智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題探究

林志龍*

（國(guó)網(wǎng)廈門(mén)供電公司，福建廈門(mén)，361000）

引言

在當(dāng)前時(shí)期，科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，在此背景下，智能電網(wǎng)以及特高壓的建設(shè)工作正在穩(wěn)步展開(kāi)，這就使得過(guò)去那種的常規(guī)的運(yùn)檢模式無(wú)法滿(mǎn)足需要。如何采用新形勢(shì)下的新技術(shù)、新手段實(shí)現(xiàn)運(yùn)維模式的轉(zhuǎn)變，使得運(yùn)維人員的工作壓力切實(shí)降低，確保設(shè)備可以一直保持安全的運(yùn)行狀態(tài)，這是將來(lái)必須要解決的問(wèn)題。對(duì)于室外變電站來(lái)說(shuō)，智能巡檢機(jī)器人所能起到的作用是很大的，其主要是通過(guò)紅外熱像儀、拾音器以及可見(jiàn)光任務(wù)設(shè)備等來(lái)幫助巡視人員來(lái)完成各種形式的巡視工作，在必要之時(shí)還可獨(dú)立完成巡視任務(wù)。

1 巡檢機(jī)器人簡(jiǎn)介

所謂智能巡檢機(jī)器人，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)其就是一種具備移動(dòng)感知性能的平臺(tái)，搭載多種傳感器，用于特定設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、操作及行業(yè)業(yè)務(wù)處理等定制服務(wù)的可編程多功能操作機(jī)。智能巡檢機(jī)器人類(lèi)型主要有變電站巡檢機(jī)器人、廊道巡檢機(jī)器人、開(kāi)關(guān)室巡檢機(jī)器人等，其適用范圍覆蓋發(fā)電、輸電、變電、用電等各電力相關(guān)環(huán)節(jié)，應(yīng)用領(lǐng)域包括發(fā)電廠(chǎng)升壓站、輸電廊道、電網(wǎng)變電所、企業(yè)變電站、冶金整流室及解壓槽等。在進(jìn)行巡檢工作之時(shí)，有些是較為繁瑣的，難度也較大，而且危險(xiǎn)程度相對(duì)較高，此時(shí)就可利用智能巡檢機(jī)器人來(lái)代替巡檢人員。在當(dāng)前時(shí)期，應(yīng)用程度相對(duì)較高的巡檢機(jī)器人主要是以無(wú)軌化導(dǎo)航技術(shù)作為基礎(chǔ)的，其中涵蓋了安全、供電、驅(qū)動(dòng)、通訊、主控、導(dǎo)航以及拾音等單元。此種機(jī)器人的智能化程度是相對(duì)較高的，而且能夠保持較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，控制的方式主要是自主控制、遙控控制，通過(guò)其能夠替代巡檢人員來(lái)完成各種形式的巡檢工作，對(duì)變壓器、電抗器產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)SF6的泄露予以監(jiān)測(cè)，并能夠?qū)ρ矙z報(bào)表以及歷史數(shù)據(jù)展開(kāi)有效的分析。

2 變電站巡檢機(jī)器人研究現(xiàn)狀

我們國(guó)家在變電站巡檢機(jī)器人方面的研究工作已經(jīng)開(kāi)始了一段時(shí)間，在1999年，山東魯能技術(shù)有限公司就已經(jīng)著手進(jìn)行此方面的研究，及至 2002年，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了卓有成效的研究。國(guó)內(nèi)首臺(tái)功能樣機(jī)是在2004年誕生的，在這之后，系列化的變電站巡檢機(jī)器人被研發(fā)出來(lái)。智能巡檢機(jī)器人的實(shí)用性得到了大幅提升，能夠有效應(yīng)對(duì)變電站室外的各種環(huán)境條件，并可以在整個(gè)區(qū)域中實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，與巡檢機(jī)器人相配套的專(zhuān)用系統(tǒng)軟件也開(kāi)發(fā)成功，這樣起來(lái)就可真正對(duì)設(shè)備熱缺陷進(jìn)行預(yù)警，能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)以及斷路器的開(kāi)合狀態(tài)予以有效的識(shí)別，當(dāng)設(shè)備的外觀(guān)出現(xiàn)異常之時(shí)，變壓器的聲音不太正常之時(shí)能夠在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)。巡檢機(jī)器人能夠真正完成自主巡檢的工作，這就使得變電站巡檢在自動(dòng)化、智能化方面提升到了新的高度。

3 巡檢機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題

3.1 紅外測(cè)溫

在紅外測(cè)溫過(guò)程中，站內(nèi)設(shè)備布置復(fù)雜交錯(cuò)，巡檢機(jī)器人受制于系統(tǒng)中設(shè)計(jì)好的固定的巡視路徑、定位點(diǎn)及實(shí)際場(chǎng)地中可行進(jìn)通道的限制，無(wú)法像人工巡視那樣靈活的從 360°各個(gè)方向?qū)Ρ葴y(cè)溫發(fā)現(xiàn)設(shè)備的最高溫度及制熱點(diǎn)，且存在對(duì)位不準(zhǔn)確的情況，因此獲取的溫度信息與實(shí)際偏差過(guò)大，甚至錯(cuò)誤。對(duì)于對(duì)位失準(zhǔn)的問(wèn)題可以通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化及增加距離監(jiān)測(cè)單元解決，距離監(jiān)測(cè)單元的作用是確定被測(cè)設(shè)備與巡檢機(jī)器人的合理距離，在系統(tǒng)中設(shè)定某一合理距離內(nèi)的設(shè)備才被紅外攝像頭所選定，從而有效避免類(lèi)似案例中錯(cuò)誤選定太陽(yáng)等非正常范圍內(nèi)的物體來(lái)進(jìn)行測(cè)溫的情況發(fā)生。

