機(jī)器臂搭載局放在變電站的應(yīng)用

許玉斌，齊振忠，王紅巖，寧晉峰，崔辰晨

（國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)治供電公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

變電站的發(fā)展水平關(guān)乎著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的核心命脈。由于當(dāng)前變電站的檢測(cè)領(lǐng)域仍在沿用傳統(tǒng)的人工檢測(cè)技術(shù)，耗時(shí)耗力的同時(shí)，測(cè)量的準(zhǔn)確性也有較大的爭(zhēng)議。因而，當(dāng)前國(guó)家就如何提高變電站的檢測(cè)應(yīng)用提上了完善的議程。直到高科技機(jī)器臂的出現(xiàn)，才將此難題充分得到了緩解，此技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世就成為打破傳統(tǒng)陳舊檢測(cè)技術(shù)的新手段，在提高效率的同時(shí)，還有效降低了工作的危險(xiǎn)性。因此，本文針對(duì)機(jī)械臂搭載局放在變電站的應(yīng)用進(jìn)行以下分析。

1 機(jī)器臂搭載局模塊的工作原理

1.1 探測(cè)、傳動(dòng)、監(jiān)控

機(jī)器臂搭載局在變電站的應(yīng)用一般有特定的工作原理，具有變電站高壓線探測(cè)、伺服傳動(dòng)以及視頻監(jiān)控的功能。首先，變電站高壓地線探測(cè)是通過(guò)高精度的測(cè)距傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而測(cè)距傳感器主要依附于檢測(cè)電機(jī)，并且在檢測(cè)電機(jī)在特定角度運(yùn)行下自動(dòng)來(lái)回?cái)[動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸也根據(jù)設(shè)定的角度隨之?dāng)[動(dòng)，較為立體直觀的掃描傳感器距離的遠(yuǎn)近。其次，伺服傳動(dòng)系統(tǒng)是通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)的匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效率。此外，還對(duì)伺服傳動(dòng)系統(tǒng)配備高精度的編碼器，進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，充分反映出電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的精準(zhǔn)位置信息，為變電站的工作提供重要的技術(shù)保障。第三，視頻監(jiān)控采用高清攝像頭，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，攝像頭配備為最高端，可以變焦，還可以旋轉(zhuǎn)，360°無(wú)死角的監(jiān)測(cè)，有效保證了所拍視頻的清晰度，為監(jiān)察提供了便利。

1.2 姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整

姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整的工作原理是通過(guò)變電站高壓地線探測(cè)為基本內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整。其具體工作方式是，當(dāng)升降臺(tái)上升到一定高度時(shí)，會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行的模式，此時(shí)高壓地線探測(cè)功能正式啟動(dòng)，內(nèi)部的測(cè)距傳感器會(huì)探測(cè)到一些數(shù)據(jù)，此時(shí)當(dāng)檢測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到設(shè)定的角度時(shí)，測(cè)距傳感器會(huì)與之保持平行距離，然后旋轉(zhuǎn)軸停止運(yùn)行，升降臺(tái)繼續(xù)上升，開(kāi)始循環(huán)第2個(gè)回合。在此過(guò)程中，姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)在傳感器的工作下會(huì)捕捉到每個(gè)細(xì)小的距離，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸在其中最小距離處停止擺動(dòng)時(shí)，則說(shuō)明此時(shí)變電站的高壓地線為垂直狀態(tài)，此種狀態(tài)是高壓地線掛接的最為合適的位置，方便了機(jī)器臂搭載局在變電站的應(yīng)用。

1.3 自動(dòng)夾取變電高壓地線

自動(dòng)夾取變電高壓地線模式是根據(jù)姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整模式后來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子羅盤(pán)對(duì)于所獲取的地理位置，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)傳輸給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器會(huì)將收到的信息進(jìn)行詳細(xì)的分析、過(guò)濾，并最終得到最為精準(zhǔn)的部分，以此作為理論參考，采取垂直的姿態(tài)，及時(shí)選擇最佳的夾取時(shí)機(jī)，從而自動(dòng)化夾取變電高壓地線。

