變電站機(jī)器人智能巡檢的系統(tǒng)研究與應(yīng)用

【摘 要】 隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，變電站巡檢機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛。如何確保機(jī)器人在替代人工巡檢時(shí)的重復(fù)定位精度與準(zhǔn)確性，成為重中之重。將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用在變電站設(shè)備檢測(cè)過程中，需要變電站智能巡檢機(jī)器人具有一定的定位能力，能夠根據(jù)自己的位置規(guī)劃出從當(dāng)前地點(diǎn)至目的地的最優(yōu)路徑。因此本文的研究為今后的變電站巡檢工作提供發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】 變電站 機(jī)器人 巡檢

在目前大部分變電站中，各類自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)非常普及，甚至可以說是標(biāo)準(zhǔn)配置，調(diào)控中心可以遠(yuǎn)程對(duì)變電站的整體運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作。然而變電站運(yùn)行中出現(xiàn)的設(shè)備發(fā)熱、漏氣、漏油等一系列故障，仍然需要變電站運(yùn)維人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和確認(rèn)。這些繁雜而又重要的工作對(duì)運(yùn)維人員的素質(zhì)提出了高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。變電站在我國能源調(diào)配方面發(fā)揮著重要的作用，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)部分變電站中變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控及智能模式化的運(yùn)營管理[1]。隨著科技的快速發(fā)展以及依據(jù)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中“十二五”規(guī)劃的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，變電站的自動(dòng)化管理模式也在穩(wěn)步前進(jìn)，在發(fā)展的進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)無人化值守[2]。

2? 變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)體系架構(gòu)

變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)體系主要由巡檢機(jī)器人、部署終端、監(jiān)控后臺(tái)等組成。智能巡檢機(jī)器人在編制好的程序控制之下，能客觀準(zhǔn)確地對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行全面巡視，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，保存記錄，將變電站設(shè)備完整的運(yùn)行狀態(tài)提供給運(yùn)維人員。

當(dāng)系統(tǒng)在啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的終端部署模塊時(shí)，需要在同一個(gè)時(shí)間段內(nèi)啟動(dòng)定位操作系統(tǒng)。監(jiān)控后臺(tái)作用是遠(yuǎn)程對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遙控和指導(dǎo)工作，歷史數(shù)據(jù)分析等等。運(yùn)維人員可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)對(duì)機(jī)器人傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行查閱，每個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)可以監(jiān)控多個(gè)變電站的智能巡檢機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)多變電站集中化地高效運(yùn)維管理。

3? 變電站機(jī)器人智能巡檢的系統(tǒng)研究

3.1 機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)基本原理

機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)采用的是非結(jié)構(gòu)模式的點(diǎn)云，在該算法中可根據(jù)坐標(biāo)來計(jì)算點(diǎn)云中數(shù)據(jù)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)的方位角設(shè)置為，俯仰角設(shè)置為，通過可以將無序點(diǎn)云在一定程度上變?yōu)橛行螯c(diǎn)云，此時(shí)該點(diǎn)的曲率為：

曲率主要用來表示點(diǎn)云在地圖模式上的平滑度，一般情況下，平面上的曲率相對(duì)較小，原因在于平面光滑，無折痕;但對(duì)于平面的相交線段來說，其曲率相對(duì)較大，若采用曲率來劃分點(diǎn)云，此時(shí)可以將其設(shè)置為兩個(gè)不同的閾值。

3.2 機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)定位算法

在機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)算法中，首先需要假定實(shí)物投影的位置輪廓信息不會(huì)發(fā)生突變，此時(shí)在邊界線上的點(diǎn)云在進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后不會(huì)發(fā)生任何實(shí)質(zhì)性變化，平面上的點(diǎn)云在進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換過程后，其平面將會(huì)對(duì)應(yīng)平面塊。該模式下提出的算法主要就是通過在點(diǎn)云地圖中匹配不同的節(jié)點(diǎn)屬性，然后在最大程度上將全部邊緣線上的節(jié)點(diǎn)或平面上的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的線和塊，此時(shí)目標(biāo)點(diǎn)到兩點(diǎn)間的距離表示為[49]：

4? 變電站機(jī)器人智能巡檢的系統(tǒng)應(yīng)用效益

（1）安全效益：經(jīng)過變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用，可以看出巡檢機(jī)器人可以幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)檢測(cè)到發(fā)熱故障、表計(jì)故障、滲漏油故障等，及時(shí)進(jìn)行檢修可以大大降低變電站設(shè)備損壞率，提高安全性能。另一方面，當(dāng)出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)或者暴雨天氣時(shí)，機(jī)器人可以代替運(yùn)行人員加強(qiáng)變電站設(shè)備的巡視，不僅保障了設(shè)備的安全，也保障了運(yùn)行人員的人身安全，具有顯著的安全效益。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：變電站設(shè)備大多價(jià)格昂貴，尤其高電壓等級(jí)變壓器價(jià)格或上千萬。如果因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備故障導(dǎo)致停電發(fā)生，負(fù)荷損失所帶來的經(jīng)濟(jì)損失更是難以預(yù)測(cè)。巡檢機(jī)器人可以在設(shè)備故障早期發(fā)現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，為公司帶來經(jīng)濟(jì)效益。

（3）社會(huì)效益：機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包含了多項(xiàng)高端技術(shù)，如定位導(dǎo)航技術(shù)，紅外測(cè)溫技術(shù)，儀表識(shí)別技術(shù)等。通過研究變電站智能機(jī)器人，大大帶動(dòng)了其他行業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，具有較大的社會(huì)效益。

結(jié)束語

在對(duì)于變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，安全性也是我們首要考慮的問題，它將直接關(guān)系到國家電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以我們應(yīng)該不斷地結(jié)合具體情況，以理論實(shí)踐相結(jié)合，推動(dòng)機(jī)器人的智能化與人工巡檢相結(jié)合，能夠更好地促進(jìn)巡檢效率的提升，實(shí)現(xiàn)巡檢系統(tǒng)的智能化發(fā)展，最后實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳晨， 黃錚. 智能巡檢機(jī)器人在變電站日常運(yùn)維及缺陷跟蹤方面的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng)， 2018，2（18）：45-47.

[1] 劉介瑋， 周向斌. 面向變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表， 2019，24（6）：62-64.

作者簡介：喬方柒、 男、1997.08.14、 湖北恩施 漢口學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化