变电站巡检机器人应用技术及实施要点研究晋庆胜

变电站巡检机器人应用技术及实施要点研究晋庆胜

晋庆胜王云琴宋红霞张丽锋李运华

（国网晋城供电公司山西省晋城市048000）

摘要：随着经济的发展，国家对于电力的需求也日益增加。变电站作为电力传输的枢纽环节，起着至关重要的作用。传统变电站采用人工检测模式，检测员值守变电站，负责日常的检测与维护工作。人工检测受许多客观因素的制约，例如恶劣天气的影响，偏远地带变电站实现长期监管维护需要耗费大量的人力财力造成资源的浪费，并且工作人员的人身安全可能也会受到环境因素的威胁。这些因素都会影响变电站的工作效率，造成电力传输的中断影响供电，影响人们的日程生活工作。因此，为了保证变电站的安全运营，变电站智能巡检机器人的出现成了一个理想的解决方案。相较于人工排查，智能机器人拥有更规范的排查机制，收集到的数据更加可靠精确，反馈更加及时，同时，机器人也可以探测到设备存在的潜在安全隐患，并且可以应对各种恶劣的天气。机器人节省了人力，提高了巡检效率，也保障了从业人员的人身安全。所以，变电站智能巡检机器人的推广普及对变电站的安全运行具有非常重要的意义。

关键词：变电站；巡检机器人；应用技术；实施要点

引言

互联网技术已经对人们的日常工作和生活产生了相当大的意义，而互联网技术在工业改革过程中也扮演着重要的角色。为了保证我国电力事业能够安全、稳定地运行，就需要对变电站的室内环境和物质构成做好一定的完善，例如，研究其较为复杂的空间环境和较强的电磁干扰问题，设计出一套变电站室内巡检机器人系统，从而有效地避免该环境对人体所造成的伤害，而且还能够借助智能机器人更好地优化相应的专业工作。

1研究变电站巡检机器人系统的意义

在我国现阶段的电力事业发展过程中，已投运17个跨区直流输电工程，建设了31座换流站，这无疑对变电站的工作运行和维护提出了更高的要求。在我国现阶段“互联网+”的社会趋势发展过程中，物联网、大数据、自动化等领域已经迎来了蓬勃的发展期，更是对人们日常的工作和生活产生了相应的积极影响。由于在我国很多工厂的工作过程中的工作步骤监督系统还不完善、矿井等危险地带的安全控制性不强、高校内部实验室的管理不够严谨，电力系统变电室内的环境和相关操作较难进行，而且还很容易由于外部环境的影响而出现工作失误、物品丢失的现象。此时，人力基础上的人为工作护理已经不能够满足实际的需求，需要引入机器人来进行工作改革。基于互联网技术发展的巡检机器人作为一种主要的电子监督人才，起到了替换人力、提升工作效率的作用，可以帮助我国的社会建设逐渐趋于严谨和完善，对于整个电力事业中的变电站室内巡检来说，在一定程度上可以代替变电站运维人员进行日常巡视，并通过变电站室内巡检机器人的应用，验证方案的可行性。

2变电站巡检机器人应用技术的关键技术

2.1机器人导航控制技术

2.1.1SLAM导航技术

该技术在军事领域中得到了较好的应用，它能实现即时定位和地图构建，在巡检机器人中运用，可达到良好的导航精度，实现导航的目的。但是该项技术的成本相对较高，且对电子地图的精度要求也不低。

2.1.2视觉导航技术

该项技术是视觉图像通过移动摄像机进行监视与识别，其应用成本相对较多，且可以获取较多的数据信息。但是该项技术图像处理量相对较大，且受环境影响因素相对较多。在具体的应用中，其主要与其他技术相互配合，达到应用的目的。

2.1.3磁轨导航技术

该项技术在初期的变电站中具有较好的应用。它在实际应用中，具有较好的精度特点，且技术水平相对较为成熟。但是该项技术路径较为单一，且灵活性不佳，并且后续的维护强度相对较高。