2 變電站對(duì)機(jī)器臂搭載局模塊的選擇及優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)在變電站領(lǐng)域也不斷進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，傳統(tǒng)變電站局放的檢測(cè)工作都是由人工檢測(cè)完成，工作量巨大并且識(shí)別數(shù)據(jù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，故檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性無(wú)法保證。對(duì)此，國(guó)家進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，將局放檢測(cè)工作落實(shí)到科學(xué)技術(shù)上，用新型機(jī)械臂技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)，通過(guò)高科技機(jī)械臂的自動(dòng)升降，并配合精準(zhǔn)識(shí)別系統(tǒng)鎖定需要檢測(cè)的位置，結(jié)合伺服系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，從而解決了人工檢測(cè)中效率低的問(wèn)題。目前，變電器機(jī)器臂搭載局模塊的選擇包含3大類：

2.1 六軸機(jī)械臂

第1類是六軸機(jī)械臂。此種機(jī)械臂的優(yōu)點(diǎn)是具有高度的自由性可以選擇，精準(zhǔn)度相對(duì)較高，并且可操作的范圍相對(duì)較廣。缺點(diǎn)則是體積較大，并且操作起來(lái)難度系數(shù)非常高，對(duì)于底部穩(wěn)定性的要求相對(duì)較為注重。綜合來(lái)看，六軸機(jī)械臂不太適合放在變電站里應(yīng)用。

2.2 多自由度液壓臂

第2類為多自由度液壓臂。此種機(jī)械臂的優(yōu)點(diǎn)是功率的比重恰到好處，并且穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn)則是雖然功率比重較好，但所消耗的較大，因而此種機(jī)械臂依然對(duì)底部的穩(wěn)定性有較高的要求，但同時(shí)多自由液壓臂的檢測(cè)的精準(zhǔn)度較差。因此不太適合進(jìn)行精細(xì)度較高的檢測(cè)工作，對(duì)于放在變電站的應(yīng)用更為不適合。

2.3 伸縮式機(jī)械臂

第3類是伸縮式機(jī)械臂。此種機(jī)械臂的優(yōu)點(diǎn)是操作非常簡(jiǎn)單，并且檢測(cè)的精準(zhǔn)度極高，質(zhì)量體積與前兩類相比較為輕便。缺點(diǎn)是檢測(cè)所需的運(yùn)動(dòng)模式較為單一。因此綜上所述，伸縮行機(jī)械臂更適合放在變電站的市內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)工作，而運(yùn)動(dòng)模式的單一可以通過(guò)后期與運(yùn)行系統(tǒng)模塊聯(lián)動(dòng)的配合去激發(fā)更多的運(yùn)動(dòng)模式。

3 淺析機(jī)器臂搭載局模塊在變電站的應(yīng)用創(chuàng)新

變電站后臺(tái)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)械臂獲取到監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的資源共享，再將數(shù)據(jù)所定義出來(lái)的屬性進(jìn)行有效整合，在保證數(shù)據(jù)完整性的同時(shí)，還能夠更深層次的探索各數(shù)據(jù)之間規(guī)律的一致性，并且利用大數(shù)據(jù)后臺(tái)強(qiáng)大的分析能力檢測(cè)出變電站出現(xiàn)的問(wèn)題。當(dāng)前，機(jī)器臂搭載局模塊在變電站中的應(yīng)用大概分為以下幾種。

3.1 光電控制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊

第1種為光電控制模塊。主要是對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行適時(shí)的監(jiān)測(cè)并回訪，進(jìn)而防止機(jī)器運(yùn)動(dòng)過(guò)度造成結(jié)構(gòu)本身的損壞。第2種為數(shù)據(jù)采集模塊。通過(guò)傳感器探測(cè)到的數(shù)據(jù)推送到高性能的節(jié)點(diǎn)處，并將節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)發(fā)布到系統(tǒng)的整體分布群里，并在系統(tǒng)群里進(jìn)行處理，最后將處理過(guò)的精簡(jiǎn)結(jié)果加載到大的數(shù)據(jù)庫(kù)中。因數(shù)據(jù)處理的節(jié)點(diǎn)具有較好的分散性，故數(shù)據(jù)處理模塊具有針對(duì)不同數(shù)據(jù)協(xié)議的兼容性，數(shù)據(jù)采集模塊能夠較好的支持?jǐn)?shù)據(jù)之間的整合，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展性、通用性以及靈活性的統(tǒng)一。

