智能機器人巡檢系統安全性與應用性研究

摘要：隨著我國智能化技術的不斷發展，各行各業也都在向這一方向延伸。智能機器人巡檢系統采用的智能機器人由多傳感器融合技術與機電一體化技術、導航與行為規劃技術、安防技術、無線傳輸技術等多種現代化先進技術集成應用，其在變電站中的實際應用，將逐漸取代運行人員完成變電設備的日常巡視、紅外測溫、操作前后設備狀態檢查等工作，實現設備巡視工作的無紙化和信息化，提高設備巡視的工作效率和質量，降低運行人員勞動強度和工作風險，提升變電站智能化水平，為變電站無人值守提供更先進的技術支撐平臺。

關鍵詞：智能機器人;巡檢系統;安全性;應用性

引言

電力智能巡檢機器人的使用，能夠在一定工作范圍內代替人工巡檢，解放人力資源，提升巡檢安全性，提高巡檢作業自動化與智能化程度，且電力智能巡檢機器人有效地避免了因巡檢人員專業素養不強而不能及時發現、預防、解決電網與電力設備運行故障的問題。

1.概述

智能巡檢機器人是在智能系統的基礎上，將識別傳感系統以及計算和信息處理系統等進行結合，為機器人提供更多的功能，使其能夠憑借探測設備，對變電站的實際情況進行測量，并對所測量的數據進行智能分析，找出運行不合理或故障問題，并結合故障情況給出分析報告，以幫助維修人員及時維護管理。在使用人工對變電站進行巡檢時，一方面，成本消耗相對較大，人工檢修過程中存在一定的危險性，而且人工巡檢時間相對有限，新能源場站多實行集控管理，少人或無人值守，想要實現全天性的巡檢，需配置大量運維人員，成本消耗較大;另一方面，人工巡檢的精確度難以保障，有豐富經驗的巡檢人員能夠發現并判斷潛在安全隱患，而新員工或者缺乏足夠經驗的人員只能憑借檢查設備，發現已發生的故障，維修效率較低，可能發生巡檢維修不及時的問題。另外，工作人員在長時間的巡檢工作中，精力會不斷下降，從而無法保證巡檢的精準度。通過使用智能巡檢機器人，能夠簡化巡檢過程，由人工或者智能程序對機器人進行控制，使用傳感器，使其通過不同方式探測變電站中設備的情況和變化趨勢，有利于提高檢測精準度，并且機器人能夠保持24 h不間斷的巡檢，避免發生檢測疲勞的情況，從而有效提升巡檢的安全性和可靠性。

2.安全性與應用性

2.1機器人避障

機器人避障行為可分為停障和繞障兩種方式。停障是指當機器人探測到行進路線上一定距離內有障礙物阻擋時，機器人發出并執行減速制動指令，待障礙物清除后繼續行進;繞障是指巡檢機器人嘗試直接繞過障礙物而繼續行進的避障方式。障礙物通?？煞譃殪o止障礙和移動障礙兩種。躲避靜止障礙可通過人工場勢法來實現，在勢場中障礙物對機器人產生斥力，距離越近，斥力越大;目標點對機器人產生引力，引力與斥力相反，距離越近，引力越小，當機器人到達目標點時引力為零。通過設置最小安全距離來計算斥力、引力和合力，從而實現機器人的自主避障。在移動情況下，常見的障礙物與機器人存在相遇和穿越行為。相遇行為是面對面的運動，即障礙物與機器人前進方向相反;穿越行為是垂直運動，即機器人前進的方向有障礙從面前穿越。躲避移動障礙可采用基于模糊邏輯理論的避障方法，該避障方法是用Mandani推理法得到一個精確的速度變化量，當障礙物與機器人之間存在一定距離時，機器人按照一定速率逐步減速到最低速度，待障礙消失或者距離大于安全距離時，機器人再逐步加速到正常值，繼續完成巡檢任務。

