劉姜鈞泰 秦丞

（昆明供電局信息中心 云南省昆明市 650011）

隨著時代的進步和發展，對于電力能源需求量在不斷增加，特高壓電網建設規模在逐漸擴大，與此同時，輸電網絡變得越來越復雜，這在一定程度上促使人工地面故障巡查難度系數大大提升。采用地上人工巡檢方式常常會由于遮擋、距離等因素干擾，難以有效確定絕緣子和相關的電氣設備是否處于良好的工作狀態。如果在一些特殊的氣象環境中，通常難以正常實施人工登塔巡檢，另外，通常在一些人員活動密集區域輸電線路常常會受到外力破壞，采用人工巡檢方式根本無法及時發現輸電線路故障問題，而且不能及時制止輸電線路外力破壞問題。由此可見，輸電線路智能巡檢機器人代替人工巡檢方式的應用有著重要的意義。

1 輸電線路巡檢機器人發展現狀

隨著電網工程建設規模的不斷擴大，輸電線路巡檢工作量和難度系數在不斷提升，然而，現階段對于巡檢人員出現了供不應求的現象，另外，采用人工巡檢方式無論是在質量方面還是在效率方面與巡檢機器人的應用相差甚遠。輸電線路機器人的開發研究已經成為現階段的重要課題，得到了國內外許多研究機構的高度關注。

這種機器人在實際輸電線路巡檢應用過程中有著良好的應用優勢，但是同樣存在著一些缺陷問題，通常主要表現在實用性相對較低，整體質量相對較大，而且難以有效實現越障，無法長時間投入運行?；诖耍诒疚难芯亢驮O計的主要是微小型智能巡檢機器人系統，而且整體質量和體積相對比較小，能夠實現長時間在桿塔上工作，可高效完成相關的在線巡檢工作，能夠達到全新的可視化自動巡檢效果，有效突破了現階段智能巡檢機器人的瓶頸問題。

2 總體設計

輸電線路巡檢機器人在實際應用過程中有著良好應用效果，其系統通常由4 部分構成，主要分別為本體、遠程集控中心、越障橋以及駐留巢穴。首先，在機器人本體上搭載了無線路由器和高清攝像頭，通過無線路由器在一定程度上能夠促使輸電線路巡檢機器人所獲取的巡檢信息傳輸到遠程集控中心，通過對高清攝像頭的搭載應用在一定程度上能夠實現對導線和地線整體情況的拍攝，巡檢人員可通過所拍攝的內容判斷輸電線路故障和隱患問題，以便及時解決。而且還能夠達到全線路無障礙行走，這主要是基于對架設越障橋方式的有效應用；其次，遠程集控中心主要是對機器人的控制和故障隱患識別并判斷，通常需要對所獲取的本體狀態數據以及所獲取的氣象數據展開深入的分析，與此同時，并依據其發出相應的控制巡檢指令。通過對TensorFlow 技術對采集圖片的處理，在一定程度上能夠達到輸電線路故障及隱患問題的識別和判斷；駐留巢穴的作用主要是氣象數據監測和機器人充電。駐留巢穴通常會將所監測的數據傳輸到遠程集控中心，從而保證遠程集控中心機器人命令下達的科學性。主要是憑借太陽能充電的方式和對無線充電模塊的有效應用，在處于駐留巢穴位置時，通過對傳感器檢測的有效應用能夠實現短路故障以及發射端電壓狀態的準確判斷，如果判斷正處于正常狀態，那么將會自動啟動充電模式，從而實現自動充電的目的，在電池電壓達到一定的值時會自動關閉充電。在此環節主要是基于對無線充電技術的有效應用，這在一定程度上促使其操作巡檢半徑更加廣泛，有效突破了火花、接觸節點磨損、充電短路等技術瓶頸問題。

表1：機器人狀態說明與切換條件

3 巡檢模式設計

機器人在輸電線路巡檢方面有著重要應用意義，這種機器人在實際應用過程中可以長時間駐留塔桿，在運行工作過程中能夠跨越桿塔和沿地線行走。而且在實際應用過程中能夠實現自動控制或者是手動控制，能夠高效完成相關的自動定期、全局巡檢工作，如果在人工控制的條件下，能夠高效完成實時、定點巡視，具有良好的應用便利性。該機器人在實際工作過程中具有良好的視角，能夠高效完成對線路走廊、絕緣子、線路等全面的巡查，這主要是基于對攝像機云臺預留位置的有效設置。

該機器人在實際運行過程中通常主要有兩種運行模式，分別為自動巡檢模式、人工操作巡檢模式。首先，在前者的應用環節通常需要對其休眠狀態喚醒時間段進行科學的設置，巡檢路線主要是從一端的駐留巢穴到達另一端駐留巢穴，自動完成駐留巢穴之間線路的巡檢工作，在到達另一端駐留巢穴時，巡檢機器人則會自動進入充電狀態，在巡檢完成時自動進行休眠，直到下一次巡檢任務的下達。機器人所采集的相關巡檢信息會傳輸到遠程操控中心，巡檢人員則可以定期對其進行查看。在后者應用過程中可以采用兩種方式對機器人進行控制，通常主要有現場控制、遠程控制，這主要是基于對無線通信系統的有效應用，能夠實現巡檢任務指令的發送。

