变电站自动化巡检机器人应用分析
变电站自动化巡检机器人应用分析
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摘要：变电站检修中危险系数高、劳动强度大，由此设计了适用于变电站现场环境的智能巡检机器人，并对其控制系统的轮毂角度转向策略、电机启停策略、通信系统故障判断策略进行研究。研究结果表明，机器人具有良好的运动性能，在变电站检修中具有一定应用价值。
关键词：变电站：巡检；智能机器人；
引言
国民经济的高速发展离不开可靠、安全、灵活运转的电力系统。变电站是电力系统中变换电压、接收和分配电能的管理节点。为保障变电站的正常运转，日常巡视、维护和监盘意义重大。我国变电站主要采用人工巡检的方式，巡检人员利用视觉、听觉和触觉等感官判断设备是否存在异常状态，通过人工抄表的方式记录各项仪表的读数。传统的人工巡检法存在劳动强度大、巡检效率低、标准不一致、巡检不到位等问题。随着我国电力系统的不断发展，呈现出规模愈发庞大、管理节点越来越多、运检体量不断攀升的趋势，人工巡检模式已难以满足变电站安全运转的要求。
随着机器人、图像识别和导航等技术水平的提升，机器人巡检逐渐发展成熟，成为变电站巡检的主流发展方向。变电站巡检机器人是移动机器人在固定场景下的应用类型，机体一般搭载高清可见光摄像头、红外摄像头和拾音装置等传感设备，用于辅助或代替工人完成设备的巡检。使用机器人能够完成高效率、大范围、标准统一的巡检内容，有效降低劳动强度、提高变电站的智能化、自动化运营水平。
1变电站智能巡检机器人的功能特点
1.1定位导航
巡检机器人利用定位导航的方式将激光视觉传感器应用起来，直接在目标路线上运行，经过定位之后，运维管理的精准度明显提升。机器人在巡检阶段还能避开各类障碍问题，避免因失误而出现机身损伤的问题，从现场的路线、通道设置来看，不需要专门铺设轨道其整体运行也能按照计划目标进行。
1.2 视频记录
机器人在运维阶段可以利用视频技术，将变电站内各类设施的运行状况等进行识别分析，在整个过程中机器人独立完成操作，无需人为参与其中，这样一来变电站的无人值守的工作目标也能顺利完成。
1.3噪声诊断
机器人上装配期间拥有灵敏度高的拾音器，所以能够对变电站设备运行阶段的音频情况进行检测，经过回收、采集之后系统配有语音识别技术，是从源头开始控制周围环境影响，并将音频识别精准度提升的有效措施，能够检测设备运行状况的基本作用。
1.4红外检测
巡检机器人在运行阶段，对视野范围内的各类设备器械等进行监测管理，在系统中能够将其温度显示出来，将各类温度处理数据有效应用，一些发热设备的诊断就能够按照计划目标进行。所以机器人在巡检区域之内，设备运行的隐患问题，要在发现之后及时进行管控处理，避免设备异常导致其他的安全问题出现。
2巡检机器人的功能需求
为适应复杂的巡检环境，保障较好的巡检质量，巡检机器人需要集成多个智能化系统。根据行走方式的不同，巡检机器人又可分为地面自主移动式［2]和悬挂固定导轨式。自主移动式巡检机器人依靠大量的光电传感器进行导轨、避障和检测，移动线路可灵活配置，无需铺设轨道平台，广泛应用于国内外 110kV~1000kV 变电站。本文主要分析自主移动式巡检机器人，其功能需求主要为智能导航和智能监测。
2.1智能导航
巡检机器人的智能导航功能包括定位导航、路径规划和自主避障等内容。定位导航：定位导航功能是变电站巡检机器人自主行走的基础。机器人通过访问数据库中的高精度三维地图来获取环境信息，其定位精度与环境地图构建的精度密切相关。通过建立机器人路径规划环境中道路、检测设备和障碍物的空间位置描述，形成建图范围内每一个巡检点之间的路径联系，从而帮助巡检机器人规划出合理的路径。变电站环境中的巡检机器人定位导航有磁点导航、固定轨道、激光导航和视觉导航等方式，其中磁点导航和固定轨道的导航轨迹固定，精度最高，但需大量的前期改造，存在成本高、灵活性差等缺点。室外环境光下的视觉导航系统稳定性较差，一般用于辅助。激光导航的定位精度高，抗干扰能力强，是目前最常用的定位导航方式。