2.2控制模塊

由于電力行業的特殊性，使得電力智能巡檢機器人的使用環境愈加的復雜，所以對電力智能機器人控制系統要求較高。確保電力智能巡檢機器人可以自主地跨越電線上的障礙物，是目前電力智能巡檢機器人智能系統研究的重要內容。此外，由于電力智能巡檢機器人需要在各種環境中應用，那么障礙物的類型就呈現出多樣化，所以，電力智能巡襝機器人在進行障礙物跨越設計時，需要進行稀學的運動規劃，確保電力智能巡檢機器人運行的準確性。

2.3設備缺陷智能分析技術

變電站設備巡檢過程中，機器人利用紅外熱像儀采集設備紅外圖像并上傳監控后臺，監控后臺分析設備紅外圖譜獲取設備溫度，設備溫度超過正常溫度時，巡檢機器人預警設備缺陷，但此種設備預警方法太過簡單，使運維人員無法準確得知設備的缺陷類型，因此，采用設備缺陷智能分析技術，監控后臺分析設備紅外圖像，依據缺陷判定準則對設備缺陷類型、潛在故障位置和特征、嚴重程度進行智能判斷，便于運維人員獲得準確的設備缺陷信息，制定合理高效的應對措施，進而保障設備的安全、可靠運行。

2.4異常處理功能

變電站中應急事故主要是指設備發生停電、起火、爆炸等嚴重威脅變電站設備財產安全和巡檢人員人身安全的生產事故。發生以上事故時，可以利用機器人作為前鋒，第一時間深入現場，利用移動高清視頻，協助運維人員觀察設備的實際狀況。利用機器人實時傳送現場信息，有利于組建遠程網絡專家的聯合分析隊伍，加強設備疑難缺陷分析的實時性，便于人員在遠方快速了解現場情況，掌握現場動態。通過機器人排查其他設備，快速掌握設備的故障情況，及時確定處理方案，從而保障人員的人身安全。

2.5基于數字圖像處理的開關狀態檢測方法

為達到提高檢測效率和減少人力的目的，本文通過圖像處理和模式識別技術來判別開關狀態。該方法首先通過CCD相機采集開關圖像，再將圖像傳輸到工控機上。其次，采用直方圖均衡化的方法調整圖像亮度，將圖像的灰度歸一化進行預處理;之后，特征提取過程采用邊緣檢測與圖像二值化實現圖像前景與背景的分割。最后，通過判別是否存在近似圓形的封閉曲線對開關狀態進行判斷。

2.6站內日常運維的應用

將智能巡檢機器人應用到變電站，主要具備可視化功能：可見光控制功能。利用高分辨率相機能夠接收操作狀態、操作數據，對主機運行狀態進行監控。注重檢查設備，讀取壓力計數，高效檢測設備運行狀態，同時對電流泄漏量、工作時間進行計算，有效開展維護與保養工作;紅外線溫度測量功能。在應用該項功能時須注重維護變電站運行，設置應用程序時間間隔，同時對數據進行監視與收集。如變電站運維將變電站劃分為四個運行區，不同運行區具備對應工作日。在可見光任務執行過程中，可見光光譜利用快門分割位置切換、油位指示器、探測器、溫度計維持。在開關裝置上設置四個檢測點，主要包括布線、主體、變壓器設備、三相與中性盒。針對不同設備科學測量紅外溫度，同時設置多個檢測點，全方位進行紅外檢測，維持紅外光譜與可見光譜。相比于手動收集和匯總數據，智能巡檢機器人無需人為干預，手動邏輯比較少。在巡檢后機器人可自動上傳報告，分析和維護設備故障，全面提升運營效果與服務質量。

3.結語

在自主巡查中，增強系統自動巡檢及核査的效率，保證變電站機器人智能巡檢系統安全穩定運行。運用遠程遙控巡檢技術，按照預先設定的路線，對非預設的目標進行監測，增強系統運行的穩定性。

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作者簡介：席敏（1991），女，本科，助理工程師、高級工，從事電網變電運行與維護、智能監測與分析等工作。