智能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用研究

摘? 要：近幾年來我國變電站數(shù)量急劇增加，變電站運(yùn)行巡檢變得十分重要，但傳統(tǒng)的人工巡檢方式可能會受到多種外界因素的影響，在制約條件下會出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差等情況，難以滿足現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展的實際需求，因此智能巡檢機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。智能巡檢機(jī)器人融入了多種現(xiàn)代化手段，可以在精準(zhǔn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，減少人工巡檢及管理的工作強(qiáng)度，基于此本文對智能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用進(jìn)行探討，并提出了具體策略。

關(guān)鍵詞：智能化建設(shè)? 巡檢機(jī)器人? 變電站? 變電系統(tǒng)運(yùn)行

Application of Intelligent Inspection Robot in Substation System Operation

MO Zhe

（Jiangmen Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Jiangmen， Guangdong Province， 529030 China）

Abstract： In recent years， the number of substations in China has increased sharply， and substation operation inspection has become very important. However， traditional manual inspection methods may be affected by a variety of external factors， and data errors may occur under restrictive conditions， making it difficult to meet the actual needs of modernization and development. Therefore， the intelligent inspection robot came into being. The intelligent inspection robot incorporates a variety of modern methods， which can accurately obtain relevant data and reduce the work intensity of manual inspection and management. Based on this， this article discusses the application of intelligent inspection robots in the operation of substation systems and proposes Specific strategies.

Key Words： Intelligent construction; Inspection robot; Substation; Operation of substation system

現(xiàn)階段電力企業(yè)中的變電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得電站工作人員的工作強(qiáng)度也隨之增加，同時當(dāng)前變電站的相關(guān)巡查與監(jiān)測工作較為繁瑣，人工執(zhí)行中可能存在一定的安全隱患問題，而合理使用智能巡檢機(jī)器人則可以解決以上問題。當(dāng)前我國現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)正不斷發(fā)展完善，各類技術(shù)被應(yīng)用在了電力領(lǐng)域中，智能化機(jī)器人技術(shù)便是其中之一，使用機(jī)器人可以替代人工進(jìn)行設(shè)備巡檢，讓運(yùn)維人員對設(shè)備的工作狀態(tài)更加的了解，保證設(shè)備的狀態(tài)檢修和狀態(tài)評估能夠擁有精確的數(shù)據(jù)作為支出，現(xiàn)如今已經(jīng)成為了電力企業(yè)發(fā)展的主要趨勢。

1 變電系統(tǒng)運(yùn)行中智能巡檢機(jī)器人概述

1.1智能機(jī)器人硬件和軟件框架

基站系統(tǒng)層的由多個部分構(gòu)成，在windows系統(tǒng)中采用C++編程語言，以此提供操作交互界、規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動路線，即實現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動控制、RFID采集、可見光圖像采集等。在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)后臺編程控制機(jī)器人的運(yùn)作，搭配各類數(shù)據(jù)獲取設(shè)備精確收集當(dāng)前變電系統(tǒng)的信息，完成數(shù)據(jù)傳輸與運(yùn)行遙控工作，保證信息交換與傳遞的有效性[1]。

1.2機(jī)器人巡栓系統(tǒng)的軟件控制系統(tǒng)

機(jī)器人巡檢需要融合多個組成模塊才能完成任務(wù)，在實際執(zhí)行過程中可以通過交互獲取任務(wù)目標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計過程中必須考慮整個項目的可擴(kuò)展性，數(shù)據(jù)當(dāng)做狀態(tài)量進(jìn)行展示，因此要求融入實時性的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，避免任務(wù)過程中數(shù)據(jù)異常而無法及時發(fā)現(xiàn)。同時基站系統(tǒng)也是控制中心，在任務(wù)開展過程中，以此實現(xiàn)事件實時響應(yīng)，框架可以以事件為驅(qū)動方式，保證任務(wù)的執(zhí)行符合要求。

2 智能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中的技術(shù)原理分析

2.1智能巡檢機(jī)器人技術(shù)需求

特高壓設(shè)備本體位置較高，手持輔助巡視設(shè)備不僅在大霧天氣或者惡劣天氣中會降低能見度，且可能在巡檢過程中出現(xiàn)意外風(fēng)險，可見傳統(tǒng)方式已經(jīng)難以適應(yīng)時代發(fā)展需求[2]?；诜律鷮W(xué)的視覺技術(shù)開展相關(guān)工作，通過搭載設(shè)備在建設(shè)的滑道中按照系統(tǒng)指令去執(zhí)行既定任務(wù)，具體需求如表1所示。