該項機器人在實際應用過程中通常主要包括返回充電狀態、空閑狀態、自動巡檢狀態以及手動控制狀態，在狀態切換過程中通常需要滿足表1 中的內容。

4 控制系統設計與研究

4.1 跨越越障橋

巡檢機器人在實際工作過程中無障礙行走則是最為基礎的要求，是保證巡檢工作有效開展和進行的關鍵，在該項機器人應用的主要是嵌入式運動控制系統。在該機器人進行巡檢工作過程中遇到越障橋時，那么在這臺機器人中所搭載的紅外傳感器就會發揮作用，能夠準確識別到越障橋信息，然后再將其反饋到控制系統，然后發出相應指令促使越障裝置夾緊越障橋，然后在充分結合該機器人所處于的位置以及橋型結構信息，通過相關的計算和分析對越障裝置夾緊程度進行有效控制，通過這種方式能夠達到精準上橋的效果；在橋上運行環節，通常會結合機器人所受到風的影響計算以及橋的結構信息，從而實現對越障裝置夾緊程度進行有效的控制；運動控制系統通常會對機器人運行的平穩性進行有效的控制，這主要是為了確保機器人可以安全越障重回地線。機器人在實際運行的過程中常常會遇到防震錘、桿塔等障礙物，然而通過對越障系統的有效應用，都可以輕松地跨越障礙物，控制機器人高效完成相應的爬坡、下坡環節?；趯刂扑惴ǖ目茖W使用，大大提高了機器人過橋的流暢度。

4.2 控制系統硬件設計

該機器人功能性的實現主要是基于對相關系統硬件的有效使用，在機器人中所使用的系統硬件設施相對較多，主要應用的是雙系統設計，并且不同系統所發揮的作用也存在較大差異。在stm32芯片上主要應用的是ucos 系統，其作用主要是實現云臺控制、運動控制以及傳感器數據采集等；其次，在arm 芯片上主要應用的是Linux 系統，其功能主要是信息采集、信息傳輸、遠程控制功能，這主要是基于與無線路由器通信技術的融合應用；另外，如果發生故障問題，那么就可能導致機器人無法正常運行，為可以有效避免故障問題的產生，arm 芯片和stm32 芯片建立起良好的通信關系，主要是基于串口方式的有效應用，其頻率為0.1s，如果在運行的過程中arm 芯片無法正常運作，那么stm32 芯片則會重啟arm 芯片，反之，如果在運行的過程中stm32 芯片無法正常運作，那么arm 芯片則會重啟stm32 芯片，通過這種方式大大強化了機器人運行的可靠性和穩定性；電源管理模塊的作用主要是實現電池充電，在此方面主要是基于對無線充電技術的有效應用，相關電源管理工作的實施主要是基于對相關算法的有效應用，在擴展作業半徑和延長電池使用時間方面發揮著不可替代的作用。運動控制單元的作用主要是對機器人的位置以及主動輪速度進行有效調節，以保障機器人運行的穩定性；三軸高清維穩云臺的作用主要是降低外界因素所產生的振動影響，以保證數據采集的準確性和質量。

4.3 上位機控制系統軟件

通過對上位機軟件的有效應用促使機器人具有狀態顯示、圖片采集等功能，而且還能夠實現對其有效的遙控操作，控制內容主要有前進、后退、停止，通常和機器人有著良好的通信關系，這主要是基于對無線串口的有效應用。通過對上位機軟件的應用能夠實現對機器人的有效控制，而且還能夠將高清云臺吊艙所獲取的相關重要信息存儲在手持終端位置，這在一定程度上為巡檢人員提供了有力的幫助，除此之外，還可以實現對機器人電池電量、傳感器狀態、運行速度等具體信息的實時查看。

5 模擬環境測試

模擬環境測試環節非常關鍵，為了能夠保證輸電線路智能巡檢機器人在實際應用過程中可以穩定運行，那么則必須要對其進行模擬環境測試。該機器人的測試場所在室內，將模擬地線設置在了室內，與此同時，還將雙軌越障橋安裝在模擬地線上方，在跨越越障橋測試方面取得良好成效，整體運行效果始終處于平穩狀態，而且視頻傳輸具有良好的實時性，與預期目標相符合。另外，還對其進行了室外地線上的實驗。其運行性能始終保持穩定的狀態，能夠順利穩定通過越障橋。

6 結束語

輸電線路智能巡檢機器人系統的有效應用為輸電線路巡檢工作創造了許多便利條件，本文所研制的巡檢機器人主要是由本體、遠程集控中心、越障橋、駐留巢穴等部分構成，在實際應用過程中能夠達到全線路無障礙自動巡檢的效果，進一步擴大了其工作半徑?；趯tm32 和arm 系統的雙系統設計，在一定程度上大大提高了機器人運行的穩定性，能夠達到故障系統重啟的效果。通過對無線充電模式的有效應用，有效避免了火花、充電電路短路問題的產生。這種機器人在實際應用過程中操作便捷，促使人工巡檢和智能巡檢有機地結合在一起，從而為巡檢工作創造了許多便利條件