智能巡檢機(jī)器人在變電站的應(yīng)用

鄭曉瓊，王鵬輝

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽民生電力集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230061)

智能巡檢機(jī)器人在變電站的應(yīng)用

鄭曉瓊1，王鵬輝2

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司，安徽 合肥 230061；2.安徽民生電力集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230061)

介紹了當(dāng)前變電站現(xiàn)場(chǎng)施工與集中檢修中安全風(fēng)險(xiǎn)管控工作的現(xiàn)狀及普遍存在的問題，闡述了某電力檢修公司將智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用到變電站現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控中的主要做法和取得的成效，為其他公司對(duì)智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值提升提供了參考。

智能巡檢機(jī)器人；變電站；安全風(fēng)險(xiǎn)管控

0 引言

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”戰(zhàn)略體系建設(shè)的深入推進(jìn)及智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，智能巡檢機(jī)器人在變電站中得到廣泛應(yīng)用。智能巡檢機(jī)器人主要用于輔助運(yùn)維人員進(jìn)行變電站設(shè)備巡視，具有高效經(jīng)濟(jì)、安全可靠、雙向互動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，大大減少了運(yùn)維人員的工作量，有力地保障了電網(wǎng)安全運(yùn)行。某公司從深度挖掘智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值出發(fā)，利用智能巡檢機(jī)器人自帶的可見光攝像頭、圖像遙傳、煙感電子鼻、溫度判別、雙向語(yǔ)音等功能，積極探索智能巡檢機(jī)器人在變電站現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控領(lǐng)域的應(yīng)用，取得了良好效果。

1 變電站施工及安全管控概況

(1) 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)點(diǎn)多面廣，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著電力系統(tǒng)“大建設(shè)”的穩(wěn)步推進(jìn)和電網(wǎng)升級(jí)改造進(jìn)程的加快部署，各變電站除了大量的改擴(kuò)建工程外，還有很多集中停電檢修作業(yè)，其作業(yè)不同于一般的新建工程和檢修作業(yè)，其涉及范圍大、內(nèi)容多，管控難度較大。這些工作多存在以下特征：

① 通常在500 kV和220 kV區(qū)域幾個(gè)施工點(diǎn)同時(shí)工作，地點(diǎn)較為分散；

② 近電作業(yè)多，存在人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)；

③ 站內(nèi)設(shè)備需要輪流停電配合施工，倒閘操作頻繁，增加運(yùn)維人員工作負(fù)荷；

④ 運(yùn)行方式多變，期間一旦發(fā)生故障勢(shì)必造成大面積停電；

⑤ 工期緊，造成各專業(yè)和工種施工人員相互交叉作業(yè)頻繁；

⑥ 外包工程隊(duì)伍水平不齊，管控難度較大。

(2) 運(yùn)維人員數(shù)量相對(duì)不足。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司變電站“無人值守”工作的推進(jìn)，500 kV變電站逐漸實(shí)行無人值守，運(yùn)維人員數(shù)量比以往大大減少。例如，某省檢修公司運(yùn)維班共28名運(yùn)維人員，管轄5座500 kV變電站，且分布在不同地市，變電站相距較遠(yuǎn)。當(dāng)各變電站均有連續(xù)性改擴(kuò)建施工及大型檢修、維護(hù)作業(yè)時(shí)，運(yùn)維人員數(shù)量更加捉襟見肘。

(3) 智能巡檢機(jī)器人在各變電站得到廣泛應(yīng)用。截至2015年底，某省電力檢修公司已在所轄14座變電站中投入智能巡檢機(jī)器人，具有良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

如何在現(xiàn)有施工條件、硬件設(shè)施和運(yùn)維人員的基礎(chǔ)上，挖掘潛力，進(jìn)一步提升變電站現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控是目前智能巡檢機(jī)器人在變電站應(yīng)用的重要研究方向。