3.2 表計(jì)數(shù)據(jù)讀取

巡檢機(jī)器人都裝備有可變焦的高清攝像頭，按照設(shè)計(jì)設(shè)想，其在表計(jì)數(shù)據(jù)讀取過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)要遠(yuǎn)大于人工巡視時(shí)的運(yùn)維人員目視。智能巡檢機(jī)器人的變焦攝像頭不僅可幾倍距離的拉近表計(jì)界面，省時(shí)省力，且可以保存表計(jì)界面為圖片形式供事后分析。然而，實(shí)際應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)這種優(yōu)勢(shì)并不能完全發(fā)揮出來(lái)，主要表現(xiàn)在當(dāng)站內(nèi)高壓表計(jì)表面或者巡檢機(jī)器人本身攝像頭因空氣中的污穢雜質(zhì)積累而變臟時(shí)，攝像頭則根本無(wú)法獲取到清楚的表計(jì)圖像。另外攝像頭也存在對(duì)焦失敗的情況。對(duì)于巡檢機(jī)器人本身攝像頭表面污染的問(wèn)題，可在后續(xù)改進(jìn)中加裝類(lèi)似汽車(chē)雨刮的自清潔裝置以妥善解決。而對(duì)于表記污穢的現(xiàn)象，非巡檢機(jī)器人本身問(wèn)題，目前只有借助電網(wǎng)設(shè)備每次停電檢修期間通過(guò)人工清掃得以解決當(dāng)前巡檢機(jī)器人的研發(fā)應(yīng)用在巡檢系統(tǒng)的智能化及巡檢功能的多樣化方面研究探索較多，但是在硬件方面疏于使用更為先進(jìn)的前沿技術(shù)。高性能的硬件設(shè)備更有利于巡檢機(jī)器人先進(jìn)功能的發(fā)揮。

4 變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

4.1 運(yùn)動(dòng)功能

考核變電站巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能的關(guān)鍵性能指標(biāo)主要有：自主導(dǎo)航定位、越障能力、涉水能力、爬坡能力、轉(zhuǎn)彎半徑、巡航時(shí)間等。具體說(shuō)明如下：

（1）自主導(dǎo)航定位功能。在當(dāng)前時(shí)期，大部分的機(jī)器人所采用的是磁導(dǎo)航定位，也就是要依據(jù)已經(jīng)規(guī)劃完成的路徑移動(dòng)，并停靠在確定好的位置，這樣可對(duì)變電站區(qū)域中進(jìn)行全天候的導(dǎo)航。而在傳感技術(shù)進(jìn)一步成熟之后，激光定位導(dǎo)航得到了應(yīng)用，這樣就使得無(wú)軌導(dǎo)航定位切實(shí)達(dá)成。

（2）越障能力。目前，已測(cè)試機(jī)型的越障高度均滿(mǎn)足“最小越障高度為5cm”技術(shù)要求。其中，越障高度較高的可達(dá)到10cm或9.5cm。

（3）爬坡能力。目前，已測(cè)試機(jī)型的爬坡能力均滿(mǎn)足“爬坡能力應(yīng)不小于15°”的技術(shù)要求，其中，爬坡坡度較高的為20°。

（4）轉(zhuǎn)彎半徑。目前，已測(cè)試機(jī)型的爬坡能力均滿(mǎn)足“最小轉(zhuǎn)彎直徑應(yīng)不大于其本身長(zhǎng)度的2倍”技術(shù)要求。

4.2 巡檢能力

巡檢能力是考核變電站巡檢機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用能力的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)滿(mǎn)足的技術(shù)要求為：

（1）具備巡檢任務(wù)模式設(shè)置。

（2）智能巡檢機(jī)器人能夠?qū)λ械膽?hù)外因此設(shè)備進(jìn)行巡視，巡檢全覆蓋的要求能夠切實(shí)達(dá)成，覆蓋率能夠真正達(dá)到100%。

（3）巡檢機(jī)器人可以對(duì)有讀數(shù)的表盤(pán)，還有油位標(biāo)記等予以自動(dòng)讀取，并完成識(shí)別工作，如果發(fā)現(xiàn)有異常的狀況則能夠在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，而且誤差率不會(huì)超出5%；并可識(shí)別執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分合狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，變電站智能巡檢機(jī)器人在中國(guó)得到了推廣應(yīng)用。應(yīng)該說(shuō)，智能巡檢機(jī)器人與電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際情況是相同步的。在現(xiàn)階段，變電站智能機(jī)器人的研發(fā)工作應(yīng)該要集中在無(wú)軌導(dǎo)航、小型化、工具化以及集中使用方面，并要切實(shí)構(gòu)建起變電站智能巡檢機(jī)器人的巡檢信息管理的專(zhuān)用平臺(tái)，從而使得變電站巡檢機(jī)器人的實(shí)用性能夠有大幅的提升，并且保證其應(yīng)用的效果能夠達(dá)到預(yù)期。

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