千“預”千“尋”5G巡檢機器人的設計與研究

張思昊 馬寧 李洋 徐昌盛 趙淑萍

摘要：隨著經濟科技水平的提高，各種用電器的普及，社會用電量不斷提升，電網運行的日常壓力也隨之增大，對電網運行穩定性提出更高挑戰，但傳統人工電力巡檢方式依然采用看、聽、聞等感知手段，這些傳統的巡檢手段在巡檢周期性、巡檢準確性等方面已日益無法達到要求。人工智能在近幾年發展迅速，機器人已經慢慢滲入到各行各業中。本團隊針對目前現狀設計制作了一款攜帶AI靈巧手的“智能5G智能巡檢機器人”，其可以進行日常巡檢工作和高精度操作。

關鍵詞：電力巡檢;5G;AI靈巧手

研究背景

伴隨經濟發展和人民生活水平的提高，社會用電量不斷提升，對電網運行穩定性提出更高挑戰，變電、輸電、配電等電力系統各環節的巡檢需求進一步提高。目前電力公司仍主要采用傳統的人工巡檢方式，即利用看、聽、聞等感知手段，對電力設備運行狀態進行查驗和記錄，此種方式存在著人力成本高、巡檢手段單一、巡檢數據主觀性強、受天氣影響大、數據管理分散等問題，逐漸無法滿足準確、實時、高頻率的電力設備巡檢需求。

我國目前正從勞動密集型向現代化制造業方向發展，振興制造業、實現工業化是我國經濟發展的重要任務。從工業發展歷程看，生產手段必然要經歷機械化、自動化、智能化、信息化的變革。隨著國民經濟的快速發展以及生產技術的不斷進步和勞動力成本的不斷上升，使用機械、自動化技術代替人力成為巡檢管理的必然趨勢。

傳統的人工巡檢方式存在很多不足。勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散、手段單一;在雷雨等惡劣天氣條件下，人工巡檢存在較大安全風險，且無法及時進行巡檢;傳統的視頻監控系統，由于受到種種條件限制，存在很大的監控盲區，很難真正滿足視頻監控全方位覆蓋的要求。同時由于系統復雜、攝像頭數量多、安裝布線工作量大，因此故障率較高，維護困難。隨著智能變電站和無人值守變電站模式的推廣，對變電站巡檢提出了更高的要求，迫切需要一種更為先進、智能的巡檢模式。

設計與系統介紹

本團隊設計開發了一款攜帶AI靈巧手的“智能5G智能巡檢機器人”，5G智能巡檢機器人具備可以實現類似人類的足運動的運動模塊（移動機器人小車）、與人類的手部相似的運動機構（六自由度AI靈巧手）、擬人視覺系統眼（3D視覺模塊及臂上3D手眼系統）、腦（主控NPU模塊）、信號傳輸通訊通信（5G路由器）、AR臨場式遠程操控等功能模塊，5G智能巡檢機器人有著結合嵌入式AI識別算法，5G智能巡檢機器人在技術人員的控制下可以實現臨場式遠程操控下移動導航巡檢功能和AI靈巧手作業功能兩種工作模式，技術人員既可以在這種條件下實現沉浸式遠程手動在線實時操控的功能，5G智能巡檢機器人能代替或協助人類進行巡檢、巡邏、安防等進行工作，能夠按指定路徑規劃和作業要求，準確地執行并停靠到指定地點，對巡檢設備提供紅外測溫、表計讀數記錄及異常狀態報警等功能，并實現巡檢數據的實時上傳、信息顯示、報表生成等后臺功能，具有巡檢效率 高、穩定可靠性強等特點。

效益分析

室外機器人方面，截至2017年底國內110kv及以上的變電站數量超過20000個，2017年底全國室外機器人保有量為1000臺，若根據變電站配置為一機一站（即一個變電站配置一臺機器人）測算，滲透率僅為5%。室內機器人方面，按平均每個地級市1000座配電站估計，全國297個地級以上城市（含4直轄市）大約擁有配電站30萬座，根據億嘉和2015-2017年銷售數量768臺，及三年平均市占率約80%計算，國內室內巡檢機器人保有量為約不足1000臺，若根據配電站配置為一機二站（即兩個配電站適配一臺機器人）測算，滲透率僅約為1%，對于目前市場來說形勢樂觀。

現有的巡檢機器人基本上都屬于2D圖像、被動式的巡檢系智能化水平、實用性不高，市面急需出現一款數據采集更清晰和具有臨場式操控的巡檢機器人，由此可見我們的產品市場需求很大，而且符合目前發展的日益進步所需。

從目前市場需求量和市場滲透率可看出機器人巡檢空白市場十分龐大，相對于其他巡檢機器人，本團隊設計生產的智能5G巡檢機器人無論是從功能，價格和可靠性等方面都有著明顯的優勢，智能5G巡檢機器人的投入使用將大大提高電力巡檢的效率，也將有效提高巡檢的數據記錄的準確性。符合國家近幾年提出的從勞動密集型向現代化制造業方向發展，響應了“中國制造2025”國家行動綱領。

結語

中國發電量和用電量都位居世界第一，與之存在的是電網壓力和電力安全運行規范，目前雖有少數變電站運用上了機器人巡檢，但是大部分變電站依然采用人工巡檢方式，而且運用的巡檢機器人在一定程度上無法完全代替人工工作，我們團隊設計制作的攜帶AI靈巧手的“智能5G智能巡檢機器人”集成了5G、3D成像等技術，實現了產品的低時延、高精度等優點。本產品不僅彌補了人工在巡檢效率和精度上的不足，也實現了現存巡檢機器人沒有實現的功能。

參考文獻

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