變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)

唐豪　饒正科　肖軍

摘? 要：隨著變電站無(wú)人值班改造和智能化建設(shè)需求不斷增加，對(duì)變電站設(shè)備的巡檢工作質(zhì)量要求明顯提高。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)是對(duì)相關(guān)設(shè)備開(kāi)展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用推進(jìn)了變電站無(wú)人值守進(jìn)程，提高了正常巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化智能水平，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)維成本。

關(guān)鍵詞：變電站;智能機(jī)器人;巡檢系統(tǒng)

智能機(jī)器人在變電站巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用分析，有利于促進(jìn)其在變電站自動(dòng)化建設(shè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)無(wú)人值守變電站的建設(shè)與發(fā)展，具有十分積極的作用和意義。

1巡檢機(jī)器人

由于變電站占有一定的面積和規(guī)模，加上電力一次設(shè)備放置較為分散，難以用一個(gè)固定的機(jī)器人完成整個(gè)變電站的巡檢功能，因此變電站巡檢采用移動(dòng)機(jī)器人，主要完成變電站告警信號(hào)的圖像視頻、現(xiàn)場(chǎng)巡視及環(huán)境信息的信息采集功能。

當(dāng)前變電站逐步采用現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守模式，變電站主控室的一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等運(yùn)行人員重點(diǎn)關(guān)注的信息，具有數(shù)量多、邏輯關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)。由于機(jī)器人多采用功能相對(duì)有限的嵌入式控制器，單個(gè)機(jī)器人難以同時(shí)完成變電站信息采集、信息處理和功能識(shí)別等多項(xiàng)任務(wù)。因此，在主站增加變電站運(yùn)行智能輔助系統(tǒng)，與巡檢機(jī)器人配合，高效地完成變電站的巡檢功能。

巡檢機(jī)器人主要實(shí)現(xiàn)變電站的信息實(shí)時(shí)采集及站內(nèi)巡視功能，完成一次設(shè)備巡視、紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)等巡視任務(wù)，并將巡視結(jié)果以視頻或圖像的形式，上送至主站的變電站運(yùn)行智能輔助系統(tǒng)，方便運(yùn)行人員對(duì)主控室設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視。

變電站運(yùn)行智能輔助系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊，獲得巡檢機(jī)器人上傳的硬壓板、視頻和環(huán)境等有效信息后，進(jìn)一步調(diào)用專家系統(tǒng)對(duì)巡檢信息進(jìn)行識(shí)別、推理和分析，并經(jīng)智能告警輸出模塊，將告警信息分析簡(jiǎn)報(bào)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)信息回傳到主控制室，同時(shí)也將變電站內(nèi)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)推送至運(yùn)行人員。

2變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)應(yīng)用

2.1數(shù)據(jù)中心

（1）缺陷管理。缺陷管理可以查看各個(gè)編組站點(diǎn)的缺陷信息，包括缺陷狀態(tài)、缺陷等級(jí)、審核狀態(tài)等。（2）對(duì)比分析。對(duì)比分析功能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，并以圖表的形式展示結(jié)果?？晒?duì)比的數(shù)據(jù)包括機(jī)器人和變電站不同時(shí)段的運(yùn)行數(shù)據(jù)和不同設(shè)備同一時(shí)間的運(yùn)行數(shù)據(jù)等，對(duì)比分析功能是分析變電站以及機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)的重要參考，通過(guò)分析數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)可以及時(shí)查找變電站和機(jī)器人運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并提早進(jìn)行維護(hù)。

2.2驅(qū)動(dòng)方式的選擇

通過(guò)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(guò)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。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(wèn)題，減少機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎或原地調(diào)頭過(guò)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。

2.3基站控制系統(tǒng)層

機(jī)器人遙控。在機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以利用遙控來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，對(duì)于機(jī)器人的行駛或者是攝像機(jī)調(diào)焦等一系列的操作，都可以利用機(jī)器人遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是利用鍵盤或者是鼠標(biāo)來(lái)完成。

自動(dòng)巡視。智能機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)巡視，主要執(zhí)行的任務(wù)包括自動(dòng)云臺(tái)動(dòng)作、自動(dòng)攝像機(jī)調(diào)焦、自動(dòng)紅外熱像儀的操作以及自主充電和紅外數(shù)據(jù)的采集等等。

