變電站智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用提升研究

馮正偉，孟憲華，黃浩林，梁上至，王 韜，梁 慧，靳利光

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司，杭州 311232）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，新建變電站大量投運(yùn)以及人力資源日益緊缺，傳統(tǒng)的運(yùn)維檢修工作亟待通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)減員增效。而工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等智能化、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，為變電站智能巡檢機(jī)器人的研究和應(yīng)用提供了有利條件。

變電站智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)了變電站傳統(tǒng)運(yùn)維業(yè)務(wù)的大變革，其通過智能、自主的方式替代人工完成大量重復(fù)性、機(jī)械性的運(yùn)維巡檢任務(wù)，進(jìn)一步解放了人力資源，為變電站的無人值守提供可靠的技術(shù)支撐[1]。本文通過對(duì)當(dāng)前主流智能巡檢機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，在充分調(diào)研變電站智能巡檢機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，提出相關(guān)優(yōu)化改進(jìn)措施。

1 智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用情況

1.1 整體應(yīng)用情況

變電站智能巡檢機(jī)器人可通過搭載可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀等傳感檢測(cè)設(shè)備，利用自主導(dǎo)航、圖像識(shí)別、紅外帶電檢測(cè)、自動(dòng)充電等智能化、自動(dòng)化技術(shù)，通過自主或遙控模式實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備、周圍環(huán)境的智能巡檢[2-5]。

目前，變電站智能巡檢機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)的設(shè)備外觀巡視、設(shè)備紅外測(cè)溫、表計(jì)自動(dòng)抄錄、高清圖像對(duì)比以及氣象數(shù)據(jù)采集等功能，給變電運(yùn)維工作帶來了極大的便利，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維工作的減負(fù)增效[6]。但由于自主導(dǎo)航、圖像處理、超聲波避障等相關(guān)技術(shù)尚處于發(fā)展起步階段，相關(guān)技術(shù)的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)欠缺，導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，智能巡檢機(jī)器人經(jīng)常出現(xiàn)因?qū)Ш蕉ㄎ粊G失而脫軌、自主充電失敗、表計(jì)識(shí)別不精確、運(yùn)行穩(wěn)定性不高等諸多問題。

1.2 智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方式

機(jī)器人在未知環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)智能化需要完成定位、建圖、路徑規(guī)則。因此，導(dǎo)航定位是智能巡檢機(jī)器人能否完全自主運(yùn)行的關(guān)鍵，智能巡檢機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的性能直接決定了其完成巡檢任務(wù)的質(zhì)量和效率[5]。變電站智能巡檢機(jī)器人可采用磁軌導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、GPS 導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等方式。由于早期采用磁軌導(dǎo)航方式的智能巡檢機(jī)器人存在磁軌鋪設(shè)工作量大、維護(hù)成本高、運(yùn)行路線不靈活、越障高度受限等問題，目前投運(yùn)的智能巡檢機(jī)器人已全部采用激光導(dǎo)航，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑導(dǎo)航[7]。

近年來各智能巡檢機(jī)器人廠家均采用了激光導(dǎo)航方式，該方式利用旋轉(zhuǎn)激光傳感器檢測(cè)環(huán)境中的路標(biāo)，采用SLAM（同時(shí)定位與建圖）技術(shù)獲取精確的變電站環(huán)境地圖，經(jīng)三角幾何計(jì)算得到傳感器在全局坐標(biāo)系下的位置和方向，并預(yù)先存儲(chǔ)環(huán)境中所有路標(biāo)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，機(jī)器人導(dǎo)航時(shí)定位傳感器自動(dòng)將檢測(cè)到的路標(biāo)與存儲(chǔ)的路標(biāo)進(jìn)行匹配，進(jìn)而計(jì)算得到機(jī)器人位置航向信息[8-11]。圖1 給出了巡檢機(jī)器人導(dǎo)航控制原理，其中ΔS，Δθ 分別為期望的位置偏差和航向偏差；分別為實(shí)際的位置偏差和航向偏差；ΔSc，Δθc分別為最終計(jì)算的位置偏差和航向偏差。

