智能化巡檢機(jī)器人在超高壓變電站的應(yīng)用

桂學(xué)祥 張德銘

摘 要：智能巡檢機(jī)器人主要用于支持運(yùn)維人員對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行巡檢，具有效率高、經(jīng)濟(jì)、安全可靠、雙向交互的優(yōu)點(diǎn)，大大減輕了運(yùn)維人員的工作量，保證了電網(wǎng)的安全性及其有效的運(yùn)行。文章對(duì)智能巡檢機(jī)器人在超高壓變電站的應(yīng)用進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：智能巡檢機(jī)器人;超高壓變電站;應(yīng)用

1? ? 智能巡檢機(jī)器人的構(gòu)成

智能巡檢機(jī)器人本體集成了多項(xiàng)高科技技術(shù)，包括導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、行為規(guī)劃技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、無(wú)線傳播技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)。其采用完全自主或遠(yuǎn)程控制的方式，代替巡視人員巡檢站內(nèi)的一些室外設(shè)備，分析判斷圖像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的缺陷和異常外觀，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平。

智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)包括兩層：基站層和機(jī)器人移動(dòng)站?；緦油ㄟ^(guò)其數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理和視頻監(jiān)視模塊來(lái)接收和處理巡檢數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于后臺(tái)監(jiān)視，還具有圖像處理和模式識(shí)別功能，可以自動(dòng)識(shí)別設(shè)備缺陷并發(fā)出警告。通信層分為兩個(gè)主要模塊：無(wú)線網(wǎng)橋基站和無(wú)線網(wǎng)橋移動(dòng)站，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為基站和機(jī)器人移動(dòng)臺(tái)提供數(shù)據(jù)傳輸通道。移動(dòng)機(jī)器人和監(jiān)視后臺(tái)之間存在的無(wú)線通信。此外，當(dāng)機(jī)器人斷電時(shí)，它可以自動(dòng)返回充電室進(jìn)行充電。

2? ? 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的功能要求

（1）巡檢功能。系統(tǒng)必須支持完全自主和遠(yuǎn)程控制的巡檢模式。巡檢的內(nèi)容主要包括整站一次設(shè)備的外觀，一次設(shè)備接頭的溫度，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，SF6氣壓以及儀表的其他指示，變壓器、電抗器、避雷器的泄漏電流指示。在微氣象數(shù)據(jù)收集的條件下，噪聲會(huì)分析并生成有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的報(bào)告，并會(huì)報(bào)警異常值。（2）時(shí)間同步功能。系統(tǒng)應(yīng)具有時(shí)間同步功能，可以采用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（Simple Network Time Protocol，SNTP）或GPS、北斗時(shí)間同步等功能。時(shí)間段和精度必須滿(mǎn)足項(xiàng)目的實(shí)際需求。（3）機(jī)器人自檢功能。自檢內(nèi)容包括電源、單元、通信和測(cè)試設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，必須能夠立即報(bào)告并加載故障信息。（4）交換信息和通信網(wǎng)絡(luò)功能。機(jī)械手需與本地監(jiān)視后臺(tái)交換雙向信息，并且本地監(jiān)視后臺(tái)需與遠(yuǎn)程集中監(jiān)視后臺(tái)交換雙向信息。信息交換的內(nèi)容包括機(jī)器人主體的巡檢數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)必須具有通信警報(bào)功能，并在通信中斷或接收到的消息內(nèi)容異常的情況下發(fā)送警報(bào)信息。（5）溫度測(cè)量功能。機(jī)器人可以巡檢站內(nèi)設(shè)備的溫度，并可以根據(jù)DL/T664規(guī)范的要求自動(dòng)分析和判斷當(dāng)前的過(guò)熱類(lèi)型以及電壓過(guò)熱類(lèi)型的缺陷或故障，并發(fā)出預(yù)警。

3? ? 相對(duì)于人工巡檢的主要優(yōu)缺點(diǎn)

