煤礦變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊曹 楊春輝

摘要：在煤礦井下開采力度逐步增大的今天，井下大型機(jī)電設(shè)備的數(shù)量呈現(xiàn)出逐步增多的趨勢，這就使得煤礦變電站的規(guī)模變大，進(jìn)出線回路較為繁瑣，切換動作變得更加的頻繁，運(yùn)行的環(huán)境呈現(xiàn)出相對復(fù)雜的狀態(tài)，若是沿用傳統(tǒng)的人工巡檢方式，將無法滿足現(xiàn)代化煤礦變電站的實際運(yùn)行需要。本文將結(jié)合這樣的現(xiàn)狀分析煤礦變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦變電站;巡檢機(jī)器人;關(guān)鍵技術(shù)

近些年，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會生產(chǎn)力的需求日益彰顯，使得機(jī)器人成為了一種新的生產(chǎn)形式，其作為一種重要的工具進(jìn)入到大眾生活的各個方面[1]。其能夠體現(xiàn)出人類改造自然和穩(wěn)步創(chuàng)新的熱情，同時也反映出人們長久以來對于智能化生產(chǎn)的實際需要。

一、煤礦變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的要求

（一）主要性能

煤礦變電站巡檢機(jī)器人涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有著對應(yīng)的嚴(yán)格要求，在性能方面，應(yīng)該重視下述幾個問題：在水平地面上的最大速度應(yīng)該在1m/s;最小的轉(zhuǎn)彎直徑需要控制得當(dāng)，保證其小于自身長度的2倍;相應(yīng)的爬坡能力也需要合理的控制于適當(dāng)?shù)姆秶?，需要?5°以下;涉及到的最大涉水深度，應(yīng)該合理的控制在10厘米以上;在1m/s的運(yùn)動速度之下，需要嚴(yán)格的分析其最小的制動距離，保證其在0.5米以下。機(jī)器人移動平臺需要具備著基本的運(yùn)動功能，這樣才能滿足不同方面的需求，比如直行、轉(zhuǎn)彎等[2]。

（二）主要功能

在主要功能上，應(yīng)該重視其自主導(dǎo)航和定位的功能，也就是嚴(yán)格的遵循相應(yīng)的要求：機(jī)器人需要具備著分析設(shè)定路線的能力，同時能夠?qū)崿F(xiàn)自主的行走和停靠;此外，還應(yīng)該注意重復(fù)導(dǎo)航定位的誤差合理的控制起來，在±10毫米間最為適宜。可見光的檢測也是一個重要的方面，需要機(jī)器人配備上可見光攝像機(jī)，針對于設(shè)備的外觀以及刀閘的分合狀態(tài)等做出分析和檢測，將視頻實時的上傳到監(jiān)控后臺之上[3]。讀取的誤差應(yīng)該適當(dāng)?shù)目刂圃凇?%以下。機(jī)器人需要配備在線式紅外熱成像儀，這樣可以及時的做好相應(yīng)的采集工作，對設(shè)備本體和接頭的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟杉幚恚瑢⒓t外視頻以及溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的傳輸。需要采集電力設(shè)備紅外熱圖，將紅外熱圖中的溫度信息加以提取。應(yīng)該注意的問題是紅外檢測設(shè)備的成像像素應(yīng)該在320*240以上，接口的方式需要將以太網(wǎng)和RS485為主，其他的要求根據(jù)附錄指示。

二、煤礦變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

（一）兩輪差速驅(qū)動底盤

因變電站的地面較為特殊，屬于水泥地面，機(jī)器人在實際行進(jìn)的時候，速度往往是0.31m/s，依照巡檢機(jī)器人的具體工作環(huán)境，結(jié)合其基本的機(jī)動性需求，可以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用兩輪差速驅(qū)動底盤。其屬于四輪支撐的模式，其中的兩個輪是驅(qū)動輪，另外的兩個則是方向輪，所以適當(dāng)?shù)慕柚隍?qū)動輪的作用，可以實現(xiàn)前進(jìn)以及后退等目標(biāo)。

（二）導(dǎo)航定位系統(tǒng)

變電站的巡檢機(jī)器人導(dǎo)航方式多種多樣：如激光方式，主要是機(jī)器人借助于激光發(fā)射器和相應(yīng)的反光標(biāo)志等，在變電站中布置上大量的反光柱，若是反光的標(biāo)志出現(xiàn)了被損壞的情況，機(jī)器人便難以行走，可靠性也呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢，維護(hù)工作的難度較大。電磁感應(yīng)巡線主要是變電站的地面埋設(shè)上磁條以及通電線圈等等，運(yùn)用磁感應(yīng)傳感器或者是霍爾傳感器檢測埋設(shè)的磁條磁性，之后保證機(jī)器人可以順著相應(yīng)的路徑實現(xiàn)合理的運(yùn)行[4]。這種方式具有較強(qiáng)的可靠性。在變電站地面鋪設(shè)軌道的時候，讓機(jī)器人能夠像火車一樣順著相應(yīng)的方向前行，這種方式機(jī)器人的運(yùn)行情況更加的穩(wěn)定，但是現(xiàn)場施工的工作量大，巡檢路徑若是出現(xiàn)了顯著的變化，需要重新進(jìn)行軌道的鋪設(shè)，但是其相應(yīng)的成本較高。

（三）無線通信模塊

巡檢機(jī)器人的后臺監(jiān)控以及任務(wù)調(diào)度等等需要借助于無線通信模塊完成。一般常運(yùn)用到的無線網(wǎng)絡(luò)屬于點到點的不可靠通信手段，這對于機(jī)器人工作的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面的影響。Mesh網(wǎng)絡(luò)屬于一種新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其可以提供多信道多鏈路的數(shù)據(jù)傳輸途徑，運(yùn)用低成本以及高帶寬的組網(wǎng)方式，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽砍潭?。在變電站巡檢機(jī)器人的應(yīng)用中，可以準(zhǔn)確的分析其工作的環(huán)境，構(gòu)建起對應(yīng)的無線通訊系統(tǒng)。

三、結(jié)語

現(xiàn)階段，機(jī)器人已經(jīng)被運(yùn)用至多種領(lǐng)域，極大地便利了人們的生活，解放了人們的雙手，使其勞動強(qiáng)度有所緩解，對于生產(chǎn)效率的提升有著較大的幫助。為了確保煤礦實現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)，實現(xiàn)無人堅守的目的，設(shè)計出巡檢機(jī)器人已成必然的趨勢，其可以代替工作人員完成日常的工作，經(jīng)過對關(guān)鍵技術(shù)的研究，促使這種機(jī)器人依照既定的巡檢程序落實相應(yīng)的巡檢任務(wù)，從而合理的利用先進(jìn)的儀器，促使電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更加優(yōu)良。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳彬.變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及其適用性研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2019，16（05）：135+137.

[2]孫顯鶴，郭小凱.室內(nèi)變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2018（27）：100101.

[3]徐波，張立群，劉朝欣.變電站巡檢機(jī)器人保護(hù)裝置識別關(guān)鍵技術(shù)研究[J].山東電力技術(shù)，2018，45（08）：1823.

[4]楊俊，黃禮華，張立平.變電站巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及其適用性研究[J].湖北電力，2017，41（01）：2024.