2.2智能巡檢機(jī)器人功能設(shè)計

抵達(dá)巡檢位置時自動停車探測記錄，完成規(guī)劃路徑之后返航并提供相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合視覺識別功能可以采集各類所需要的變電站參數(shù)，后臺可以直觀的了解到當(dāng)前信息是否存在偏差。同時可以利用FFT原理識別噪聲，并結(jié)合視覺分析處理系統(tǒng)生成曲線圖，在此過程中必須融入自檢功能，出現(xiàn)風(fēng)險問題后能夠及時發(fā)出警報，異常情況快速上傳至終端分析當(dāng)前所存在的故障信息。機(jī)器人設(shè)計需要結(jié)合保護(hù)裝置、移動裝置、傳感器裝置、雷達(dá)定位裝置等，復(fù)雜地形可通過人工控制完成，通過完善的調(diào)配制度及管理制度節(jié)省成本消耗。

2.3智能巡檢機(jī)器人體系架構(gòu)

機(jī)器人基于仿生學(xué)設(shè)計，車載子系統(tǒng)等完善自身架構(gòu)，最高運(yùn)行速度高達(dá)1m/s，電池續(xù)航能力超過5h，能夠滿足現(xiàn)階段我國變電站的巡檢要求。機(jī)器人可以通過履帶或滑輪等方式在陸地行走，也可以通過搭設(shè)既定的軌道線路完成特定位置巡檢，要求機(jī)器人必須在巡檢時搭建有完備防雨裝置，爬坡減震系統(tǒng)要能夠確保在抖動中圖像的清晰度，要求機(jī)器人必須結(jié)合實際應(yīng)用情況搭載相應(yīng)的模塊和設(shè)備，如在雨天進(jìn)行巡檢則需要做好接地工作。模塊集合了多種功能，能夠與通過聯(lián)網(wǎng)將信息實時采集并傳輸，但應(yīng)用中可能會受到入侵，因此需要利用“防火墻”技術(shù)提升其在應(yīng)用過程中的安全等級，并結(jié)合集成系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一管理與調(diào)度，可以立即、定期、周期執(zhí)行，并快速生成巡檢報告，保證數(shù)據(jù)提取的有效性。

3 智能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中的模塊構(gòu)建

基站系統(tǒng)主由多個部分組成，系統(tǒng)基于window系統(tǒng)采用C++編程語言開發(fā)設(shè)計，監(jiān)控機(jī)器人的各項狀態(tài)信息。

3.1巡檢任務(wù)管理模塊

巡檢任務(wù)模塊是執(zhí)行的定任務(wù)的核心，也是幫助其運(yùn)動的重要組成部分，可以將其理解為讓機(jī)器人運(yùn)動的“肢體”功能，在收到指令后會按照系統(tǒng)的要求完成既定目標(biāo)，并等待下一指令的發(fā)送，全部任務(wù)完成后返回充電[3]。

3.2圖像監(jiān)控管理模塊

機(jī)器人執(zhí)行巡檢任務(wù)時需要獲取視頻圖像，系統(tǒng)會自動根據(jù)任務(wù)的設(shè)定對圖像進(jìn)行抓取，也可以結(jié)合實際對某個特定的角度進(jìn)行拍照，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險后報警模塊會發(fā)出風(fēng)險警報，調(diào)用圖像抓取功能獲取故障信息，方便相關(guān)人員作出判斷。

3.3機(jī)器人擰制模塊

控制模塊的功能是控制運(yùn)行、抓取等方面，操作中需要通過快捷鍵完成相關(guān)指令，可根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)快捷鍵，以此對機(jī)器人實現(xiàn)有效控制。通常情況下以計算機(jī)控制可以利用方向建控制其運(yùn)動，空回車為啟停，鍵盤字母“R”為復(fù)位，字母“Z”為重復(fù)上一動作等。

3.4數(shù)據(jù)存儲模塊

后臺數(shù)據(jù)庫中會儲存機(jī)器人每一次巡檢任務(wù)的相關(guān)信息，但儲存會有一定的上限，因此需要融入數(shù)據(jù)儲存模塊將信息傳遞，提高數(shù)據(jù)交換與傳輸?shù)乃俣?。在實際執(zhí)行過程中，要求充分應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲模塊的靈活性，隨時添加或拓展更多的數(shù)據(jù)模塊，接入設(shè)置系統(tǒng)功能選擇手動還是自動，滿足實際應(yīng)用的各項需求。

3.5查詢模塊

查詢模塊可以即對儲存的信息進(jìn)行調(diào)取，其目的是為了將所采集的信息合理利用，且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行整理和備份，方便后續(xù)機(jī)器人執(zhí)行巡檢任務(wù)時比較與應(yīng)用。相關(guān)的紅外圖像或圖表、線形圖等則需要借助計算機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，在操作人員控制輸入指令后顯示數(shù)值，避免因數(shù)據(jù)異常而導(dǎo)致后續(xù)工作無法順利進(jìn)行[4]。