圖1 巡檢機(jī)器人導(dǎo)航控制原理

巡檢機(jī)器人導(dǎo)航過程中位置及航向偏差如圖2 所示。圖中旋轉(zhuǎn)激光傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)中心與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)中心重合，傳感器坐標(biāo)系中的x 軸與機(jī)器人縱軸重合，這樣激光定位得到的坐標(biāo)和方向即為機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的位置（x，y）和航向θ，其中分別為機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)和當(dāng)前坐標(biāo)，d 為機(jī)器人當(dāng)前位置與停靠位置之間的距離。

圖2 巡檢機(jī)器人位置及航向偏差示意

因此，傳感器坐標(biāo)體系中的路標(biāo)是激光導(dǎo)航的重要參照物，工程應(yīng)用中巡檢機(jī)器人激光地圖的制作多以變電站設(shè)備架構(gòu)、支柱、樹木等作為路標(biāo)標(biāo)識(shí)物，一旦路標(biāo)參考物發(fā)生變化，巡檢機(jī)器人將失去坐標(biāo)而偏離軌道。 在實(shí)際運(yùn)行過程中，巡檢機(jī)器人由于參考路標(biāo)的變化（如樹木長(zhǎng)高、站內(nèi)綠化維護(hù)等）而脫軌的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

1.3 巡檢機(jī)器人轉(zhuǎn)向問題

巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)向方式主要有三種：第一種是機(jī)器人配置8 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)向通過4 個(gè)輪的轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)；第二種是機(jī)器人配置4 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，運(yùn)動(dòng)中轉(zhuǎn)向通過左右兩邊驅(qū)動(dòng)輪的速度差實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向；第三種是機(jī)器人由驅(qū)動(dòng)輪和萬向輪組成，運(yùn)動(dòng)中通過使2 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生速度差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。三種驅(qū)動(dòng)模式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見表1。

表1 巡檢機(jī)器人轉(zhuǎn)向方式對(duì)比

1.4 檢修區(qū)域設(shè)置

采用激光導(dǎo)航方式的巡檢機(jī)器人受環(huán)境參照物的影響較大，為避免設(shè)備檢修區(qū)域的安全圍欄影響機(jī)器人自主導(dǎo)航運(yùn)行，在運(yùn)行維護(hù)中會(huì)根據(jù)檢修設(shè)備的安措圍欄范圍在機(jī)器人的巡檢路徑上劃定相應(yīng)的檢修屏蔽區(qū)域，讓機(jī)器人在執(zhí)行巡檢任務(wù)時(shí)自動(dòng)避開設(shè)備檢修區(qū)。

由于現(xiàn)場(chǎng)檢修設(shè)備的安措圍欄位置與機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)中劃定的檢修區(qū)域范圍存在較大誤差，目前只能在機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)中擴(kuò)大檢修區(qū)域范圍來避免檢修區(qū)安措圍欄對(duì)機(jī)器人的影響。但采用該方法會(huì)導(dǎo)致某個(gè)設(shè)備間隔檢修時(shí)，相鄰的2～3個(gè)間隔設(shè)備機(jī)器人均無法巡檢。如圖3 所示，當(dāng)間隔Ⅱ設(shè)備停電檢修時(shí)，由于安措圍欄樁布置得不合理，兩條機(jī)器人巡檢道路均位于安措圍欄范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致機(jī)器人無法巡檢運(yùn)行間隔Ⅰ和Ⅲ的設(shè)備。

圖3 不合理的安措圍欄布置

因此，對(duì)于新建變電站應(yīng)加強(qiáng)基建階段的介入，讓變電站安措圍欄樁的安裝位置與機(jī)器人巡檢設(shè)備路徑匹配，盡量減少一個(gè)間隔檢修時(shí)安措圍欄對(duì)其他間隔機(jī)器人巡檢的影響。對(duì)于已投運(yùn)變電站，在機(jī)器人調(diào)試階段應(yīng)合理設(shè)計(jì)機(jī)器人巡檢點(diǎn)位，避免跨間隔、跨區(qū)域巡檢其他間隔的設(shè)備，較為合理的變電站安措圍欄布置如圖4 所示。