2 基于智能巡檢機(jī)器人的施工安全管控

緊密聯(lián)系變電站現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)際，從檢修工作繁多和運(yùn)維人員相對(duì)不足的實(shí)際情況出發(fā)，深度挖掘智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用價(jià)值，積極探索利用智能巡檢機(jī)器人自帶的可見光攝像頭、圖像遙傳、煙感電子鼻、溫度判別、雙向語(yǔ)音等功能，構(gòu)建一種基于智能巡檢機(jī)器人的全方位、全過程、立體式施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控新模式。該管控模式的應(yīng)用有效解決了運(yùn)維人員相對(duì)不足和變電站工作點(diǎn)多面廣的實(shí)際矛盾，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維人員對(duì)變電站工作360°無死角安全風(fēng)險(xiǎn)管控的目標(biāo)，確保所轄各變電站改擴(kuò)建工程及各項(xiàng)檢修、維護(hù)工作的順利實(shí)施。

智能巡檢機(jī)器人在變電站施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控中的應(yīng)用操作比較簡(jiǎn)單，只要在其受控站或運(yùn)維主站的操作平臺(tái)上按要求設(shè)定巡檢任務(wù)并下發(fā)給機(jī)器人，即勾選對(duì)應(yīng)的巡檢任務(wù)和范圍，就會(huì)按照預(yù)定的程序去現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行巡查、視頻拍攝及回傳等功能。在智能巡檢機(jī)器人執(zhí)行巡檢任務(wù)的過程中，運(yùn)維人員可根據(jù)需要隨時(shí)終止或變更其工作任務(wù)。如從程序巡檢變更成定點(diǎn)巡檢，機(jī)器人即自動(dòng)終止其先前預(yù)定的按巡視路線巡檢的任務(wù)，移動(dòng)至指定地點(diǎn)執(zhí)行固定地點(diǎn)巡檢任務(wù)。

2.1 定點(diǎn)跟蹤，監(jiān)督工作流程規(guī)范化

變電站改、擴(kuò)建工程及檢修作業(yè)在每日開工前，應(yīng)由工作許可人對(duì)工作負(fù)責(zé)人履行許可手續(xù)，然后由工作負(fù)責(zé)人組織班組成員召開站班會(huì)，這2項(xiàng)準(zhǔn)備活動(dòng)是工作開始前最重要的環(huán)節(jié)。但有時(shí)工作負(fù)責(zé)人為了節(jié)省時(shí)間或者因連續(xù)性工作嫌麻煩，而敷衍了事甚至不召開站班會(huì)，容易造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)不對(duì)應(yīng)，工作人員對(duì)工作范圍、內(nèi)容和危險(xiǎn)點(diǎn)不清楚等情況，增加了現(xiàn)場(chǎng)工作的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)工作許可人在進(jìn)行工作票許可手續(xù)和工作負(fù)責(zé)人召開站班會(huì)時(shí)，智能巡檢機(jī)器人的自動(dòng)錄音及攝像功能將自動(dòng)記錄下工作許可和站班會(huì)的全過程，并上傳至后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)，保存待查。此舉規(guī)范了現(xiàn)場(chǎng)特別是外委單位的工作流程，加強(qiáng)了作業(yè)前的安全風(fēng)險(xiǎn)管控。

2.2 主站遙控，實(shí)現(xiàn)工作許可遠(yuǎn)程化

對(duì)于無人值守變電站的工作，特別是連續(xù)多日的工作，運(yùn)維人員每日需從主站趕赴作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)許可開工，耗費(fèi)了大量的人力、財(cái)力。智能巡檢機(jī)器人可以很好地幫助運(yùn)維人員解決這個(gè)問題。

每日開工前，工作許可人可在運(yùn)維主站后臺(tái)操控巡檢機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)和攝像頭旋轉(zhuǎn)，對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)和安全措施進(jìn)行全方位核查，確認(rèn)無誤后通過智能巡檢機(jī)器人的對(duì)講功能實(shí)施遠(yuǎn)程許可開工，節(jié)省了人力、財(cái)力。而機(jī)器人對(duì)工作許可的整個(gè)過程均進(jìn)行錄像和錄音，可隨時(shí)在后臺(tái)回放和查看。某公司借助智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程工作許可58次，可靠性達(dá)到100 %，該方法已得到公司安監(jiān)部門的認(rèn)可。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、拍攝，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管控立體化

2.3.1 對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)明火、煙霧等自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警

