智能機(jī)器人在變電站中的應(yīng)用

毛強(qiáng)

摘要：為確保電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備巡檢工作是變電站工作人員每天必備的工作，但由于人員素質(zhì)不同以及環(huán)境的影響，巡視效果與質(zhì)量往往達(dá)不到預(yù)期的發(fā)展。隨著近些年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷深化，智能機(jī)器人開始在變電站網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行工作中廣泛應(yīng)用。文章通過對(duì)智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的分析，探究了智能機(jī)器人在變電站中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；變電站；電氣設(shè)備；設(shè)備巡檢；智能技術(shù)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM764 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.020

變電站機(jī)器人，以智能技術(shù)為核心，整合多種前沿技術(shù)，使機(jī)器人可以通過對(duì)電力設(shè)備的外觀、溫度、聲音等進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取與分析，進(jìn)而判斷設(shè)備是否存在某種缺陷，可以在很大程度上提高變電站管理的安全性和穩(wěn)定性。并且其使用靈活方便，不易受到環(huán)境狀態(tài)等影響，不僅提高了工作質(zhì)量，同時(shí)也降低了人員成本，對(duì)于未來變電站建設(shè)具有很大的研究開發(fā)前景。

1 智能機(jī)器人系統(tǒng)組成

智能機(jī)器人系統(tǒng)主要分為基站、機(jī)器人移動(dòng)站、通信站三個(gè)部分。基站相當(dāng)于一個(gè)監(jiān)控的后臺(tái)，可以把它理解為機(jī)器人的大腦，主要通過Windows系統(tǒng)與C語言對(duì)象編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，使其具有圖像處理和數(shù)據(jù)識(shí)別等功能，它可以通過對(duì)設(shè)備的監(jiān)控畫面以及設(shè)備信息的傳輸，利用自身的數(shù)據(jù)庫整合分析，從而判斷變電站的整體功能是否存在異常。機(jī)器人移動(dòng)站相當(dāng)于機(jī)器人的身體，可以對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聲音與圖片的采集，也可以對(duì)設(shè)備儀器表進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取與攝像，同時(shí)可以測(cè)量變電站內(nèi)的光照與溫度等，適時(shí)地對(duì)變電站內(nèi)部進(jìn)行全方位監(jiān)控。通信站可以理解為智能機(jī)器人身體內(nèi)部的循環(huán)系統(tǒng)，它分為基站無線網(wǎng)橋和移動(dòng)站無線網(wǎng)橋兩種，也就是說基站與機(jī)器人移動(dòng)站都可以將自己接受與反饋的信息，利用通信站進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的信息交流，最簡單的例子就是當(dāng)機(jī)器人電量不足時(shí)，可以通過系統(tǒng)信息的傳遞，自動(dòng)返回充電室充電，從而確保智能機(jī)器人整體的運(yùn)作功能。圖1為當(dāng)前變電站內(nèi)較為常用的智能機(jī)器人：

2 智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 曲線分析技術(shù)

溫度是變電站工作人員檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)是否正常運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)之一，可是單純地通過溫度變化對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行判斷往往并不精準(zhǔn)。因?yàn)樵谠O(shè)備運(yùn)行的過程中，往往會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)荷變化，這種負(fù)荷變化產(chǎn)生最明顯的現(xiàn)象就是設(shè)備溫度出現(xiàn)一定的波動(dòng)，但負(fù)荷變化屬于正常的設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)象，一般不予理會(huì)，可是當(dāng)變電站中的設(shè)備出現(xiàn)老化或者缺陷時(shí)，設(shè)備中的溫度也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，這就會(huì)給變電站工作人員帶來了一定的干擾，而智能機(jī)器人可以利用曲線分析技術(shù)，先將日常檢測(cè)的溫度報(bào)告，輸入到變電站的的MIS系統(tǒng)，機(jī)器人通過對(duì)這些溫度報(bào)告的數(shù)據(jù)分析，在數(shù)據(jù)庫中形成一條常規(guī)曲線，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常變化時(shí)，另外一條溫度曲線就會(huì)出現(xiàn)，將兩條曲線的變化進(jìn)行對(duì)比分析，就可以快速判斷出哪種是由負(fù)荷變化引起的溫度波動(dòng)，哪種是由設(shè)備缺陷引起的溫度波動(dòng)。可以說曲線分析技術(shù)很大程度地提高了智能機(jī)器人的數(shù)據(jù)分析水平。