3.6機(jī)器人狀態(tài)顯示模塊

狀態(tài)顯示模塊能將各類信息展示出來，且信息的種類也十分豐富，通過標(biāo)簽分類的顯示不同的信息，作用類似于一種判別系統(tǒng)，出現(xiàn)異常情況后會做出警告并將相關(guān)異常數(shù)據(jù)提交。該模塊實際應(yīng)用中需要借助Windows，在該系統(tǒng)中設(shè)置數(shù)據(jù)檢查的順序，并設(shè)立禁忌預(yù)案，以此將程序執(zhí)行的風(fēng)險降到最低。

4 智能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用優(yōu)化策略

4.1建立設(shè)備圖片數(shù)據(jù)庫

能巡檢機(jī)器人在變電系統(tǒng)運(yùn)行中，必須監(jiān)理特定的圖片數(shù)據(jù)庫儲存各類獲取的信息，執(zhí)行任務(wù)時可以在數(shù)據(jù)庫中匹配圖片，避免風(fēng)險問題的出現(xiàn)。同時數(shù)據(jù)庫中必須設(shè)定相應(yīng)的目錄，按照不同的因素綜合處理圖像，了解傳感器中的各類信息所代表的參數(shù)，匹配時自動確認(rèn)?？奎c，提高巡檢的有效性。

4.2實時匹配和栓測識別

機(jī)器人在進(jìn)行巡檢任務(wù)必須進(jìn)行匹配與識別，其是保障任務(wù)開展效果的重要因素，為了能夠提高數(shù)據(jù)獲取的精確度，需要通過誤差計算完成優(yōu)化，保證巡檢中拍攝的圖像與標(biāo)準(zhǔn)匹配。在此基礎(chǔ)上要求對熱圖像處理進(jìn)行分析，如果出現(xiàn)異常溫度就會報警提醒相關(guān)人員進(jìn)行檢修與維護(hù)工作。

4.3圖片匹配和輸出

可見光攝像頭的焦距可以調(diào)節(jié)范圍，要求數(shù)據(jù)庫中圖片涵蓋的必須全面，在匹配圖像時要做具體的調(diào)整，通過紅外熱圖可以得到設(shè)備的具體溫度，從而更加清楚的觀察到設(shè)備的狀態(tài)。在匹配后需要結(jié)合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比認(rèn)真，如吻合則可以對參數(shù)信息進(jìn)行輸出，在任何季節(jié)或可巡檢天氣條件下都可以完成任務(wù)，以此方便全時段工作。

4.4巡檢設(shè)備聲音采集

為了得到聲音信號，需要將聲音識別技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人系統(tǒng)中，站內(nèi)的聲音將會全部采集入數(shù)據(jù)庫中，此時需要從聲音信號中提取特征，其運(yùn)算的速度和效率都比較高，能夠精確分辨出變電系統(tǒng)的異常情況。如在實際工作中，巡檢機(jī)器人收集聲音時發(fā)現(xiàn)異常，當(dāng)超過閾值時發(fā)出報警，根據(jù)輸出的識別結(jié)果對各種異常進(jìn)行匯總，不僅提高了設(shè)備巡檢的質(zhì)量，且能夠方便后續(xù)相關(guān)人員對問題較小的設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，使變電站的無人值守模式更加的可靠安全[5]。

4.5機(jī)器人定期檢修

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)了老化或者短路的情況，可能在巡檢過程中出現(xiàn)異味，如不對此進(jìn)行處理，則在后續(xù)執(zhí)行任務(wù)重可能出現(xiàn)異常風(fēng)險，導(dǎo)致變電站的安全無法的到應(yīng)用的保證。由此可見對設(shè)備的定期檢查是非常關(guān)鍵的，實際執(zhí)行中可以通過與電機(jī)之間的觸動來檢查電機(jī)情況析，在系統(tǒng)中直接設(shè)定需要查詢的時間，通過該手段提高檢修的有效性[6]。

5結(jié)語

變電站的智能機(jī)器人系統(tǒng)可以代替部分人工進(jìn)行巡檢，在精準(zhǔn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，減少人工巡檢及管理的工作強(qiáng)度，且發(fā)現(xiàn)風(fēng)險后報警模塊會發(fā)出風(fēng)險警報，避免風(fēng)險問題的出現(xiàn)，可見該技術(shù)的使用符合未來我國電力系統(tǒng)的發(fā)展需求。因此需要結(jié)合實際將其合理應(yīng)用，分析其在巡檢中應(yīng)用的可靠性，了解設(shè)備模式識別系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，進(jìn)而發(fā)揮出智能機(jī)器人的實際作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：莫哲（1981，12-），男，漢族，碩士研究生，中級工程師，研究方向：變電運(yùn)行。