設(shè)備巡檢包括兩個(gè)部分：特殊巡檢和例行巡檢。在開(kāi)始調(diào)試新設(shè)備時(shí)，在電網(wǎng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行期間以及遇到嚴(yán)酷的天氣條件（例如霧、雪、風(fēng)和雷電）時(shí)，巡檢任務(wù)非常繁重，但必須以某種方式有效進(jìn)行。在巡檢過(guò)程中，使用智能巡檢機(jī)器人來(lái)輔助操作可以避免留下“死角”，并減輕人工巡檢的強(qiáng)度和負(fù)擔(dān)。此外，智能巡檢機(jī)器人獨(dú)特的數(shù)字處理系統(tǒng)可以有效地執(zhí)行各種工作標(biāo)準(zhǔn)，從而可以使巡檢工作標(biāo)準(zhǔn)化和智能化。但是，只要機(jī)器人在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中無(wú)法巡檢到磁信號(hào)或巡檢信號(hào)裝置發(fā)生故障，就會(huì)偏離磁道或停止運(yùn)行。目前，只能幫助操作和維護(hù)人員監(jiān)視設(shè)備。為了完全替換操作和維護(hù)人員，需要進(jìn)行重大改進(jìn)和設(shè)備研發(fā)。

4? ? 智能巡檢機(jī)器人在超高壓變電站的應(yīng)用

4.1? 查詢(xún)操作

智能機(jī)器人在超高壓變電站運(yùn)行環(huán)境中的應(yīng)用，也提供了一系列查詢(xún)操作功能，其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）報(bào)表查詢(xún)功能，即在超高壓變電站實(shí)際巡檢過(guò)程中，若想了解與變電站設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)，可點(diǎn)擊“分析/報(bào)表查詢(xún)”按鈕，通過(guò)這一按鈕的點(diǎn)擊，可在系統(tǒng)界面中間位置顯示相關(guān)查詢(xún)結(jié)果，便于相關(guān)工作人員及時(shí)了解巡檢信息。（2）巡檢數(shù)據(jù)查詢(xún)功能，即在超高壓變電站日常巡檢工作過(guò)程中，可點(diǎn)擊智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)中的“巡檢數(shù)據(jù)”按鈕，通過(guò)這一按鈕的點(diǎn)擊，可進(jìn)入到“查詢(xún)”功能。但若查數(shù)據(jù)中顯示包含了一些紅色數(shù)據(jù)，則表示超高壓變電站運(yùn)行環(huán)境存在著溫升越界危機(jī)，應(yīng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解決。（3）歷史曲線查詢(xún)，即在超高壓變電站日常巡檢工作中，若想了解某一臺(tái)設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，那么可在智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行巡檢工作時(shí)，點(diǎn)擊“分析/歷史曲線”按鈕，顯示所需查詢(xún)?cè)O(shè)備的歷史數(shù)據(jù)。但在實(shí)際查詢(xún)過(guò)程中，需設(shè)置所要查詢(xún)?cè)O(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。只有如此，才能更好地了解設(shè)備運(yùn)行實(shí)況，避免設(shè)備故障問(wèn)題的頻繁出現(xiàn)。

4.2? 安全管控

根據(jù)變電站的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作，從大量的維護(hù)工作和運(yùn)維人員相對(duì)較少的實(shí)際情況出發(fā)，深入探討了智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值，積極探索智能巡檢機(jī)器人的攝像頭和圖像遠(yuǎn)程傳輸、煙感電子鼻、溫度判別、雙向語(yǔ)音等功能，基于智能巡檢機(jī)器人的安全風(fēng)險(xiǎn)管理與控制，構(gòu)建全方位、全過(guò)程、三維結(jié)構(gòu)的新模型。該管理控制模型的應(yīng)用，有效解決了運(yùn)維人員相對(duì)短缺和變電站工作點(diǎn)范圍廣的實(shí)際矛盾，達(dá)到了360°無(wú)死角安全風(fēng)險(xiǎn)管控運(yùn)維的目標(biāo)，確保了變電站工作人員的安全及其管轄范圍內(nèi)變電站的各項(xiàng)巡檢和維護(hù)工作進(jìn)展順利。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

如今，隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，使用機(jī)器人代替人工過(guò)程成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。使用智能移動(dòng)巡檢機(jī)器人完成電站設(shè)備的巡檢可以使操作員遠(yuǎn)離帶電設(shè)備并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。因此，它具有良好的安全性和高可靠性，提高了工作效率和質(zhì)量，并真正起到了減少人員和提高效率的作用，更快地促進(jìn)了無(wú)人值守變電站的建設(shè)進(jìn)程。

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