2.2 模式識(shí)別技術(shù)

模式識(shí)別技術(shù)，就像智能機(jī)器人的眼睛一樣，可以利用其視覺功能對(duì)變電站進(jìn)行整體的監(jiān)控。首先，智能機(jī)器人可以利用模式識(shí)別技術(shù)的濾波技術(shù)，降低由環(huán)境因素對(duì)供電站的監(jiān)控影響，因此即使是在雨雪天氣或者強(qiáng)光照的環(huán)境下，也不會(huì)影響畫面的監(jiān)控程度；其次，人工檢測(cè)的最大缺陷就是精準(zhǔn)度偏低，造成這種誤差的主要原因就是人無法每次精確地判斷觀測(cè)距離，觀測(cè)的位置不同，觀測(cè)的結(jié)果也會(huì)不同，可是智能機(jī)器人卻可以利用模式識(shí)別技術(shù)，通過精準(zhǔn)的算法、智能分辨率、儀器導(dǎo)航等，進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)定位，確定每天相同的位置進(jìn)行檢測(cè)，從而可以自動(dòng)鎖定檢測(cè)目標(biāo)。例如斷路器、運(yùn)行設(shè)備SF6壓力表、電流儀器表、油位計(jì)等，并且可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)設(shè)備，而不會(huì)因?yàn)闄z測(cè)的目標(biāo)增多，而對(duì)單獨(dú)個(gè)體的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，因此可以說利用智能機(jī)器人的模式識(shí)別技術(shù)，可以大范圍地提高變電站檢測(cè)工作的工作效率。當(dāng)前變電站所使用的巡視機(jī)器人主要包括自動(dòng)導(dǎo)引車、傳感器等兩種識(shí)別形式的機(jī)器人，以下是針對(duì)該兩種巡邏機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)分析（如圖2所示）。

2.3 無線射頻識(shí)別技術(shù)

無線射頻識(shí)別技術(shù)又稱RFID，是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人行為與日常工作內(nèi)容的主要技術(shù)，智能機(jī)器人在工作中，經(jīng)常要進(jìn)行轉(zhuǎn)彎、噪聲探視、設(shè)備角度轉(zhuǎn)動(dòng)等，為了實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作，可以在變電站內(nèi)的巡視線路上安裝很多RFID標(biāo)簽。當(dāng)智能機(jī)器人觸碰這些標(biāo)簽時(shí)，就會(huì)對(duì)RFID標(biāo)簽中的信息進(jìn)行讀取，并借助內(nèi)部感應(yīng)電流，向智能機(jī)器人系統(tǒng)的芯片存儲(chǔ)信息發(fā)送任務(wù)，機(jī)器人閱讀器通過對(duì)任務(wù)代碼的翻譯，將信息發(fā)送到智能機(jī)器人內(nèi)部的執(zhí)行器上，最后由執(zhí)行器確定機(jī)器人的動(dòng)作，無線射頻識(shí)別技術(shù)控制著智能機(jī)器人的日常行為，是機(jī)器人內(nèi)部一切功能正常運(yùn)作的基礎(chǔ)。

