變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

俞斌

摘 要：變電站作為電網(wǎng)的重要組成組成部分，隨著社會(huì)用電需求的增加，對(duì)變電站運(yùn)行要求也越來(lái)越高，而要想實(shí)現(xiàn)變電站的高效運(yùn)行，降低變電站故障的發(fā)生，就必須革新變電站設(shè)備傳統(tǒng)人工巡檢方式。信息化的時(shí)代里，變電站的智能化構(gòu)建也越來(lái)越迫切和重要，變電站智能巡檢機(jī)器人也開始取代變電站設(shè)備傳統(tǒng)人工巡檢方式。而要想全面實(shí)現(xiàn)變電站智能化巡檢，就必須做好變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。智能巡檢機(jī)器人的引入在提離電力系統(tǒng)智能化水平的同時(shí)，也能有效解決傳統(tǒng)巡檢方式面臨的新挑戰(zhàn)。全局路徑規(guī)劃是智能巡檢機(jī)器人完成巡檢任務(wù)的前提，因此對(duì)變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃的研究意義重大。本文就變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：變電站；智能巡檢；機(jī)器人；全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

0.引言

就目前來(lái)看，我國(guó)變電站設(shè)備巡檢方式依然是人工方式，借助一些配套的檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)巡檢人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，然而這種判斷具有極大的不科學(xué)性，尤其是在超高壓輸變電系統(tǒng)中，這種人工巡檢方式已經(jīng)不適合變電站運(yùn)行的需要。在科技飛速發(fā)展的時(shí)代里，將智能機(jī)器人系統(tǒng)引入到電力系統(tǒng)越來(lái)越迫切，智能機(jī)器人的使用，可以提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，保證變電站設(shè)備的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.變電站智能巡檢機(jī)器人的作用

在科技日新月異的時(shí)代里，人工智能也將逐漸渠道傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，大大的改變?nèi)藗兊纳?。變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，隨著用電需求的增加，對(duì)變電站設(shè)備要求也越來(lái)越高，但是，在實(shí)際環(huán)境下，變電站設(shè)備很容易出現(xiàn)故障，這些故障中有許多故障是無(wú)法通過(guò)人的肉眼來(lái)判別，尤其是那些潛在的故障，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而變電站智能巡檢機(jī)器人作為科技發(fā)展的產(chǎn)物，它能有效地解決變電站人工巡檢方式面臨的問(wèn)題[1-2]。智能巡檢機(jī)器人通過(guò)自身攜帶的拾音器、各種攝像機(jī)、智能云臺(tái)系統(tǒng)，完成變電站設(shè)備的聲音、圖像、錄像采集，最終實(shí)現(xiàn)聲音檢測(cè)、設(shè)備儀表的自動(dòng)識(shí)別、紅外檢測(cè)、紫外放電檢測(cè)、SF6氣體泄漏檢測(cè)等工作，并且實(shí)時(shí)記錄各設(shè)備信息，及時(shí)提供異常情況顯示、聲音提醒、詳細(xì)數(shù)據(jù)上傳打印等[3]。智能巡視機(jī)器人的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)變電站設(shè)備的智能化監(jiān)控，對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行在心、實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)變電站內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，智能巡檢機(jī)器人會(huì)將故障信號(hào)及時(shí)地反饋到監(jiān)控系統(tǒng)，從而提高變電站工作效率，降低變電站設(shè)備故障的發(fā)生。

2.變電站智能巡檢機(jī)器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1創(chuàng)建半結(jié)構(gòu)化道路模型

在變電站智能巡檢化器人全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，道路網(wǎng)模型的構(gòu)建置管工作，智能巡檢化器人必須按照一定的路徑來(lái)進(jìn)行，如果工作路徑不合理、不合學(xué)，勢(shì)必就會(huì)影響到智能巡檢器人作用的發(fā)揮。因此，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合變電站實(shí)際情況，合理建立道路網(wǎng)模型。基于磁導(dǎo)航的變電站智能巡檢化器人路徑中的?？奎c(diǎn)可通過(guò)射頻識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)示，并在停靠點(diǎn)設(shè)置一定的?？繒r(shí)間，方便智能巡檢化器人進(jìn)行巡檢，嚴(yán)格按照任務(wù)指示來(lái)完成巡檢任務(wù)（儀表檢查、氣體泄漏檢查、溫度檢查等），待智能巡檢化器人完成巡檢任務(wù)后，進(jìn)入到下一個(gè)停靠點(diǎn)[4]。另外，在路徑設(shè)計(jì)中，要注意直行、拐彎、掉頭等指令的設(shè)置，從而更好地方便智能巡檢化器人完成相關(guān)巡檢任務(wù)[4]。

2.2全局最優(yōu)路徑規(guī)劃

全局最優(yōu)路徑規(guī)劃的目的就是方便智能巡檢化器人能夠在短短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)?？奎c(diǎn)，執(zhí)行選巡檢任務(wù)。在創(chuàng)建模型的基礎(chǔ)上，選擇合適的全局路徑規(guī)劃算法，最終規(guī)劃一條從起點(diǎn)途經(jīng)所有任務(wù)點(diǎn)，最終到送終點(diǎn)的最優(yōu)路徑。根據(jù)智能巡檢化器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，可將路徑規(guī)劃分為兩：一種是智能巡檢化器人系統(tǒng)所有自由度可獨(dú)立變化的完整運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，另一種就是智能巡檢化器人系統(tǒng)非完整、有約束的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。對(duì)于變電站智能巡檢化器人的全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作來(lái)看，它本身就是一種非完整的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，因此，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，就鼻息考慮到智能系統(tǒng)有限的自由度，要將智能巡檢化器人的必須經(jīng)過(guò)的?？奎c(diǎn)輸入到智能化系統(tǒng)中，從而設(shè)置相應(yīng)的指令，確保機(jī)器人每一個(gè)停靠點(diǎn)都會(huì)到達(dá)。另外，在全局最優(yōu)路徑規(guī)劃中，要采用科學(xué)的路徑規(guī)劃算法，如借整仿生學(xué)中的蟻群算法和遺傳算法，物理學(xué)中的模擬退火算法等方法，實(shí)現(xiàn)智能巡檢機(jī)器人的路徑規(guī)劃[6]。另外，按照路徑規(guī)劃算法類型分類，可將路徑規(guī)劃劃分為傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法和智能路徑規(guī)劃算法，傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法主要指基于環(huán)境模型的圖搜索算法，例如Dijkstra算法，A*算法，D*算法等；應(yīng)用較多的智能路徑規(guī)劃算法有遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法等。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)行社會(huì)形勢(shì)下，傳統(tǒng)的巡檢方式已經(jīng)不適合變電站運(yùn)行的需要，傳統(tǒng)的巡檢方式主要是人工方式，這種巡檢方式很難全面把控變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，增加了變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。而智能巡檢化器人的應(yīng)用有效地解決了傳統(tǒng)人工巡檢方式的弊端，能夠大大的提高變電站運(yùn)行效率。而要想發(fā)揮智能巡檢化器人的作用，就必須做好全局路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，只有不斷優(yōu)化路徑規(guī)劃工作，從而更好地方便智能巡檢化器人執(zhí)行巡檢指令、完成巡檢任務(wù)，進(jìn)而為變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

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