變電站巡檢機器人應用中存在的問題分析

陳德凱 孫若峰

云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局 云南 昆明 650000

1 機器人系統(tǒng)構(gòu)成

機器人系統(tǒng)主要由移動站和基站兩部分組成。移動站包括移動車體、移動體運動控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，是整個機器人系統(tǒng)的移動載體和信息采集控制載體；基站包括監(jiān)控主站、網(wǎng)絡(luò)集線器或交換機以及激光打印機等部分，是移動站的監(jiān)視、控制及管理中心。移動站和基站通過高帶寬的無線網(wǎng)絡(luò)通道連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠傳和命令的遙控。

2 機器人存在的不足及解決

2.1 儀表識別能力不理想 機器人需要識別的儀表讀數(shù)有開關(guān)的SF6氣壓和機構(gòu)液壓、避雷器泄漏電流、主變壓器的油位和溫度。根據(jù)現(xiàn)場運行情況來看，由于受到?？课恢玫南拗坪驮O(shè)備區(qū)光線的影響，機器人在儀表數(shù)據(jù)識別方面并不理想。建議對巡檢機器人和相關(guān)儀表進行車載自動抄表系統(tǒng)改造。車載自動抄表系統(tǒng)由包括抄表主機、發(fā)射天線和接收天線等的車載端與待測設(shè)備儀表兩部分組成。待測設(shè)備儀表有自己唯一的ID。機器人按一定的路線行駛，到達某一抄表區(qū)域時，發(fā)出“喚醒”信號，被喚醒的該區(qū)域的所有儀表依次向主機傳送數(shù)據(jù)。傳送完畢后，主機再喚醒下一組儀表。由于對一個區(qū)域只需發(fā)射一次“喚醒”信號，所以抄表速度會很快。同時，因為分成了不同的區(qū)域，故可較有效地避免數(shù)據(jù)的多次傳送和數(shù)據(jù)傳送沖突。

2.2 抗強電磁干擾能力不強 在大霧、細雨天氣或當空氣中水分等成分增加時，變電站電暈放電現(xiàn)象相應加重。如果電暈放電源和機器人車載通信系統(tǒng)的頻率和間距足夠接近，就會出現(xiàn)電磁干擾，可能導致通信中斷、回傳圖片模糊甚至不成功。上述天氣可能會出現(xiàn)機器人不能完成指定巡檢任務或巡檢質(zhì)量下降的情況。需要改善機器人的通信能力，特別是在霧、雨等不利天氣條件下的通信能力。解決方法：，增大無線通信系統(tǒng)的發(fā)射功率，通過大功率發(fā)射信號保證機器人在特殊天氣下能接收到有效信號；不同頻段的信號穿越含有霧氣、水氣等雜質(zhì)的能力是有所區(qū)別的，機器人調(diào)試人員可以預先測出上述不利天氣條件下的最佳通信頻段，通過減少通信中的能量損耗保證機器人在全站內(nèi)無通信盲區(qū)。

2.3 部分設(shè)備的巡視受場地限制 國內(nèi)變電站巡檢機器人主要采用輪式驅(qū)動，只有在較平坦的硬路面上才能行駛。鑒于絕大多數(shù)變電站在規(guī)劃設(shè)計中并沒有預留機器人巡檢通道，局部配電設(shè)備巡視會受站內(nèi)一些條件限制，如避雷器緊靠圍墻使得機器人無法從中間通過，保護設(shè)備安裝于樓上使得機器人無法跨越樓梯等。在這些情況下機器人將無法充分發(fā)揮作用。這種情況下，可考慮采用固定攝像頭對機器人無法巡視的設(shè)備進行遠方巡視，即機器人與固定攝像頭配合的模式進行設(shè)備巡視。

2.4 不具備設(shè)備外表缺陷檢查功能 設(shè)備瓷瓶有裂紋、設(shè)備滲漏油是變電站常見的缺陷，但是目前巡檢機器人卻不能對此類外表信息進行判別?？赏ㄟ^計算機圖像視覺分析技術(shù)，將場景中背景和目標分離以追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標加以解決。視頻分析技術(shù)通過對攝像機視頻圖像進行分析，并具備對風、雨等多種背景的過濾能力。通過建立變電站設(shè)備的模型，借助計算機的高速計算能力使用各種濾波器，排除監(jiān)視場景中非人為的干擾因素，準確判斷視頻圖像中的設(shè)備表面缺陷。

3 機器人推廣應用的分析

3.1 機器人監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本文以變電站監(jiān)控與操作分設(shè)模式為例，討論機器人系統(tǒng)布局結(jié)構(gòu)。巡檢機器人系統(tǒng)設(shè)置各變電站分站和監(jiān)控中心總站，如圖1所示。分站是巡檢機器人系統(tǒng)的本地后臺系統(tǒng)，用于對機器人進行有效的監(jiān)視、控制和管理；監(jiān)控中心總站是巡檢機器人系統(tǒng)的遠程后臺系統(tǒng)，通過監(jiān)控中心總站可以對巡檢機器人遠程控制、管理、維護，同時可以獲取變電站巡檢機器人送來的數(shù)據(jù)。

圖1 變電站機器人系統(tǒng)布局

3.2 機器人導航方式選擇 變電站巡檢機器人普遍采用磁軌跡導航。該導航方式具有原理簡單可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點，但該方式下機器人不易實現(xiàn)自主避障，當遇到障礙物時采用停車并報警的方式，巡視靈活性尚需改善。GPS導航對GPS信號質(zhì)量的要求比較高，在GPS信號不良時機器人可能會偏出軌道。建議當前機器人導航使用磁軌跡和GPS組合的導航方式，在電磁干擾小、GPS信號較好的區(qū)域使用GPS導航，而在GPS信號差的區(qū)域采用磁軌跡導航方式，實現(xiàn)兩種導航方式的優(yōu)勢互補。

4 結(jié)語

機器人還存在一些不足，要加以解決。巡檢機器人作為新型技術(shù)檢測手段，高度符合設(shè)備巡檢發(fā)展趨勢，具有廣闊的應用前景。