2.2路径规划
变电站的巡检任务可分为全位置巡检和指定位置巡检两种。全位置巡检指机器人由起始位置出发，巡检厂区内的全部位置。指定位置巡检需要机器人到达指定的任意位置，完成某些关键设备的检查。操作人员通过任务派发系统便捷地增加、删除和修改巡检点，下发巡检任务，因此需要合理地分配巡检路线。路径规划功能用于生成派发任务中巡检点之间的路线，寻找从起点到终点的最优路线。
自主避障：机器人的自主避障和防撞系统能够确保器人在开展巡检工作时的安全。当机器人的视觉或超声波系统检测到障碍物时，机器人可以实现自动停止或降速，然后利用相关的路径规划和避障算法重新规划出避开障碍物的路径。
3智能巡检机器人在变电站运维阶段的具体应用
3.1室外环境清理工作
机器人在核查变电站内的设备运行实际情况之后，运维工作会设定特定的路线，此时在运行管理阶段的各类障碍物也因此增多。为避免机器人受到这部分障碍物的影响，需要将超声检测系统优化建立起来，机器人在行进阶段，通过发射超声波的途径，将回传的信号内容进行接收处理，如果路线上的障碍物相对较多，此时机器人就会接收控制中心所发出的寻求指令条件，当障碍物移除之后，恢复正常的行进模式。机器人在站内进行巡检期间，已经设定的路线基本上不会存在障碍物，但是部分植物的枝叶或环境中的垃圾会飘到路线之中。所以在这种情形之下，机器人因感应到障碍物而一直处于一种开机状态，如果电量全部耗尽，则巡检工作的质量也就不能得到保障，所以为保障机器人的工作效率，需要定期清理其运行路线。
3.2集控子站系统相关应用
机器人在运行阶段将监控巡视管理工作落实到位，能够将变电站的运行状态进行维护，所以需要建立集控子站管理系统，该系统的建立需要在满足运行目标的基础上进行。通过设置相应的数据接口、服务接口的途径，确保各项工作都能按照计划目标进行。子站的系统运行确定统一的标准规范之后，需要将数据信息的交互应用效果提升，将巡视报告相关的数据信息上传到系统平台之中，给主站的运维管理提供相应的保障条件。
3.3一体化集控子站系统应用
智能机器人在运维应用期间将一体化的集控子站系统建立起来，是保障智能巡检机器人工作效率的必要环节。在机器人管理终端的位置设立无线接入的模块，这样一来机器人能够利用专门的数据传输通道、传输网络接入到交换机之内，将通信效果提升。由此完善的一体化集控子站建立起来，在各类数据信息共享与应用环节，运维管理工作经过验证之后，都能按照计划目标有序开展各项工作。
4结语
随着机器人技术、导航技术和计算机视觉技术的不断发展，具备智能导航和智能监测功能的机器人逐渐代替人工完成巡检任务，大大提高巡检效率和巡检质量。在进行变电站运维管理阶段，智能机器人的应用范围逐渐扩大化，是实现无人值守管理目标的必要措施方法。智能巡检机器人在实践应用阶段，对科技手段的应用要求诸多，当然变电站的运维工作中也存在一定的弊端性问题。
参考文献
［1]胡冬良，丁敬，黄继荣，等，智能巡检机器人在变电运维工作中的
改进及应用［J].浙江电力，2017(8).
［2]杨惠．变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用分析［J].环球
市场，2019(3).
［3]王文，变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用探讨［J].区域
治理，2018,000(044):215.
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