圖4 合理的安措圍欄布置

1.5 路徑規(guī)劃

在實(shí)際應(yīng)用中，部分巡檢機(jī)器人存在路徑規(guī)劃不合理的問題，如實(shí)際運(yùn)行的路徑并非全局最優(yōu)路徑或局部最優(yōu)路徑，導(dǎo)致機(jī)器人巡檢任務(wù)不夠高效，在電池續(xù)航時(shí)間內(nèi)巡檢設(shè)備減少[12]。

目前，大多數(shù)巡檢機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎位置、掉頭位置均在巡檢地圖上設(shè)定為固定點(diǎn)?？紤]機(jī)器人在較窄的道路上轉(zhuǎn)彎或掉頭時(shí)易發(fā)生跌落，對(duì)于寬度較窄的道路一般均不設(shè)置轉(zhuǎn)彎或掉頭巡檢點(diǎn)。但當(dāng)這些沒有設(shè)置掉頭或轉(zhuǎn)彎點(diǎn)位的巡檢路徑上出現(xiàn)異物阻擋時(shí)，巡檢機(jī)器人會(huì)停留在原地不動(dòng)直至電量耗光，而不能智能地倒退或繞開障礙物繼續(xù)前行。如圖5 所示，當(dāng)機(jī)器人巡檢道路2 上遇到障礙物阻擋時(shí)，巡檢機(jī)器人會(huì)觸發(fā)超聲波停障功能，立即停止前行。而該道路上的巡檢點(diǎn)位全部為單向巡檢點(diǎn)位，機(jī)器人遇到障礙物停止后便無法調(diào)頭或轉(zhuǎn)彎繼續(xù)前行。因此，針對(duì)此類狹窄道路，需優(yōu)化路徑點(diǎn)位設(shè)置方式，可設(shè)置為雙向巡檢點(diǎn)，當(dāng)機(jī)器人遇到障礙物停止前進(jìn)時(shí)，可采用機(jī)器人倒行的方式避開狹窄道路上的障礙物，直到最近一個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)后調(diào)轉(zhuǎn)車頭繼續(xù)前進(jìn)。

圖5 巡檢機(jī)器人的巡檢點(diǎn)位示意

1.6 其他相關(guān)問題

（1）部分巡檢機(jī)器人存在硬件質(zhì)量不過關(guān)問題，如機(jī)器人運(yùn)行一段時(shí)間后續(xù)航時(shí)間縮短，輪胎磨損較嚴(yán)重；部分機(jī)器人在執(zhí)行紅外測(cè)溫工作時(shí)，由于云臺(tái)振動(dòng)導(dǎo)致部分點(diǎn)位出現(xiàn)框圖偏移現(xiàn)象。

（2）個(gè)別機(jī)器人廠家還未使用國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控系統(tǒng)，未按照國(guó)網(wǎng)相關(guān)規(guī)程進(jìn)行后臺(tái)程序開發(fā)；或即使采用了標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控后臺(tái)，但實(shí)際運(yùn)行不穩(wěn)定、程序BUG 較多，導(dǎo)致機(jī)器人巡檢過程中存在個(gè)別點(diǎn)位的圖片無法回傳至后臺(tái)、后臺(tái)巡檢報(bào)表誤告警、后臺(tái)系統(tǒng)中“自定義任務(wù)”功能不完善等問題。

2 巡檢機(jī)器人應(yīng)用優(yōu)化措施

導(dǎo)航、定位的精度是巡檢機(jī)器人能否自動(dòng)、自主可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，當(dāng)導(dǎo)航出錯(cuò)、定位偏差時(shí)巡檢機(jī)器人將偏離預(yù)設(shè)路徑，從而影響巡檢結(jié)果或?qū)е聮佸^停機(jī)。因此，針對(duì)目前普遍采用激光導(dǎo)航方式的巡檢機(jī)器人，在研發(fā)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中應(yīng)考慮相應(yīng)的優(yōu)化措施，提高巡檢機(jī)器人的運(yùn)行可靠性和巡檢穩(wěn)定性。