現(xiàn)場(chǎng)工作開工后，設(shè)定智能巡檢機(jī)器人路徑，使其進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全監(jiān)督和管控。針對(duì)工作中可能出現(xiàn)的火災(zāi)、煙霧等現(xiàn)象及工作人員流動(dòng)抽煙、擅自動(dòng)火等行為，智能巡檢機(jī)器人通過自帶火災(zāi)探測(cè)電子鼻和煙感裝置進(jìn)行檢測(cè)判斷。如發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)變電站安防系統(tǒng)的聲光報(bào)警和視頻自動(dòng)對(duì)位，及時(shí)提醒運(yùn)維人員進(jìn)行檢查確認(rèn)，盡早將異常事件消滅在萌芽狀態(tài)。2.3.2 畫面實(shí)時(shí)上傳，便于及時(shí)巡查和監(jiān)督

智能巡檢機(jī)器人在工作現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)、拍攝工作人員的作業(yè)行為，將現(xiàn)場(chǎng)畫面實(shí)時(shí)上傳后臺(tái)。運(yùn)維人員在主控室可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作人員攀爬設(shè)備、超范圍工作等違章行為，并在第一時(shí)間通過智能巡檢機(jī)器人的語(yǔ)音對(duì)講功能予以制止和提醒，有效避免由于違章行為制止不及時(shí)造成的事故。

2.3.3 視頻回放，實(shí)現(xiàn)問題追溯和違章取證

當(dāng)施工人員對(duì)違章處罰有異議或者存在僥幸心理拒不承認(rèn)，以及多單位同時(shí)施工造成變電站設(shè)施損壞時(shí)無法確定責(zé)任人時(shí)，通過智能巡檢機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)錄像回放還原事件經(jīng)過，可消除異議，及時(shí)找到設(shè)施損壞責(zé)任人并順利追償。

2.3.4 現(xiàn)場(chǎng)跟拍，提高規(guī)章制度執(zhí)行力

智能巡檢機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像和畫面回傳對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員起到警示和震懾作用，讓施工人員知道現(xiàn)場(chǎng)始終有雙眼睛盯著自己，從而消除僥幸心理，自覺遵守安全規(guī)章制度，降低現(xiàn)場(chǎng)安全管控風(fēng)險(xiǎn)，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全系數(shù)。

2.4 實(shí)現(xiàn)“1人對(duì)多點(diǎn)”的管控目標(biāo)

當(dāng)前變電站改、擴(kuò)建工程及集中檢修工期均較緊，常常幾個(gè)工作地點(diǎn)同時(shí)開工，且?guī)讉€(gè)工作地點(diǎn)之間相隔較遠(yuǎn)，1名運(yùn)維人員難以兼顧多個(gè)工地。一般1座變電站只配置1臺(tái)智能巡檢機(jī)器人，當(dāng)站內(nèi)同時(shí)有多個(gè)工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，給其設(shè)定1個(gè)來回巡檢任務(wù)，讓其按照設(shè)定的巡檢路線在多個(gè)工地間來回巡查，輔助運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)對(duì)多工作點(diǎn)的安全監(jiān)督。

對(duì)于運(yùn)維站模式的班組，主站的運(yùn)維人員可通過智能巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)傳終端平臺(tái)對(duì)所轄各變電站的機(jī)器人進(jìn)行調(diào)配和任務(wù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)多座變電站多個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全管控，使運(yùn)維人員的安全管控范圍最大化，彌補(bǔ)運(yùn)維人員不足的問題。

2.5 實(shí)現(xiàn)典型違章可視化管控

通過對(duì)智能巡檢機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控錄像的整理和分類，截取違章圖片和違章視頻，按“1個(gè)違章、1張圖片、1類控制措施”原則，結(jié)合省公司反違章工作管理辦法要求，建立圖文并茂的可視化違章材料庫(kù)《典型違章可視化管控手冊(cè)》。該手冊(cè)以形象、直觀的形式展現(xiàn)了違章行為并提出管控措施，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)違章查究和定性起到良好的指導(dǎo)和培訓(xùn)效果，在省檢修公司得到全面推廣應(yīng)用。

2.6 準(zhǔn)確反饋工作進(jìn)度，提高安全管控精確度

運(yùn)維人員通過智能巡檢機(jī)器人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作記錄情況的查閱，及時(shí)了解工作進(jìn)度，掌握工作節(jié)奏，合理安排后續(xù)工作。通過計(jì)劃的剛性約束力，增強(qiáng)運(yùn)維單位對(duì)施工進(jìn)度的掌控能力，提高現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管控的針對(duì)性和有效性。

