將其傳輸?shù)街骺刂行模趯λ袛?shù)據(jù)處理以后，向機器人發(fā)出相關指令，引導其完成巡視任務。這個部分機器人的功能包括采集數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測、自檢等;最后是智能終端，機器人巡視最為關鍵的部分，圍繞著移動站系統(tǒng)開展巡視，包含的功能模塊比較多，機器人在移動中需要導航定位，這是一個核心功能，還有自動充電功能，保證機器人有充足的續(xù)航能力，主控模塊也是最為關鍵的，起到了控制機器人作用，剩下的主要是安全保護模塊以及運動模塊等。

二、變電站室內(nèi)設備巡視機器人的應用

1、自動躲避障礙物技術

變電站室內(nèi)設備安裝極其復雜，設備和線路比較多，并且要采取保護措施，一般都會在地面上鋪設蓋板，或者是設置保護設備的箱子，勢必導致地面不是很平整，存在障礙物。機器人在設備巡視中怎樣才能避開所有障礙物，按照既定的路線完成巡視任務，成為了變電站應用機器人巡視設備一個關鍵性問題，只有攻克了這個技術難關，才能保證機器人巡視的可操作性。研究中發(fā)現(xiàn)利用紅外線傳感設備，然后借助于超聲波，有效的運用到機器人系統(tǒng)中去，就能達到自動探測和規(guī)避障礙物的目的，也就是常說的自動避障技術。實際操作的過程中，機器人會自動發(fā)射紅外線，同時也會在超聲波設備的輔助下，將獲取的信息傳動給控制器，經(jīng)過精確的計算后下達指令，完成驅動控制，使得機器人遠離障礙物，在光感傳感設備的指引中按照既定路線巡視。

2、巡檢技術

變電站室內(nèi)設備巡視的內(nèi)容眾多，重點巡檢的有主控室、開關室、高壓配電室等，這個主要的設備室中安裝著很多設備，常見的有饋線柜、變壓器出線、電壓計量柜、電容器補償柜、避雷器等。機器人巡視變電設備過程中，需要在內(nèi)部安裝上無線網(wǎng)卡，采集信息后進行存儲和傳輸，另外要有高清攝像頭，移動中實時獲取圖像，最終利用無線網(wǎng)絡傳輸?shù)街骺厥医K端系統(tǒng)，達到在線監(jiān)控設備運行狀態(tài)作用，保存有價值的設備信息。

3、圖像處理技術

機器人在設備巡視中會采集到各種參數(shù)和信息，比如設備運行實際負荷、壓力、電流、溫度等，一般情況下都是根據(jù)設備運行中的溫度高低判斷是否存在異常。機器人巡視中實時攝取圖像，運用紅外熱圖像處理技術進行分析和研究，從而發(fā)現(xiàn)設備溫度異常情況，或者是找到溫度反常的特征點，明確設備運行缺陷，組織檢修人員解決問題。紅外熱圖像處理技術最大的優(yōu)勢在于，實時獲取被測對象溫度，生成圖像自動傳輸?shù)浇K端，經(jīng)過圖像分析發(fā)現(xiàn)問題，操作起來簡單方便，準確性高。變電站環(huán)境有很多電磁干擾，噪音信號相對比較多，這會給紅外熱圖像分析帶來一定的影響，為了解決這個問題，就必須提高圖像處理能力，采用先進的圖像處理手段，比如去噪音法、移動攝影等。處理圖像首先要做的是校正顏色，緊接著就是通過計算的方式去噪，這樣就能確保現(xiàn)實出來的是原圖像，最后就是借助于濾波算法，提取出目標圖像，對各種屬性進行分類，系統(tǒng)中會自動顯示出設備發(fā)熱部位，然后報警，將與之有關的數(shù)據(jù)存儲到后臺，方便以后參考。

三、變電站室內(nèi)設備巡視機器人應用前景分析

變電站室內(nèi)設備巡視運用機器人前景十分廣闊，巡視的方法變得更為靈活，而且突破了環(huán)境和時間限制，做到實時巡視和搜集數(shù)據(jù)和影像，通過處理圖像和數(shù)據(jù)掌握設備運行狀態(tài)，對于存在缺陷定位，提高了變電設備巡視的精確性和效率。變電站設備巡視和檢修人員負擔減少，只需要根據(jù)做好設備巡視方案和計劃，機器人系統(tǒng)中設置好各項參數(shù)以及巡視路線，自動完成巡檢任務，具有省時省力特點，而且節(jié)省了資源和開支，效率高，隨著機器人巡視系統(tǒng)功能提升，未來必將有良好的發(fā)展前景。

四、結束語

綜上所述，變電站室內(nèi)設備運用機器人巡視具有很多優(yōu)勢，既能保證順利的完成巡視任務，又提高了效率和質量，確保變電站設備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]沈靖龍， 賴寶鵬， 胡炳杰， et al. 變電站室內(nèi)設備巡視機器人的應用與研究[J]. 電子技術與軟件工程， 2018， No.138（16）：250-251.

[2]孫顯鶴， 郭小凱. 室內(nèi)變電站設備巡檢機器人關鍵技術研究與應用[J]. 機電信息， 2018（2）：100-101.

[3]王智杰， 李永生， 牛碩豐， et al. 變電站室內(nèi)巡檢機器人系統(tǒng)研究與應用[J]. 山東工業(yè)技術， 2019， 280（02）：186-189.

[4]黃彬， 付立思， HUANGBin， et al. 移動機器人在變電站設備巡檢系統(tǒng)中的應用研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備， 2019（6）：58-61.

[5]山東電力研究院. 變電站設備巡檢智能移動機器人[J]. 機器人技術與應用， 2018（3）：36-37.

[6]牛祉霏. 變電站設備巡檢機器人系統(tǒng)設計方案的研究與應用[D].