2.1 激光傳感器的選擇

在進(jìn)行機(jī)器人的研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮采用3D 激光傳感器，減小環(huán)境因素對(duì)巡檢機(jī)器人定位精度的影響。激光傳感器作為巡檢機(jī)器人地圖創(chuàng)建及定位導(dǎo)航系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要負(fù)責(zé)探測(cè)機(jī)器人周邊環(huán)境中物體相對(duì)于傳感器中心的距離，其作用如圖6 所示。然而在其與外部環(huán)境交互過程中，外部環(huán)境中各種因素必然會(huì)直接或間接施加于傳感器本身，進(jìn)而影響傳感器的實(shí)際測(cè)距性能[13]。

圖6 激光傳感器作用

目前，大部分廠家巡檢機(jī)器人采用2D 激光傳感器作為導(dǎo)航設(shè)備。用2D 激光傳感器進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，僅用單線激光掃描一個(gè)水平面進(jìn)行二維定位，獲取精密的二維定位數(shù)據(jù)后，再通過相應(yīng)算法解算三維激光點(diǎn)云，形成一個(gè)完整的三維空間數(shù)據(jù)。但在機(jī)器人實(shí)際運(yùn)動(dòng)中是無法始終保持激光傳感器在同一個(gè)水平面上，地面的顛簸、行進(jìn)的速度、輪胎的磨損、環(huán)境的變化都會(huì)導(dǎo)致定位失準(zhǔn)，使得經(jīng)算法解析的三維數(shù)據(jù)混亂。

而采用3D 激光傳感器進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，在獲取水平面二維數(shù)據(jù)的同時(shí)，也會(huì)獲得垂直方向-30°～+30°左右的數(shù)據(jù)，從而形成完整的三維空間數(shù)據(jù)，再通過三維數(shù)據(jù)的特征點(diǎn)匹配進(jìn)行定位，最后在三維定位基礎(chǔ)上來解算和匹配完整的三維數(shù)據(jù)。即使當(dāng)機(jī)器人輪胎輕微磨損、環(huán)境輕微變化時(shí)，通過后臺(tái)算法進(jìn)行補(bǔ)償，可減小對(duì)巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位的影響[14]。

目前已在浙江500 kV 吳寧變電站開展了智能巡檢機(jī)器人2D 激光導(dǎo)航升級(jí)為3D 激光導(dǎo)航的試點(diǎn)應(yīng)用。進(jìn)行重復(fù)導(dǎo)航定位誤差時(shí)，重復(fù)執(zhí)行2 項(xiàng)巡視任務(wù)3 次，對(duì)10 個(gè)巡檢點(diǎn)檢查重復(fù)導(dǎo)航定位誤差，并算取誤差平均值；進(jìn)行巡檢點(diǎn)位偏差統(tǒng)計(jì)時(shí)，連續(xù)10 天按例行巡檢計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)，統(tǒng)計(jì)10 天內(nèi)巡檢結(jié)果中定位偏差大于10 mm的巡檢點(diǎn)數(shù)量。從整體應(yīng)用情況來看，3D 激光導(dǎo)航較2D 激光導(dǎo)航具有更高的穩(wěn)定性、精確性，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及應(yīng)用跟蹤情況如表2 所示。

表2 激光導(dǎo)航穩(wěn)定性測(cè)試

2.2 輪胎的選擇

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)網(wǎng)浙江檢修分公司服務(wù)范圍內(nèi)42 臺(tái)智能巡檢機(jī)器人2018 年度的維保消缺記錄中，共發(fā)生故障消缺70 次，其中由于巡檢機(jī)器人輪胎及輪轂問題導(dǎo)致的定位失敗、巡檢脫軌多達(dá)13 起，占總故障次數(shù)的18.6%，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3 所示。

表3 巡檢機(jī)器人故障原因統(tǒng)計(jì)

