浅谈变电站智能巡检机器人的应用

浅谈变电站智能巡检机器人的应用

李炳勤

广东顺畅科技有限公司   529000

摘要：近年来，各行各业对电力能源的需求都日益提升。在这一背景下，变电站应当进一步加强对高新技术的应用，提升变电站的运行质量。机器人是本世纪科学文明的先进产物，对优化变电站巡检工作具有长足的裨益，能够显著地提升变电站巡检工作的实效性与安全性。因此，变电站应当加强在巡检工作中运用机器人技术，提升变电站巡检质量。本文对变电站智能巡检机器人的应用展开了探讨。

关键词：变电站；巡检机器人；具体应用

1、传统变电站巡检方式中存在的问题

在长期的发展历程中，我国变电站主要应用人力巡检的方式开展巡检工作，在变电站中工作的检修人员，会通过感官的方式，借助专业的仪器设备，以及自身的工作经验，排查变电站各设施中存在的故障，因此这种故障判断方式更多侧重于定性判断，即检修人员会通过感官，观察设备是否存在故障、设备的绝缘情况是否正常、设备在夜间是否发光、放电等等。在这种情况下，变电站巡检工作的质量，很大程度上受到检修人员专业素质、工作经验、工作态度的影响，若检修人员自身工作水平不足，就有可能导致变电站巡检工作的效果不佳。此外，在传统的变电站巡检工作中，巡检设备、记录方式的不同，往往也会对巡检结果带来一定的影响，例如在人工巡检中，对巡检数据的记录，主要依托的是手工记载的方式，检修人员受到自身主观因素的影响，对部分设备的故障信息可能记载的不够全面，进而为检修工作带来一定的问题。此外，在变电站传统人工巡检工作中，还会存在劳动强度大、检测质量低、工作效率低等问题。

2、变电站智能巡检机器人的应用现状及优势

变电站智能巡检机器人最早由日本的三菱公司、加拿大魁北克水电公司、巴西圣保罗大学共同研发，用于对可见光图像实施采集，以及开展红外测温工作。我国的变电站智能巡检机器人由2004年问世，目前已经得到了较为广泛的应用。国家电网的《2015-2020年电网智能化滚动规划指南》、南方电网的《智能技术在生产技术领域中的应用方案》都表明了应用智能巡检机器人，是目前我国变电站在巡检工作中的重要发展方向。

具体而言，在变电站巡检工作中应用智能巡检机器人的优势如下：首先，相比传统的人工巡检方式，智能巡检机器人将人工智能与互联网信息技术相结合，很大程度地提升了变电站巡检工作的可靠性，同时也提升了变电站的智能管理水平；其次，对智能巡检机器人的应用，显著提升了变电站巡检工作的安全性，解决了传统人工巡检方式存在的劳动强度大、效率低、安全性低等一系列问题；尤其是变电站巡检机器人采用的六自由度机器手臂技术，能够在一定程度上减少传统人工巡检工作中，检修人员面临的安全隐患，降低检修人员操作失误导致人身伤亡事故的几率，对于工作危险程度较高、带电作业多的变电站而言，这显然具有突出的优势；再次，应用智能巡检机器人完成巡检工作，变电站还能够实现“无轨”巡检，即智能巡检机器人在巡检变电站中的某些设备时，能够在一段时间内脱离轨道的约束，扩大自身的巡检范围，降低巡检工作中存在的误差，这有助于提升变电站巡检工作的全面性；最后，运用智能巡检机器人完成巡检工作，还有助于提升变电站信息的保密性。技术人员可在智能机器人的终端与通信中端中添加加密系统，避免变电站的位置与信息遭到泄漏，让变电站信息的保密性能够得到质的提升。

3、智能变电站巡检机器人路径选择

3.1路径搜索

智能变电站巡检机器人在具体实施巡检工作之前，必须严格按照内部资料确定巡检路径。对于巡检路径的选择，通常使用空间直角坐标系来制定设计方案，这样一来，就可以转化路径规划问题为一个空间直角坐标系的坐标搜索问题，也就是形成了一个纯数学运算问题。通过输入给定条件，就可得到所有可行的路径。从搜索原理来看，使用空间直角坐标系统获取的路径只是两个点之间的直线距离，因此，要想得到最佳路径，仍然需要在此基础上进行再一步筛选[3]。

3.2路径筛选

筛选路径的过程也就是择优过程，在所有收集到的结果中，需要逐个分析每条路径的边界平面终点角以及危险区域，确保最终选择的方案从理论层面能够满足实际使用需求。由于变电站中的高压设备相对较多，尤其是在带电作业情况下，为保障巡检机器人安全运行，就需要统计各条路径需要经过的危险区域，将其作为最终筛选最佳路径的依据。之后严格按照变电站中的实际情况，结合其他评价性指标，选择一条危险区域最少的路径。在确定了具体路径之后，还需要根据实地条件和任务情况进行相应的修整，确保其满足最终目标。

3.3路径模拟

为避免出现差错，还需要充分应用机器人数字化优势，在计算机的协助下模拟最佳路径，以便能够清楚地掌握巡检机器人在具体实施巡检作业的过程中可能存在的危险因素，比如，对巡检机器人在高压设备间的电磁辐射以及距离关系进行分析，为巡检机器人创建安全的运行环境。由此可见，通过进行模拟实验，能够进一步保障规划路径的可行性，有利于巡检工作的高质量进行。