3 存在問題及解決方法

3.1 存在問題

自2014年底，該省檢修公司就將智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控中，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中進(jìn)行不斷總結(jié)和改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)其主要存在以下2個(gè)問題。

(1) 當(dāng)前投入使用的智能巡檢機(jī)器人主要采用路面預(yù)埋RFID(無線射頻識(shí)別設(shè)備)和機(jī)器人視覺相結(jié)合的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，完成巡檢機(jī)器人的最優(yōu)路徑規(guī)劃和雙向行走功能。機(jī)器人在行駛過程中只要檢測(cè)不到磁信號(hào)或檢測(cè)信號(hào)裝置出現(xiàn)故障，就會(huì)偏離磁軌道或停滯不前。而施工過程中可能會(huì)對(duì)預(yù)埋設(shè)備造成破壞，使機(jī)器人無法正常行走以完成巡檢任務(wù)，甚至發(fā)生摔下電纜溝或坑洞的情況。

(2) 機(jī)器人巡檢任務(wù)設(shè)置不合理，與變電站實(shí)際施工情況有偏差，起不到安全監(jiān)督的效果。

3.2 解決方法

針對(duì)智能巡檢機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)施工安全管控應(yīng)用中存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采取了如下解決方法。

(1) 對(duì)于機(jī)器人巡檢過程中偏離磁軌道或停滯不前現(xiàn)象，采用多點(diǎn)感應(yīng)磁信號(hào)、雷達(dá)及視頻輔助檢測(cè)，在機(jī)器人身上加裝動(dòng)態(tài)平衡儀，3只輪距上安裝自動(dòng)平衡升降調(diào)節(jié)自適應(yīng)裝置，使其在巡檢運(yùn)動(dòng)和停靠點(diǎn)具有平衡度實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。針對(duì)機(jī)器人因預(yù)埋RFID破壞無法行走的情況，改變其巡檢任務(wù)設(shè)置方式。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工范圍和進(jìn)度，將原來按間隔設(shè)置的巡檢任務(wù)具體到某個(gè)巡視點(diǎn)，按巡視點(diǎn)的編號(hào)來設(shè)置巡檢路線。這樣，精確的巡檢范圍可以有效避免機(jī)器人摔壞或找不著巡檢路線的情況。

(2) 優(yōu)化巡檢任務(wù)，將站內(nèi)實(shí)際工作與機(jī)器人巡檢系統(tǒng)相結(jié)合，針對(duì)性地配置巡檢任務(wù)，提高機(jī)器人的安全監(jiān)督效率。設(shè)置樹形巡檢任務(wù)目錄，根據(jù)需要配置特殊的巡檢任務(wù)，而不是所有的監(jiān)督使用同一個(gè)版本的巡檢任務(wù)，從而避免低效率巡檢。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能巡檢機(jī)器人在變電站現(xiàn)場(chǎng)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控中的應(yīng)用取得良好效果，優(yōu)化了人力資源配置，增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全意識(shí)和安全執(zhí)行力，減輕了現(xiàn)場(chǎng)安全管控壓力，達(dá)到了減人增效的目的。一方面降低了運(yùn)維人員工作負(fù)荷，改擴(kuò)建現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)工作所需的運(yùn)維人員由4名減少到1名；另一方面提升了運(yùn)維人員對(duì)變電站施工現(xiàn)場(chǎng)安全管控能力，實(shí)現(xiàn)了1名運(yùn)維人員同時(shí)對(duì)多個(gè)工作地點(diǎn)、甚至多個(gè)變電站多個(gè)工作地點(diǎn)的安全管控新模式。智能巡檢機(jī)器人有效緩解了變電站作業(yè)點(diǎn)多面廣和運(yùn)維人員數(shù)量相對(duì)不足的矛盾，提高了變電站施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管控水平。

2016-05-29；

2016-07-05。

鄭曉瓊(1980-)，女，工程師，主要從事變電運(yùn)維工作，email：www780915@163.com。

王鵬輝(1978-)，男，工程師，主要從事水電工程管理工作。