因此，在進(jìn)行巡檢機(jī)器人硬件選型時(shí)，應(yīng)充分考慮輪胎故障對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航定位的影響，盡量選擇鏤空實(shí)心輪胎，避免選擇充氣輪胎。若采用充氣輪胎，一旦巡檢機(jī)器人的輪胎氣壓發(fā)生變化，將直接導(dǎo)致機(jī)器人行進(jìn)過程因定位偏差而出軌。采用實(shí)心輪胎后，也應(yīng)視巡檢機(jī)器人輪胎磨損程度定期更換，避免由于輪胎磨損導(dǎo)致的定位偏移、自主充電失敗、脫軌跌落等故障。

2.3 驅(qū)動(dòng)方式的選擇

通過對(duì)比已有巡檢機(jī)器人的幾種驅(qū)動(dòng)方式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況可以看出，采用四輪四驅(qū)方式的巡檢機(jī)器人在原地轉(zhuǎn)向過程中對(duì)輪胎的磨損特別嚴(yán)重，會(huì)直接導(dǎo)致巡檢機(jī)器人出現(xiàn)定位偏移而脫軌。圖7 為變電站現(xiàn)場(chǎng)采用四輪四驅(qū)模式的巡檢機(jī)器人輪胎磨損案例，可見其輪胎磨損已非常嚴(yán)重。

圖7 四輪四驅(qū)方式巡檢機(jī)器人輪胎磨損情況

因此，在進(jìn)行巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用四輪八驅(qū)的方式，優(yōu)化動(dòng)力學(xué)控制模型，提升巡檢機(jī)器人在復(fù)雜路況下的運(yùn)動(dòng)控制性能，解決巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的魯棒性和舒適性問題，減少機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎或原地調(diào)頭過程中輪胎與地面的摩擦，減緩機(jī)器人輪胎的磨損速度，提高機(jī)器人的可靠運(yùn)行時(shí)間。

2.4 激光建圖注意事項(xiàng)

巡檢機(jī)器人的地圖數(shù)據(jù)由一系列激光路標(biāo)組成，每個(gè)路標(biāo)又包含了其在加入地圖時(shí)的全局坐標(biāo)系位置以及預(yù)處理后的激光測(cè)距數(shù)據(jù)。如圖8所示，巡檢電子地圖的建立與路標(biāo)參數(shù)息息相關(guān)，路標(biāo)的位置數(shù)據(jù)是整個(gè)電子地圖的基礎(chǔ)[15]。

因此，在巡檢機(jī)器人的激光建圖過程中，路標(biāo)參考物的選擇顯得尤為重要。機(jī)器人的巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)盡量選擇設(shè)備構(gòu)架、支柱、房屋等位置固定、外觀不易變化的物體作為參考路標(biāo)，應(yīng)避免選擇樹木、植被等外觀形狀易發(fā)生變化的物體作為參考物。

圖8 創(chuàng)建巡檢電子地圖

2.5 數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/h3>

目前，各變電站的巡檢機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)與移動(dòng)的巡檢機(jī)器人之間通過自建的無線網(wǎng)橋基站實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的無線傳輸，而機(jī)器人使用的無線網(wǎng)絡(luò)屬于私有無線WIFI 網(wǎng)絡(luò)，不滿足電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入的安全要求。因此，巡檢機(jī)器人系統(tǒng)一直作為獨(dú)立系統(tǒng)存在，機(jī)器人紅外測(cè)溫、表計(jì)識(shí)別等數(shù)據(jù)無法直接接入PMS（生產(chǎn)管理系統(tǒng)），無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通與共享。

國(guó)網(wǎng)公司電力無線專網(wǎng)的建設(shè)為巡檢機(jī)器人數(shù)據(jù)接入生產(chǎn)信息內(nèi)網(wǎng)創(chuàng)造了條件。巡檢機(jī)器人可通過加密芯片經(jīng)1.8G 電力無線專網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，機(jī)器人監(jiān)控后臺(tái)數(shù)據(jù)經(jīng)過安全數(shù)據(jù)平臺(tái)后接入生產(chǎn)信息內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)。目前，浙江500 kV 涌潮變電站的智能巡檢機(jī)器人已加裝南瑞CPE（客戶終端設(shè)備）安全加密模塊，通過變電站1.8G 基站的RRU（遙控射頻單元）收發(fā)信號(hào)，經(jīng)BBU（基帶處理單元）將信號(hào)調(diào)制解調(diào)后，通過安全數(shù)據(jù)接入平臺(tái)接入電力信息內(nèi)網(wǎng)，徹底解決了巡檢機(jī)器人以往通過自建WIFI 傳輸數(shù)據(jù)帶來的安全性問題。巡檢機(jī)器人具體接入內(nèi)網(wǎng)方案如圖9 所示。