實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控。智能機(jī)器人的巡檢系統(tǒng)當(dāng)中可以對(duì)可見(jiàn)光攝像機(jī)以及紅外熱像儀進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻顯示，主要是為了能夠更好的配合遙控以及自動(dòng)巡檢功能，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)操作人員在后臺(tái)對(duì)其進(jìn)行巡視和監(jiān)督，方便檢測(cè)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄。

機(jī)器人狀態(tài)信息顯示?？梢詫?shí)時(shí)的對(duì)機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)信息進(jìn)行有效的后臺(tái)顯示和監(jiān)督，能夠通過(guò)這些信息的反饋，及時(shí)的了解到機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，不僅能夠方便對(duì)機(jī)器人的巡檢控制，而且能夠通過(guò)電子地圖上的位置顯示，輕而易舉的找到機(jī)器人的實(shí)際位置所在點(diǎn)。

2.4移動(dòng)站系統(tǒng)層

主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在智能機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，少不了主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程度主要是采用WinCE嵌入式對(duì)其實(shí)時(shí)全方位、多功能的操作，由C++面向?qū)ο髞?lái)進(jìn)行語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)編程，其自身的主要目的是為了能夠負(fù)責(zé)導(dǎo)航的定位信息的采集以及處理等等。而在實(shí)際的操作過(guò)程中，根據(jù)監(jiān)控主站下達(dá)的控制命令，不僅能夠?qū)C(jī)器人的詳細(xì)運(yùn)動(dòng)軌跡形成一種良好的控制，而且能夠有效的控制和檢測(cè)機(jī)器人的傳感器，這樣能夠方便其自身對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)、采集以及上傳等等，并且能夠?qū)C(jī)器人自身的狀態(tài)信息也一并上傳記錄。導(dǎo)航定位系統(tǒng)。導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要是由導(dǎo)航傳感器和定位傳感器兩個(gè)部分兩組成的，導(dǎo)航傳感器主要是磁導(dǎo)航傳感器，能夠切實(shí)有效的跟蹤地面之前鋪設(shè)的相關(guān)磁導(dǎo)航運(yùn)行軌跡，來(lái)最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的定位;而定位傳感器主要是采用RFID的定位傳感器來(lái)進(jìn)行實(shí)際的操作，能夠切實(shí)有效的為機(jī)器人提供定位、?？恳约捌渌奈恢眯畔ⅰ＿\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是移動(dòng)站系統(tǒng)層當(dāng)中必不可少的一部分，可以直接對(duì)機(jī)器人的行駛機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及運(yùn)動(dòng)控制器等等設(shè)備形成切實(shí)有效的控制，從而掌握和實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)主要包括電池、電源管理器等等，主要是為了能夠長(zhǎng)久的為機(jī)器人提供能夠運(yùn)行的基礎(chǔ)能力，而動(dòng)力系統(tǒng)主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)電池的合理分配和管理等等。

2.5實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)的應(yīng)用

變電站設(shè)備溫度的變化主要是根據(jù)自身的負(fù)荷運(yùn)行情況來(lái)發(fā)生相應(yīng)改變的，若是溫度變化過(guò)大，則勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)提前老化現(xiàn)象。因此，要想規(guī)避這些問(wèn)題的發(fā)生，就要將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)有效的引入到巡檢機(jī)器人系統(tǒng)中，進(jìn)以通過(guò)兩跳曲線的變化來(lái)判斷變電設(shè)備溫度，看其是否處于長(zhǎng)期負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要立即做出調(diào)整，以便可以降低設(shè)備故障，實(shí)現(xiàn)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，在巡檢機(jī)器人實(shí)際工作時(shí)，要將其與變電站的運(yùn)行管理M1S系統(tǒng)進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，這樣后臺(tái)操作人員直接通過(guò)便點(diǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)所顯示的異常數(shù)據(jù)，就能夠?qū)?wèn)題設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)，不僅縮短了變電站的巡檢周期，提高了巡檢效率，而且對(duì)于變電站整體管理水平的提升也有著很大的促進(jìn)作用。

結(jié)論

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(lái)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(wèn)題，通過(guò)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(guò)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。

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