基于“互联网+”模式的变电运维智能机器人研究

基于“互联网+”模式的变电运维智能机器人研究

张跃程沅

（国网黄山供电公司）

摘要：本文根据我国变电站运维管理工作特点及发展趋势，运用“互联网＋”模式，对变电站运维智能机器人的研发和应用进行系统分析，同时探索变电站运维机器人实际应用过程中的运维项目及相关规范，为后续变电站运维工作专用机器人的实际应用提供必要技术支撑，着力提升变电站运维工作数字化、网络化、智能化水平。

关键词：互联网；变电运维；智能机器人

引言

随着我国电力行业的迅速发展和创新突破，智能电网逐步形成，截止2016年底，全国电网35千伏及以上电压等级输电线路长度175.6万千米，35千伏及以上电压等级变电站设备容量63亿千伏安，其中，220千伏及以上电压等级变电站设备容量36.9亿千伏安。随着我国经济进入高质量发展阶段，特高压电网建设将进一步加快，世界一流配电网建设将进一步提速，变电站数量、变电设备容量将进一步增加，变电站智能化改造、智能变电站建设、变电站智能运维等任务日趋重要。运用“互联网+”模式，对变电站运维智能机器人的设计和应用进行系统分析，同时探索变电站运维机器人实际应用过程中的所涉及的项目和重要技术规范，旨在为后续变电站运维工作专用机器人的实际应用提供必要技术基础，提升变电站运维工作数字化、网络化、智能化水平，为电力用户提供安全、可靠和高质量的电力供应。

1.变电运维智能机鼉人功能概述

在变电站运维工作中，机器人代替人工实现的作业主要包括设备巡视检查、部分异常处理、倒闸操作辅助检查等。根据“互联网＋”工业设计模式，机器人主要是作为一个“移动终端”存在，是一个具有可见光检测、红外温度检测、音频检测、图片和视频记录等功能的综合性大型移动终端。目前，我国运行220KV及以下电压等级变电站多采用无人值守运行模式，部分330KV及以上电压等级变电站也采用无人值守运行模式，这就需要机器人将采集到的信息通过局域网传送至后台监控平台，监控平台系统通过数据对比分析给出设备运行状态评估报告及各类图片、声音和视频资料。同时，系统通过历史数据积累、标准制度等“学习”过程，不断积累“知识”，持续提升数据分析和判断的准确率，实现智能分析和决策。基于以上分析，变电运维智能机器人主要包括机器人本体及其附件、通信网络、后台监控平台三大部分。系统调研和分析国内外变电站专用机器人研究设计主要思路，本课题确定通过可见光摄像头采集图像和视频信息，通过导轨、GPS导航系统、射频识别技术等实现路径导航，通过红外成像测温仪实现对运行设备温度的检测，同时收集环境信息用于数据的综合分析。信息传输主要通过互联网，本课题设计过程中通过局域网传输，更进一步的设计优先满足国家电网有限公司范围内的变电设备监测控制局域网融合对接。后台监控平台则是基于C语言开发的变电运维机器人专用监控平台，实现信息数据的精准分析、精确预判和指导实践。

2.变电运维智能机器人功能分析

2.1机器人本將动承重平台縣

从技术分解的角度，机器人本体可以看作是“‘互联网’＋自动行走可见光摄像机＋温度热成像设备＋音频检测设备”。机器人本体移动承重平台整体划分为移动路线推算、位置定位、标识牌识别、距离感知4个模块，各个模块功能协同配合，有机协调构成了变电运维智能机器人本体移动承重平台。进一步的进行技术划分，机器人本体移动承重平台通过直流电机提供动力，依靠万向轮、机构上的设计和ARM控制，将直流电机转动转换为机器人本体的前进、后退、转弯等移动。综合分析机器人设计理念，需要陚予变电运维机器人识别变电设备和灵活移动的功能，这就需要在机器人的“大脑”内储存大量的数据信息，在机器人设计初期需要大量数据收集统计和整理汇总工作，逢立由气候环境、地形等数据组成的环境模型数据库，针对不电压等级、不同环境类型、不同设备布局场地的变电站机器人行走运动模式路线库，针对不同变电站设备高度、变电设备检测精度要求、变电设备表计位置等内容的信息采集方式库，通过大量数据库的建立，赋予变电运维机器人更多智能工作，学会自主“思考”，学会自主优化判断。另一方面，机器人本体移动数据需要根据运维工作实际进行调整，具有稳定加速、减速、停止等功能。同时，还应当通过距离传感器和摄像头图像识别等设备，赋予机器人一定的躲避障碍的能力，确保机器人在变电站范围内安全移动、精准定位、精确运维。

2.2机器人本体信息采集模块

变电站设备的信息和数据采集是机器人本体的核心任务，无论是机器人本体移动承重平台设计，还是各类数据库输入，都是为采集精准的变电设备运维数据提供服务。同时，机器人本体所采集和传输的信息数据准确率、及时率将直接影响后台监控平台数据分析的准确度，因此信息采集模块的功能设计至关重要。机器人本体信息采集模块功能主要是通过可见光摄像头、红外线成像检测设备、音频采集设备对需要运维的变电设备的物理状态进行检测。为保证机器人使用方便、安全可靠、集成高效，可见光摄像头、红外线成像检测设备、音频采集设备统一集中安装在云台上。机器人本体搭载信息采集设备云台采用双通道技术，实现可见光摄像头通道和红外热成像监测通道同时搭载和信息传输。云台设计需具有同时搭载两套设备的空间，同时还需具有两套设备的数据和信息传输接口。考虑到处理器处理能力，设计过程中信息采用双通道传输、单通道发送数据的传输方式进行云台数据通道和处理设计。另外需要将检测到的信息转换成模拟信号，再转化为数字信号。为提高信息采集控制的可靠性、精确性和安全性，在云台方向角度调整方式进行了设计，选用的方式包括人工调整通道和自动调整通道两个方式。在自动通道工作原理方面，是通过在机器人运动的规划路线上，设置可以用于机器人确定位置的识别点，当机器人到达识别点后，可以通过识别点所关联的信息自动识别，根据识别点设备的高度、大小、属性等信息，自动调整云台所搭载的设备的方向和高度。设计人工通道主要是对自动通道的补充，当自动通道存在故障或遇到特殊情况下时，采用人工通道对机器人云台设备进行操作。

3.结束语

本课题基于“互联网＋”模式，开展变电站运维专用智能机器人研究，完成了变电运维机器人的功能分析、机器人本体及监控平台设计，同时深入变电站现场调查分析，给出变电运维智能机器人运维项目和技术规范，对于变电运维智能机器人的研制和应用具有重要指导意义。

参考文献：

[1]胡冬良，丁敬，黄继荣，等.智能巡检机器人在变电运维工作中的改进及应用[J].浙江电力，2017，36（8）：29-34.

[2]张思建，张捷，方彦军.基于“互联网＋”与群集智能的电能计量设备运维作业优化研究[J].自动化与仪表，2017，32（1）：11-15.