智能巡檢機器人在變電系統運行中的應用研究

摘? 要：近幾年來我國變電站數量急劇增加，變電站運行巡檢變得十分重要，但傳統的人工巡檢方式可能會受到多種外界因素的影響，在制約條件下會出現數據誤差等情況，難以滿足現代化建設與發展的實際需求，因此智能巡檢機器人應運而生。智能巡檢機器人融入了多種現代化手段，可以在精準獲取相關數據，減少人工巡檢及管理的工作強度，基于此本文對智能巡檢機器人在變電系統運行中的應用進行探討，并提出了具體策略。

關鍵詞：智能化建設? 巡檢機器人? 變電站? 變電系統運行

Application of Intelligent Inspection Robot in Substation System Operation

MO Zhe

（Jiangmen Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Jiangmen， Guangdong Province， 529030 China）

Abstract： In recent years， the number of substations in China has increased sharply， and substation operation inspection has become very important. However， traditional manual inspection methods may be affected by a variety of external factors， and data errors may occur under restrictive conditions， making it difficult to meet the actual needs of modernization and development. Therefore， the intelligent inspection robot came into being. The intelligent inspection robot incorporates a variety of modern methods， which can accurately obtain relevant data and reduce the work intensity of manual inspection and management. Based on this， this article discusses the application of intelligent inspection robots in the operation of substation systems and proposes Specific strategies.

Key Words： Intelligent construction; Inspection robot; Substation; Operation of substation system

現階段電力企業中的變電系統規模不斷擴大，使得電站工作人員的工作強度也隨之增加，同時當前變電站的相關巡查與監測工作較為繁瑣，人工執行中可能存在一定的安全隱患問題，而合理使用智能巡檢機器人則可以解決以上問題。當前我國現代化科學技術正不斷發展完善，各類技術被應用在了電力領域中，智能化機器人技術便是其中之一，使用機器人可以替代人工進行設備巡檢，讓運維人員對設備的工作狀態更加的了解，保證設備的狀態檢修和狀態評估能夠擁有精確的數據作為支出，現如今已經成為了電力企業發展的主要趨勢。

1 變電系統運行中智能巡檢機器人概述

1.1智能機器人硬件和軟件框架

基站系統層的由多個部分構成，在windows系統中采用C++編程語言，以此提供操作交互界、規劃機器人的運動路線，即實現機器人運動控制、RFID采集、可見光圖像采集等。在此基礎上可以根據后臺編程控制機器人的運作，搭配各類數據獲取設備精確收集當前變電系統的信息，完成數據傳輸與運行遙控工作，保證信息交換與傳遞的有效性[1]。

1.2機器人巡栓系統的軟件控制系統

機器人巡檢需要融合多個組成模塊才能完成任務，在實際執行過程中可以通過交互獲取任務目標，系統設計過程中必須考慮整個項目的可擴展性，數據當做狀態量進行展示，因此要求融入實時性的數據監控系統，避免任務過程中數據異常而無法及時發現。同時基站系統也是控制中心，在任務開展過程中，以此實現事件實時響應，框架可以以事件為驅動方式，保證任務的執行符合要求。

2 智能巡檢機器人在變電系統運行中的技術原理分析

2.1智能巡檢機器人技術需求

特高壓設備本體位置較高，手持輔助巡視設備不僅在大霧天氣或者惡劣天氣中會降低能見度，且可能在巡檢過程中出現意外風險，可見傳統方式已經難以適應時代發展需求[2]。基于仿生學的視覺技術開展相關工作，通過搭載設備在建設的滑道中按照系統指令去執行既定任務，具體需求如表1所示。

2.2智能巡檢機器人功能設計

抵達巡檢位置時自動停車探測記錄，完成規劃路徑之后返航并提供相關數據，結合視覺識別功能可以采集各類所需要的變電站參數，后臺可以直觀的了解到當前信息是否存在偏差。同時可以利用FFT原理識別噪聲，并結合視覺分析處理系統生成曲線圖，在此過程中必須融入自檢功能，出現風險問題后能夠及時發出警報，異常情況快速上傳至終端分析當前所存在的故障信息。機器人設計需要結合保護裝置、移動裝置、傳感器裝置、雷達定位裝置等，復雜地形可通過人工控制完成，通過完善的調配制度及管理制度節省成本消耗。

2.3智能巡檢機器人體系架構

機器人基于仿生學設計，車載子系統等完善自身架構，最高運行速度高達1m/s，電池續航能力超過5h，能夠滿足現階段我國變電站的巡檢要求。機器人可以通過履帶或滑輪等方式在陸地行走，也可以通過搭設既定的軌道線路完成特定位置巡檢，要求機器人必須在巡檢時搭建有完備防雨裝置，爬坡減震系統要能夠確保在抖動中圖像的清晰度，要求機器人必須結合實際應用情況搭載相應的模塊和設備，如在雨天進行巡檢則需要做好接地工作。模塊集合了多種功能，能夠與通過聯網將信息實時采集并傳輸，但應用中可能會受到入侵，因此需要利用“防火墻”技術提升其在應用過程中的安全等級，并結合集成系統實現統一管理與調度，可以立即、定期、周期執行，并快速生成巡檢報告，保證數據提取的有效性。

3 智能巡檢機器人在變電系統運行中的模塊構建

基站系統主由多個部分組成，系統基于window系統采用C++編程語言開發設計，監控機器人的各項狀態信息。

3.1巡檢任務管理模塊

巡檢任務模塊是執行的定任務的核心，也是幫助其運動的重要組成部分，可以將其理解為讓機器人運動的“肢體”功能，在收到指令后會按照系統的要求完成既定目標，并等待下一指令的發送，全部任務完成后返回充電[3]。