2.1.4GPS导航技术

该项技术的应用范围相对较广，在机器人的导航中，往往对该项技术进行拆分。机器人导航控制应用时，它的精度的相对较差，且受信号的影响也较大。

2.1.5激光反射导航技术

该项技术借助激光扫描，计算移动站与物体的距离，并实现导航定位，具有良好分辨率和平行性能，但也容易受到环境限制。综合上述技术，可选择磁轨导航技术用于变电站巡检机器人的构建。

2.2机器人无线通信网络

2.2.1ＵＷＢ通信技术

该项技术是无载波通信技术，它的发射功率不高，且安全性相对较高，带宽也属于高量级。但是传输距离相对较近，主要以移动机器人室内定位应用较多。

2.2.2LI-FI

该项技术依靠光谱，具有良好的保密性，且所消耗能量相对较低。缺点为该项技术不够成熟，仍旧处于研究阶段，且没有进行大规模推广。

2.2.3WIFI技术

常见的无线载波通信技术覆盖面积广，支持无线桥接，但其在具体的运行过程中，能源消耗水平相对较高。

2.2.4Ｍｅｓｈ网络

该网络属于新型网络结构，其保障了传输效率和带宽容量可适应变电站的需求。当前，变电站机器人巡检中，主要以Ｍｅｓｈ网络为主要通信网络，可以实现机器人的无线通信，其安装部署简单，能够规避通信堵塞。

3变电站巡检机器人应用技术的实施要点

3.1巡检机器人系统总体设计

为保障巡检机器人的有效运用，采取模块化的设计方式，保障移动站和基站的可靠运行。按照系统的总体设计，能够实现对巡检机器人的系统构建，从而保障移动机器人本体、接口层和功能层、应用层等综合配合，保障巡检机器人的功能发挥，从而提高变电站设备的可靠性和安全性，降低安全隐患的发生。

3.2巡检任务规划

巡检任务的规划是实现机器人巡检的关键。在巡检任务的编制中，需要注意对巡检时间的控制，尽量避免在特殊气候下巡检，尽量减少气候因素的干扰；应做好任务点和变电设备之间的联系，判断具体任务点的设备名称、类别等，确保巡检数据信息的可靠性。

4发展趋势

（1）小型化、轻量化：目前机器人在变电站巡检道路上因体积较大引起的移动或转向不灵活，影响探测效率。小型化的机器人本体设计已经成为一个趋势，国内一些公司和研究机构已经率先开发了几款小型的巡检机器人。机器人拥有小型化的本体，减轻了自身的重量，功耗降低，机动性增强，具有更加良好的环境适应能力，同时也节约了研发的成本。（2）激光和视觉SLAM导航相结合，各取其优势处，在弱光环境下使用激光SLAM进行辅助，同时VSLAM在强光范围获取丰富的纹理信息为激光SLAM提供点云匹配。（3）不停车巡检：目前机器人的巡检过程为停车巡检，其一般需要以下几个步骤。走到预位置，调整摄像头位置进行数据采集，采集完成后走到下一位置。这一个过程无疑在整个变电站设备巡检中浪费了大量的停车采集图像的时间。若要不停车巡检，则需解决巡检机器人行进过程中因云台抖动造成目标图像失真模糊、障碍物难以捕捉等问题。这一改进方法具体解决方案可以通过改进图像识别算法的研究以及增加车辆本体避震结构的设计来减小车辆移动、震动对图像摄取的影响。

结语

总之，为使我国的工业化水平和科技化水平得到有效提升，需要在信息化技术的作用下进行工业化的改革。其中，以巡检机器人在电力系统变电站进行工作的各种步骤为研究目标，最主要的一点就是要在巡检机器人的工作系统中植入相应的电气系统，实现一定程度上的集成设计。这样不仅能够借助自主或者遥控的方式来使得巡检机器人对变电站室内的相关设备实施巡检，减少工作精度的影响，而且还能够有效地改进机器人室内图像的识别方式，使得整个工作的环境变得更为精致、科学、稳定。

参考文献：

[1]孙显鹤，郭小凯.室内变电站设备巡检机器人关键技术研究与应用[J].机电信息，2018（27）：100-101.

[2]邢义，刘晋，钟杨.基于DSP的变电站巡检机器人控制系统研制与应用[J].电工技术，2018（03）：44-46.