3.2 伺服控制模塊與電網(wǎng)運(yùn)維預(yù)測(cè)模塊

第3種為伺服控制模塊。充分的將變電站局放檢測(cè)系統(tǒng)的單元進(jìn)行整體的控制，通過(guò)接收大數(shù)據(jù)后臺(tái)的位置指令后，由控制器對(duì)伺服控制模塊進(jìn)行位置、速度的綜合分配，并在系統(tǒng)內(nèi)部安裝原點(diǎn)傳感器，對(duì)后臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的位置反饋，在整體系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)閉合。第4種為電網(wǎng)運(yùn)維預(yù)測(cè)模塊。此模式與其它幾種模式有本質(zhì)上的區(qū)別，其主要是針對(duì)變電站內(nèi)部展開(kāi)，在變電站內(nèi)部電網(wǎng)檢修過(guò)程中，信息通過(guò)設(shè)備、環(huán)境等狀態(tài)，自動(dòng)對(duì)運(yùn)維能力進(jìn)行感知預(yù)測(cè)，在變電檢修等工作中，實(shí)時(shí)對(duì)工作過(guò)程進(jìn)行綜合把控，實(shí)現(xiàn)各類檢測(cè)技術(shù)和生產(chǎn)指揮決策的智能化。在變電電網(wǎng)預(yù)測(cè)方面，更是通過(guò)精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)運(yùn)行，將電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)互動(dòng)，有效節(jié)約了生產(chǎn)成本以及利用好能源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)度。

3.3 圖像識(shí)別模塊

第5種為圖像識(shí)別模塊。此模式主要的應(yīng)用原理是首先要進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，然后配合伺服系統(tǒng)，并利用自身特有的機(jī)械設(shè)備，完成變電局放的檢測(cè)工作，通過(guò)圖像采集獲取高清圖像，然后精準(zhǔn)定位，劃分目標(biāo)區(qū)域位置，進(jìn)行細(xì)致的辨別，最終得出結(jié)論，執(zhí)行指令結(jié)果。

3.4 創(chuàng)新性

通過(guò)研究機(jī)器臂搭載局在變電站的應(yīng)用，在區(qū)別于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的同時(shí)，增添了更多的創(chuàng)新性并融入其中。首先，針對(duì)機(jī)械伺服系統(tǒng)，運(yùn)用視覺(jué)聯(lián)動(dòng)的控制技術(shù)，并結(jié)合伸縮式機(jī)械臂在底部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。其次，提出圖像精準(zhǔn)配比法，對(duì)圖像中較為敏感的區(qū)域進(jìn)行提取配型，并且通過(guò)模型識(shí)別技術(shù)對(duì)機(jī)械臂的原點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行伸縮性的運(yùn)動(dòng)定位。最后，研究機(jī)器臂的數(shù)據(jù)傳輸及預(yù)警技術(shù)，組織傳輸系統(tǒng)架構(gòu)，使得機(jī)械臂與平臺(tái)控制進(jìn)行信息發(fā)熱互動(dòng)，當(dāng)機(jī)械臂接收到系統(tǒng)指令時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行模式操作，并正確反饋信息，通過(guò)數(shù)據(jù)分析預(yù)警接收狀態(tài)異常的情況，并在異常情況下及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，避免突發(fā)情況為變電工作帶來(lái)?yè)p失。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)對(duì)于機(jī)械臂放在變電站領(lǐng)域的應(yīng)用還處于發(fā)展的初期，在不斷發(fā)展的同時(shí)，還有一些內(nèi)容需要進(jìn)行完善。如何提高機(jī)械臂搭載局在變電站的應(yīng)用效率，并提高自動(dòng)化發(fā)展水平，是我國(guó)當(dāng)前科技發(fā)展需要研究的重要課題。因此，本文圍繞文章主要的核心思想提出以下幾點(diǎn)：一是探測(cè)、傳動(dòng)、監(jiān)控；姿態(tài)自動(dòng)調(diào)整；自動(dòng)夾取變電高壓地線。二是變電站對(duì)機(jī)器臂搭載局模塊的選擇及優(yōu)缺點(diǎn)。三是淺析機(jī)器臂搭載局模塊在變電站的應(yīng)用創(chuàng)新；光電控制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊；伺服控制模塊與電網(wǎng)運(yùn)維預(yù)測(cè)模塊；圖像識(shí)別模塊；創(chuàng)新性。望此次研究的內(nèi)容與結(jié)果能夠得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，為促進(jìn)我國(guó)運(yùn)檢技術(shù)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展提供不竭的動(dòng)力源泉。

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