3 智能機(jī)器人在變電站中的功能應(yīng)用

3.1 報(bào)警功能

智能機(jī)器人具有故障報(bào)警的功能，這一點(diǎn)對(duì)于變電站設(shè)備維護(hù)具有重要的意義，當(dāng)智能機(jī)器人發(fā)現(xiàn)人或者動(dòng)物侵入到電力系統(tǒng)時(shí)，智能機(jī)器人就會(huì)利用通信站，向監(jiān)控中心發(fā)出自動(dòng)報(bào)警。即使變電站內(nèi)不設(shè)員工進(jìn)行看管，也可以在監(jiān)視中心內(nèi)發(fā)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的異常，并且當(dāng)機(jī)器人自身出現(xiàn)故障或者斷電時(shí)，機(jī)器人也會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，會(huì)在關(guān)機(jī)前儲(chǔ)存已經(jīng)檢巡的信息，不會(huì)影響變電站的正常工作，因此利用機(jī)器人的自動(dòng)報(bào)警功能，可以快速地發(fā)現(xiàn)故障，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，將損失降到最小。例如，某變電站出現(xiàn)設(shè)備故障而引起高溫的現(xiàn)象，巡視機(jī)器人通過傳感技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)該位置的溫度變化極具升高，異常超出安全范圍內(nèi)，通過巡視機(jī)器人的遠(yuǎn)程報(bào)警功能，及時(shí)通知相關(guān)負(fù)責(zé)人員，便于對(duì)該變電站故障及時(shí)做出處理措施，減少變電站的損失。

3.2 控制功能

智能機(jī)器人的控制功能，具有很好的靈活性，可以有效減少巡檢管理人員的工作量。例如，在進(jìn)行設(shè)備開關(guān)與拉閘的操作時(shí)，巡檢人員就可以利用后臺(tái)的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的手動(dòng)控制，可以遠(yuǎn)程操作機(jī)器人工作，實(shí)現(xiàn)變電站遠(yuǎn)方設(shè)備工作，并且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)一些小故障時(shí)，檢修人員趕到現(xiàn)場(chǎng)會(huì)花費(fèi)一定的時(shí)間，但是如果檢修人員通過對(duì)機(jī)器人的控制，讓智能機(jī)器人對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，這樣就會(huì)有效地縮短檢修時(shí)間，進(jìn)而防止更大故障的發(fā)生。智能機(jī)器人的控制功能，可以有效緩解員工的工作強(qiáng)度，減輕維護(hù)人員的工作壓力。

3.3 巡視功能

變電站的員工主要是依靠看、聽、嗅等主體感官巡視方法，對(duì)設(shè)備中的故障進(jìn)行判斷，由于智能機(jī)器人是按照人的感官進(jìn)行研發(fā)的。在變電站中，智能機(jī)器人首先應(yīng)具有的就是巡視功能，智能機(jī)器人中的攝像機(jī)類似人眼，可以對(duì)電力系統(tǒng)中的儀器表以及設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。而智能機(jī)器人中的六氟化硫檢測(cè)傳感器就像人的鼻子一樣，可以利用其嗅覺監(jiān)測(cè)變電站開關(guān)內(nèi)是否存在液體泄漏。智能機(jī)器人中的紅外測(cè)溫傳感器就像人的皮膚一樣具有觸覺，可利用其紅外傳感技術(shù)對(duì)設(shè)備中的火災(zāi)過熱等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且當(dāng)惡劣的氣候環(huán)境發(fā)生時(shí)，人工很難進(jìn)行巡視，而智能機(jī)器人可以有效取代人工巡視功能，完成變電站的嚴(yán)峻巡視任務(wù)。

4 結(jié)語

供電站的電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性要求很高，而傳統(tǒng)的人工檢測(cè)維修很大程度上已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需要。在變電站中應(yīng)用智能機(jī)器人，可以全方位、全智能地對(duì)變電站進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，但目前由于我國的智能技術(shù)還不成熟，在智能機(jī)器人的應(yīng)用上還存在一定的技術(shù)差距，因此在新時(shí)期，應(yīng)該加快科研團(tuán)隊(duì)的步伐，采用新型的工業(yè)技術(shù)，使我國智能機(jī)器人在變電站的應(yīng)用中不斷普及。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）