关于电厂巡检机器人的应用及探讨

关于电厂巡检机器人的应用及探讨

吴文标

杭州春德科技有限公司  浙江  杭州310051

摘要：现阶段，新型智能巡检机器人技术作为高新技术的代表，在电厂巡检系统中占据着举足轻重的地位。本文首先介绍了电厂巡检机器人系统构成，其次探讨了电厂巡检机器人的具体应用，最后对应用效果进行了分析，旨在为巡检机器人在电厂工作中作用的充分发挥奠定基础。

关键词：电厂；巡检作业；机器人；技术

前言：随着电网2.0概念的出现，各个国家纷纷开始致力于开发先进的检测技术，以及对电力智能设备进行优化升级，从而使电网以更高效的状态进行运转。因此，智能化、自动化电厂巡检模式更加符合当下发展的要求。电力企业应加强对巡检机器人技术的研究，提升电厂系统风险把控、预警等能力。

1电厂巡检机器人系统构成

利用红外热成像技术对火力发电厂的电气设备进行实时监控，以达到及时诊断和处理故障的目的。该系统的架构分为客户端和服务端，如图1所示。客户端装置安装在后台监视主机上，用于获取被监视设备的信息和图像，并在监视屏幕上进行实时显示。后台工作人员会根据屏幕上显示的信息，给机器人发出相应的巡检命令，由机器人执行巡检任务。服务端安装在机器人上，通过控制单元控制机器人的移动、巡检及对障碍物的清理。

图1电厂巡检机器人系统构成

2电厂巡检机器人的具体应用

2.1红外线检测功能

在内，每台装置都安装了对应的红外探测器，以便智能巡视机器人可检测装置的温度。此外，为适应不同装置的特性，它们都设定了不同的温度敏感值。当巡视机器人发现设备异常工作时，相应的报警系统会被启动。若机器人的温度检测超过设定的范围，后台软件将立即做出反应，并将异常温度信息传输到监控控制界面，供运维人员分析并处理。

2.2仪表识别功能

发电厂拥有各种复杂的仪器设备，这些设备分布在广阔的区域内，这导致了人工巡视的耗时。若能够精确识别各类仪器，就可大幅减少巡检的频率。借助CCD彩色摄像机具有的噪声抑制能力，可对图像进行采集与抑制，有效解决外部因素导致图像模糊的问题。采集完成后，借助红外热成像技术和计算机技术，可对图像进行分析和处理。此外，由于图像所处的环境，如风、雪等，极易导致图像质量下降，因此可使用粒子滤波器对图像中的噪声进行过滤，以达到提高图像清晰度的目的。其算法的具体过程如下。设图像噪声的原始坐标为（x0、y0），噪声的具体位置可用以下公式进行表示：

式中，为该装置在操作期间的工作状态向量，为该装置在工作时的运动模式，为该装置在工作时所获得的影像资料中噪声点的运动模式，为装置工作时的方位向量，为系统的方位向量，为装置在工作时散发出的热噪声。通过建立数据模型，设备的工作状态和噪声点可用方程形式表达。利用这种方法，可得到装置的运行状态运动矩阵和噪声点移动矩阵的初始状态。在图像信息中，图像易受到高斯噪声的影响。因此，可将用于获取图像的装置工作状态变量函数设置为X(k)=[x(k)x(k)y(k)y(k)]，而装置的工作状态运动矩阵可表示为：

采集到的设备的噪声点移动矩阵G可表示为：

式中，T为图像的采样间隔。在图像信息中，图像极易受到γ噪声干扰。因此，在进行噪声测量时，应考虑设备的工作角度R。若采集设备的工作角度是θ，角速度是α，不同设备的采集周期为1，则可将工况移动矩阵表示为系列矩阵：

设备工况的噪声点移动矩阵G可表示为：

在使用上述方法对不清晰图像进行过滤后，可使图像转变为清晰图像。

2.3局部放电检测功能

智能化巡查配备了监控设备，包括升降平台和传感器等。其使用电波和超声检测技术，可检测设备的放电。同时，利用测量技术对设备进行实时监测，并对设备的运行状态进行分析，可为维修人员提供重要的数据参考。

2.4巡检功能

智能机器人主要由以下两种巡检方式：①自动巡检模式。自动化巡检是指通过在机器中设定巡检路线的方式来实现巡检。这种方式的巡检又可分为普通巡检与特别巡检两种类型，并能灵活地应用于实际的检查工作当中。②人工遥控巡检。通过手动巡检的方式，维护人员可对智能机器人进行控制，并用手动方式锁定设备，由机器人实时监测设备运行情况。当机器人设备出现异常工作状态时，其所携带的报警系统会向运维人员报警，运维人员可第一时间手动将机器人送至设备处，利用机器人判断设备是否正常，从而提高设备故障处理的效率。

2.5实时监控与环境检测功能

巡逻车可使用无线网络终端将采集到的数据发送到服务器内存中，然后对数据进行处理并将其传送到客户机，并在管理界面上显示所收集的数据。此外，由于该机器人配备了各种侦测设备，其可实时探测的各种环境信息并将其传输到系统后台。同时，在机器人内部可设定警报器阈值，当提升站内环境条件发生改变时，警报器可立即启动，从而在一定程度上防止操作人员判断错误并减少危险。

3应用效果

为进一步评估智能巡检机器人在发电厂中的监督效果，将智能巡检机器人应用于某发电厂，并为其设置巡检路线。该位于某地东南侧，毗邻矿工路铁路，交通便利。该风电场总装机容量为450MW，其中包括1~4号主要变压器和1~9号连接变压器，以及位于220kV开关厂内部的开关和刀闸等设备。通过表1可知，的气候条件相当恶劣，极端最高温度为39℃，极端最低温度为-37.9℃，雷雨天气为24.3d。因此，使用机器人进行巡视非常必要。

表1区域条件

在本项目中，将智能机器人巡检技术引入现场，以应对传统的人工巡检方式存在的安全隐患，如工作量大、效率低、误差大、无法全面、及时地检测设备隐患等问题。该系统在提升巡检质量、缩短巡检周期、减轻工人劳动强度等方面发挥了积极作用。在此基础上，增设了巡视机器人，突破了以往巡视方式的局限，对的异常现象进行了有效的处理。因此，实现了从传统存储模式到系统存储模式的转换，而系统的存储模式将直接影响整个装置的使用寿命。

结语：

随着机器人导航定位和泄漏检测技术的不断发展，机器人将变得更加智能、自主、灵活，从而能适应不同形势和复杂环境下电力设施的巡检。在“双碳”目标推动产业链加快结构调整的背景下，通过高端装备制造的应用来稳步推进新型电力系统转型是必然趋势。未来，将逐步实现多机器人协同工作，以落实电力设施的大规模、全面检测。

参考文献：

[1]梁海宁.热电厂巡检机器人障碍物识别与避让控制方法[J].机械与电子,2023(6).

[2]韦江平,李浩玮,王伟,等.水电厂巡检机器人应用及导航定位方式分析[J].科技与创新,2023(11).

[3]麻建中,王林刚,胡凯波.基于巡检机器人的电厂设备运行状态自动识别研究[J].微型电脑应用,2022(11).

[4]张廷锋,何凛,徐钰剑,等.智能巡检机器人在燃气电厂中的应用与研究[J].电力系统装备,2021(15).

[5]华盟.电厂智能巡检机器人导航技术研究及应用[J].百科论坛电子杂志,2020(12).