3 高級(jí)應(yīng)用

3.1 巡檢機(jī)器人與VR 技術(shù)結(jié)合

圖9 巡檢機(jī)器人接入內(nèi)網(wǎng)方案

研究變電站智能巡檢機(jī)器人與VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）仿真技術(shù)的融合協(xié)同，通過建立高精度的變電站可視化三維仿真模型，利用VR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站的情景模擬，并在高精度的變電站三維仿真場(chǎng)景中置入模擬的巡檢機(jī)器人，詳見圖10。當(dāng)無人值守變電站中發(fā)生設(shè)備異常時(shí)，便可通過VR 設(shè)備直接快速遙控巡檢機(jī)器人第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)。通過將變電站三維仿真環(huán)境中集成設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理與分析，使運(yùn)維人員能夠更加精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、真實(shí)、沉浸式地監(jiān)測(cè)變電站狀態(tài)和進(jìn)行事故異常處置，達(dá)到真正人機(jī)協(xié)同工作的目的，大大提升無人值守變電站的事故應(yīng)急響應(yīng)速度。

圖10 巡檢機(jī)器人與VR 仿真結(jié)合

3.2 巡檢機(jī)器人與SCADA 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

智能巡檢機(jī)器人與變電站SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)之間，可采用DL/T 860 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，中間設(shè)置橫向加密裝置進(jìn)行安全隔離，以滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。通過巡檢機(jī)器人與變電站SCADA 系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備遙控操作前后狀態(tài)的自動(dòng)校驗(yàn)以及重要遙信告警信號(hào)的狀態(tài)確認(rèn)。當(dāng)無人值守變電站SCADA系統(tǒng)發(fā)生斷路器SF6壓力告警、油壓低告警等重要遙信告警時(shí)，巡檢機(jī)器人可立即啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的臨時(shí)巡檢任務(wù)，自動(dòng)完成相應(yīng)告警信息的現(xiàn)場(chǎng)檢查，并將檢查結(jié)果以圖片和報(bào)告形式上傳遠(yuǎn)端后臺(tái)，為運(yùn)維人員的應(yīng)急處置提供可靠判據(jù)。巡檢機(jī)器人與SCADA 系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)流程如圖11 所示。

圖11 巡機(jī)器人與SCADA 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)流程

3.3 巡檢機(jī)器人與PMS 融合

巡檢機(jī)器人采用電力無線專網(wǎng)后，已滿足電網(wǎng)信息安全的要求，可通過SDK（軟件開發(fā)工具包）對(duì)接協(xié)議或API（應(yīng)用程序接口）將巡檢機(jī)器人與PMS 進(jìn)行無縫對(duì)接。機(jī)器人的巡檢結(jié)果待人工確認(rèn)正確性后，以固定格式或標(biāo)準(zhǔn)字段自動(dòng)回傳至PMS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)巡檢結(jié)果的自動(dòng)填報(bào)，減輕運(yùn)維人員的工作量。

4 結(jié)語

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，機(jī)器人替代人工已成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)器人將成為未來電網(wǎng)發(fā)展中不可或缺的角色。但現(xiàn)階段變電站智能巡檢機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中還存在各種軟、硬件方面的問題，通過在實(shí)際應(yīng)用中不斷總結(jié)、摸索，對(duì)智能巡檢機(jī)器人的導(dǎo)航方式、定位精度、路徑規(guī)劃算法、硬件設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，提升巡檢機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的自適應(yīng)能力，提高其自主運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性、可靠性、精確性，為變電站的智能化運(yùn)維提供可靠的技術(shù)手段。