4、变电站智能巡检机器人的组成

变电站智能巡检机器人主要由四个部分组成，如下：

4.1监控后台

监控后台在整个巡检机器人的系统中，发挥着对数据进行接收、处理与展示的作用。监控后台会通过运用一系列的核心技术，例如图像处理技术、模式识别技术，准确地识别出设备存在的故障，进而报警。通俗来讲，监控后台的功能就是将相关的信息及时反馈给后台。

4.2管理后台

管理后台是用户通过相关的信息软件，对智能巡检机器人以及变电站展开智能管理的后台。工作人员在监控后台中，浏览变电站巡检工作的具体结果，再在管理后台中，向智能巡检机器人传达口令，通过通信中端，传至机器人终端，进而让智能巡检机器人执行相关的工作。

4.3通信中端

通信中端的设计，主要采用了无线网络传输协议，由无线网络基站、网络交换机、无线网桥移动站等设备构成。通信中端的主要作用是提供传输通道，满足监控后台、管理后台、机器人终端之间的网络通信。

4.4机器人终端

机器人终端由变电站智能巡检机器人固视频监测点与充电室组成。智能巡检机器人与监控后台，会通过通信终端提供的无线通信通道实现信息的传递，而固定视频监测点与监控后台，则主要借助光纤通信技术传递信息。充电室的作用主要是为智能机器人提供充电的场所，机器人可在充电室中运用充电设备完成充电。

5、智能变电站巡检机器人的具体应用

5.1应用智能变电站巡检机器人实施识别检测工作

相比于普通的变电站巡检方式，智能变电站巡检机器人的功能更为完善，为确保各项功能的充分发挥，就需要安装多种类型的检测设备，以此来有效识别和检测障碍物，准确分析路障。在此过程中，需要对巡检机器人配备可见光摄像机，以便能够实现对音频以及图像等相关信息的采集。科学合理应用巡检机器人，能够独立分析相关数据信息并且具有记录信息的功能，能够准确掌握变电站的工作状态。同时，对变电站中的数据库信息，通过利用图像匹配方法进行分析，可实现和变电站中可见图像以及数据库图片的有效匹配。自算法方面的设计，可对图像信息的形变现象进行很好的矫正，从而尽可能降低灰度差别。在此过程中，如果使用灰度均衡化方法和能量归一化方法对图像信息进行分析，将会大大提升巡检机器人的图像匹配度。上述方法的使用，可将图片库中的相关设备数据进行人工标定，只有图像匹配成功，就能够准确定位变电站设备，有利于得到准确的检测结果。

5.2应用智能变电站巡检机器人实现智能巡检分类

在日常工作中，巡检机器人的制定工作模式主要有训练模式和返航模式这两种，除了这两种模式之外，为了能够满足实际使用需求，还可以根据需要设定其他的询价方法，但是，这些隐藏功能并不经常使用，通常情况下，很容易被忽略。

5.3应用智能变电站巡检机器人进行定位导航

定位导航功能是基于巡检机器人的行进轨迹发挥作用的，这样一来，在确定最佳巡检轨迹的基础上，实现准确定位，即便是遇到障碍物，也能够保障巡检机器人可以自行完成掉头、转弯和执行等操作，最终到达指定位置。在此基础上，可借助红外摄像机探测可见光，在自行调整设备清晰度后准确拍摄所需的图像信息。其次，图像处理功能的应用，可借助系统自带的可见光电荷耦合器件以及红外热像仪等设备实现对目标对象的全面监测，一旦电力设备出现高温异常情况，就能够被准确监测到。值得注意的是，为确保可见光摄像机的使用效果，就需要将其高度设置在500～600mm、行走速度为0.5m·s-1，使用边走边沿着引导线拍摄的方法。循线摄像机可实现对上下左右四个边界图像线路异常情况的分析，从而对刀闸开合状态以及主变情况进行详细记录，然后再由自动读取仪器仪表实现对报警故障的处理。最后，借助无线传输功能，在最短的时间内将声音以及图像等信息传输到监控中心，并且在监控中心的调控令指导下实现巡检机器人和外部通信。

结语

综上所述，将智能巡检机器人用于变电站的巡检工作当中，能够显著地提升变电站运行的质量与安全性，提升巡检工作的可靠性、准确性，提升变电站的智能管理水平。因此，变电站应当加强对智能巡检机器人的应用，并对智能巡检机器人的应用要点展开研究，保证智能巡检机器人能够真正在变电站中发挥作用。推动变电站的进一步发展。

参考文献

[1]张培.智能变电站巡检机器人的应用[J].现代制造技术与装备,2022,58(06):222-224.DOI:10.16107/j.cnki.mmte.2022.0389.

[2]赵建平,于文海,许贤厚等.变电站智能巡检机器人的拓展应用研究[J].能源与环保,2022,44(01):248-255.DOI:10.19389/j.cnki.1003-0506.2022.01.040.

[3]李建华,丁伟,张博.智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2021(09):153-154.DOI:10.13487/j.cnki.imce.020078.

[4]孙本鹤,王广玲,王波.智能巡检机器人在变电站中的应用及研究[J].光源与照明,2021(02):95-96.

[5]李海生,覃广斌,吕立帆等.智能巡检机器人在变电站中的应用分析[J].电子世界,2021(02):49-50.DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2021.02.023.