芻議變電站無人機巡檢技術(shù)的發(fā)展

朱誠

國網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司 浙江 杭州 311200

有軌機器人在應(yīng)用的過程當(dāng)中需要事先在變電站內(nèi)部敷設(shè)一些特定的磁條，并且安裝RFID定位芯片，從而用于機器人的導(dǎo)航以及定位工作；而對于另一種無軌巡檢機器人來說，在實際應(yīng)用的過程當(dāng)中，無須在變電站內(nèi)部鋪設(shè)磁條，主要通過一些智能識別技術(shù)進行相應(yīng)的導(dǎo)航工作。相比而言，無軌巡檢機器人在應(yīng)用的過程當(dāng)中工程量相對來說比較小，而且利用現(xiàn)成的巡視道路就可以完成自身的工作。然而，在變電站設(shè)備巡檢機器人實際使用的過程當(dāng)中，由于各種因素的影響使機器人在巡檢的時候經(jīng)常會出現(xiàn)一些類似于點位偏差、表計讀數(shù)不準(zhǔn)確等一系列問題。而無人機是新興的一門技術(shù)，當(dāng)前已經(jīng)在電力行業(yè)輸電線路運維工作中發(fā)揮了極其重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，當(dāng)前無人機在應(yīng)用的過程當(dāng)中已經(jīng)可以開展大量巡視測溫工作，使得巡視工作的工作效率得到了實質(zhì)性的提升。

1 巡檢機器人及無人機的發(fā)展

從20世紀60年代末期，斯坦福研究院開始致力于移動機器人的研究工作，并且研制出了名為Shakey的自主移動機器人。從2005年11月以來，長春變電站巡檢機器人樣機開始正式投入使用，為無人值守變電站的推廣應(yīng)用提供了新的監(jiān)測手段。在短短十幾年以來，國內(nèi)外對巡檢機器人都取得了一定的突破。而無人機迄今為止經(jīng)歷了三個主要的發(fā)展階段：第一階段是萌芽期，早在1935年開始蜂后式無人機出現(xiàn)在人們的眼前，從此人類社會步入了無人機的時代；第二階段為發(fā)展期。從1982年開始，以色列首創(chuàng)無人機與有人機協(xié)同作戰(zhàn)，在海灣戰(zhàn)爭當(dāng)中發(fā)揮了極其重大的作用，引起各個國家軍事領(lǐng)導(dǎo)的重視。也由此，無人機開啟了真正的發(fā)展之路；第3階段為蓬勃期。從21世紀初期，迷你無人機出現(xiàn)在人們的眼前，機型更加小巧，而且性能相比其他無人機而言更加穩(wěn)定。當(dāng)前，要想將無人機應(yīng)用于變電站巡檢相關(guān)工作當(dāng)中，首先技術(shù)人員需要根據(jù)變電站巡檢工作的實際需求開發(fā)出無人機自動巡檢功能，并且基于圖像識別的在線監(jiān)測以及通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行大量訓(xùn)練的智能診斷系統(tǒng)，建立和完善變電站無人機作業(yè)管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過無人機巡檢的合理應(yīng)用，可以大幅度提高巡檢工作的工作效率，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工的方式完成各項作業(yè)，極大地降低了值班人員在實際工作過程當(dāng)中所面臨的一系列風(fēng)險[1]。

2 巡檢機器人在運行中存在的問題及采用無人機的優(yōu)勢

2.1 巡檢機器人機身笨重行動不便

對于一座敞開式的500千瓦變電站來說，為了保障其安全運行，需要在其內(nèi)部設(shè)置的巡視點位接近6000多個。而巡檢機器人由于技術(shù)以及材料等各個方面的限制，其本體所具有的機身相對來說比較笨重。而且在行動的過程當(dāng)中，有諸多因素會對其造成干擾。正常行駛速度一般為0.5m/s，要想令其在整個變電站進行全面的巡檢工作，需要消耗大量的時間，巡檢效率極其低下。然而普通的無人機其飛行速度當(dāng)前已經(jīng)達到了20m/s，即使是在定位導(dǎo)航模式下其速度也高達5m/s。而且無人機機身比較輕盈，擁有靈活的飛行優(yōu)勢。通過無人機的大量使用將會使得巡檢效率得到實質(zhì)性的提高。

2.2 巡檢機器人偏離預(yù)測路徑

在機器人正式開始巡檢任務(wù)之前，其相應(yīng)的位置狀態(tài)必然會存在一定的偏差。而在機器人運行過一段時間之后，初始位置狀態(tài)的偏差將會被放大很多，甚至?xí)泻艽蟾怕食霈F(xiàn)偏離預(yù)定設(shè)定路徑的問題。機器人由于其機械結(jié)構(gòu)的限制，其運動的空間只能是二維平面模式。然而無人機將是三維立體模式，通過無人機地面基站系統(tǒng)作用的正常發(fā)揮，可以建立起變電站電子系統(tǒng)，采用三維坐標(biāo)系對變電站所有設(shè)備巡視點位以及飛行空間建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。在飛行的過程當(dāng)中，和數(shù)據(jù)庫之間保持實時通信，利用高精度導(dǎo)航定位技術(shù)、視覺導(dǎo)航定位技術(shù)等一系列先進的技術(shù)進行相應(yīng)的導(dǎo)航工作。當(dāng)前，無人機技術(shù)在實際應(yīng)用的過程當(dāng)中，動態(tài)定位精度最高可以達到厘米級別，從理論上可以精確地到達變電站的任意位置[2]。

2.3 巡檢機器人表計讀數(shù)不準(zhǔn)確

對于巡檢機器人來說，由于其在行駛的過程當(dāng)中一般是在一個二維平面進行行駛，因此對于一些地理位置相對來說比較高的設(shè)備紅外測溫儀的角度上和設(shè)備呈現(xiàn)一定的夾角。因此，所測的實際溫度往往會在一定程度上低于設(shè)備的實際溫度，準(zhǔn)確性得不到有效的保障。然而，無人機可以完美的避免這些問題，無人機紅外測溫具有三維立體全方位的突破了二維空間的限制，可以360度無死角的測溫，測溫速度快，范圍廣。

3 未來變電站巡檢無人機的發(fā)展

當(dāng)前無人機在輸電線路巡視中的應(yīng)用已經(jīng)有了一個很好的開端，在后續(xù)發(fā)展的過程當(dāng)中，相關(guān)技術(shù)人員還需要結(jié)合當(dāng)前已有的無人機技術(shù)開發(fā)出無人機自動巡視功能。基于圖像識別的在線檢測，以及通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行大量訓(xùn)練的智能診斷系統(tǒng)。通過這樣的方式可以使得無人機在變電站進行巡檢的過程當(dāng)中實現(xiàn)全自動智能化的運行管控。相信在不久的將來，無人機巡檢技術(shù)將會變得更加成熟，大量應(yīng)用于變電站當(dāng)中。

4 結(jié)束語

綜合文章上面所描述的內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)，巡檢機器人在實際應(yīng)用的過程當(dāng)中存在著諸多的缺點。而通過無人機技術(shù)的合理利用，可以有效克服這些缺點。相信在不久的將來，各大變電站當(dāng)中將會廣泛的利用無人機進行巡檢工作。