3.2圖像監控管理模塊

機器人執行巡檢任務時需要獲取視頻圖像，系統會自動根據任務的設定對圖像進行抓取，也可以結合實際對某個特定的角度進行拍照，發現風險后報警模塊會發出風險警報，調用圖像抓取功能獲取故障信息，方便相關人員作出判斷。

3.3機器人擰制模塊

控制模塊的功能是控制運行、抓取等方面，操作中需要通過快捷鍵完成相關指令，可根據實際需求調節快捷鍵，以此對機器人實現有效控制。通常情況下以計算機控制可以利用方向建控制其運動，空回車為啟停，鍵盤字母“R”為復位，字母“Z”為重復上一動作等。

3.4數據存儲模塊

后臺數據庫中會儲存機器人每一次巡檢任務的相關信息，但儲存會有一定的上限，因此需要融入數據儲存模塊將信息傳遞，提高數據交換與傳輸的速度。在實際執行過程中，要求充分應用數據存儲模塊的靈活性，隨時添加或拓展更多的數據模塊，接入設置系統功能選擇手動還是自動，滿足實際應用的各項需求。

3.5查詢模塊

查詢模塊可以即對儲存的信息進行調取，其目的是為了將所采集的信息合理利用，且能夠將數據進行整理和備份，方便后續機器人執行巡檢任務時比較與應用。相關的紅外圖像或圖表、線形圖等則需要借助計算機進行準確分析，在操作人員控制輸入指令后顯示數值，避免因數據異常而導致后續工作無法順利進行[4]。

3.6機器人狀態顯示模塊

狀態顯示模塊能將各類信息展示出來，且信息的種類也十分豐富，通過標簽分類的顯示不同的信息，作用類似于一種判別系統，出現異常情況后會做出警告并將相關異常數據提交。該模塊實際應用中需要借助Windows，在該系統中設置數據檢查的順序，并設立禁忌預案，以此將程序執行的風險降到最低。

4 智能巡檢機器人在變電系統運行中的應用優化策略

4.1建立設備圖片數據庫

能巡檢機器人在變電系統運行中，必須監理特定的圖片數據庫儲存各類獲取的信息，執行任務時可以在數據庫中匹配圖片，避免風險問題的出現。同時數據庫中必須設定相應的目錄，按照不同的因素綜合處理圖像，了解傳感器中的各類信息所代表的參數，匹配時自動確認停靠點，提高巡檢的有效性。

4.2實時匹配和栓測識別

機器人在進行巡檢任務必須進行匹配與識別，其是保障任務開展效果的重要因素，為了能夠提高數據獲取的精確度，需要通過誤差計算完成優化，保證巡檢中拍攝的圖像與標準匹配。在此基礎上要求對熱圖像處理進行分析，如果出現異常溫度就會報警提醒相關人員進行檢修與維護工作。

4.3圖片匹配和輸出

可見光攝像頭的焦距可以調節范圍，要求數據庫中圖片涵蓋的必須全面，在匹配圖像時要做具體的調整，通過紅外熱圖可以得到設備的具體溫度，從而更加清楚的觀察到設備的狀態。在匹配后需要結合數據庫進行對比認真，如吻合則可以對參數信息進行輸出，在任何季節或可巡檢天氣條件下都可以完成任務，以此方便全時段工作。

4.4巡檢設備聲音采集

為了得到聲音信號，需要將聲音識別技術應用在機器人系統中，站內的聲音將會全部采集入數據庫中，此時需要從聲音信號中提取特征，其運算的速度和效率都比較高，能夠精確分辨出變電系統的異常情況。如在實際工作中，巡檢機器人收集聲音時發現異常，當超過閾值時發出報警，根據輸出的識別結果對各種異常進行匯總，不僅提高了設備巡檢的質量，且能夠方便后續相關人員對問題較小的設備進行修復，使變電站的無人值守模式更加的可靠安全[5]。

4.5機器人定期檢修

當設備出現了老化或者短路的情況，可能在巡檢過程中出現異味，如不對此進行處理，則在后續執行任務重可能出現異常風險，導致變電站的安全無法的到應用的保證。由此可見對設備的定期檢查是非常關鍵的，實際執行中可以通過與電機之間的觸動來檢查電機情況析，在系統中直接設定需要查詢的時間，通過該手段提高檢修的有效性[6]。

5結語

變電站的智能機器人系統可以代替部分人工進行巡檢，在精準獲取相關數據，減少人工巡檢及管理的工作強度，且發現風險后報警模塊會發出風險警報，避免風險問題的出現，可見該技術的使用符合未來我國電力系統的發展需求。因此需要結合實際將其合理應用，分析其在巡檢中應用的可靠性，了解設備模式識別系統的關鍵問題，進而發揮出智能機器人的實際作用。

參考文獻

[1] 白景明.電力系統中變電運行安全管理與設備維護的探討[J].數碼設計（上），2020，9（10）：95-96.

[2] 王娟，王致杰，趙劉亮，等.基于改進群搜索優化算法的綜合能源系統運行優化[J].上海電機學院學報，2020，23（1）：1-8，16.

[3] 陳繼超. 電力系統變電運行的安全管理和設備維護探究[J]. 工程技術研究，2020，5（1）：176-177.

[4] 蒙蒙.某智能變電站運維策略優化及安全管控系統的設計與實現[D].四川：電子科技大學，2019.

[5] 惠宇翔.有效提升系統安全經濟性的電網運行方式與變電方案研究[D].湖北：三峽大學，2018.

[6] 羅宇亮，沈潔.智能機器人巡檢系統在輸變電工程中的應用研究[J].電測與儀表，2020，57（23）：17-22.

作者簡介：莫哲（1981，12-），男，漢族，碩士研究生，中級工程師，研究方向：變電運行。