移動(dòng)機(jī)器人在變電站設(shè)備巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

趙朝陽(yáng)

摘要：機(jī)器人的出現(xiàn)給各行業(yè)的生產(chǎn)和管理都帶來(lái)了很多便利，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣，在變電站設(shè)備巡檢系統(tǒng)中使用，能夠有效提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班管理，本文講述了移動(dòng)機(jī)器人在變電站巡視中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人;變電站設(shè)備巡檢系統(tǒng);應(yīng)用

一、變電站設(shè)備巡檢方式

當(dāng)前變電站設(shè)備巡檢中最常見的巡檢方式是就地人工巡檢和遠(yuǎn)程監(jiān)視。在地人工巡檢受限于人員素質(zhì)及手寫記錄方式經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)故障不及時(shí)，消息記錄不精確等現(xiàn)象，無(wú)法保證變電站的供電質(zhì)量，滿足不了逐漸變高的要求。隨著科技的發(fā)展，有很多的變電站增設(shè)了“第五遙”（遙視）功能，所謂遙視，就是通過(guò)在變電站內(nèi)的各個(gè)角落安裝各種探頭以及攝像機(jī)來(lái)完成的。這種巡檢方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，可以查看到具體的畫面、聲音，并且能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信息傳送，但是僅限于能夠?qū)⒍嗝襟w的信息進(jìn)行上傳，無(wú)法實(shí)行任何的處理操作，且CCD的視野是有限的、網(wǎng)絡(luò)通信帶寬也是有限的，這些限制也會(huì)讓遠(yuǎn)程監(jiān)視的推廣和使用受到一定的影響。

（一）機(jī)器人巡檢系統(tǒng)（變電站）

這是一個(gè)復(fù)合型系統(tǒng)，里面包含的內(nèi)容較多，有機(jī)電一體化技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、導(dǎo)航及行為規(guī)劃技術(shù)、安防技術(shù)、機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)、以及穩(wěn)定的無(wú)線傳輸技術(shù)，將這些技術(shù)集中融合，通過(guò)系統(tǒng)智能遙控或人員遙控的方式對(duì)變電站外的一次設(shè)備進(jìn)行檢查。省去了人員檢查，能夠自主的對(duì)圖像進(jìn)行分析和情況判斷，自主的找出電力設(shè)備存在的異常情況和分析出問(wèn)題，能夠滿足無(wú)人值班的需求，提供了有效可靠的技術(shù)檢測(cè)手段，能夠有效增強(qiáng)電網(wǎng)的質(zhì)量，讓其能夠順利的運(yùn)行。其中基站控制系統(tǒng)層由監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、交換機(jī)以及相應(yīng)的無(wú)線通訊設(shè)備組成。監(jiān)控主站系統(tǒng)通常都是使用Windows系統(tǒng)，采用C#面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言開發(fā)設(shè)計(jì)，能夠?yàn)椴僮髡咛峁┓奖愕牟僮鹘缑?，?shí)現(xiàn)界面間的交互，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的功能，能夠?yàn)闄C(jī)器人提供命令指示讓機(jī)器人完成相關(guān)操作，為機(jī)器人的運(yùn)行提供環(huán)境的信息，能夠?qū)C(jī)器人巡檢時(shí)搜集到的信息進(jìn)行分析和儲(chǔ)存，方便對(duì)設(shè)備情況的掌握和了解，還設(shè)有專家診斷的功能，能夠?qū)ο鄳?yīng)的情況提出一定的處理方法。

1.基站控制系統(tǒng)的功能

（1）機(jī)器人遙控功能。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人的行駛路線及云臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行及遠(yuǎn)距離調(diào)焦操作攝像機(jī)、遠(yuǎn)距離操作紅外熱像儀、對(duì)于可見光以及紅外的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，都是通過(guò)遠(yuǎn)程遙控來(lái)讓機(jī)器人完成巡檢工作，這些操控指令、工作等都可以簡(jiǎn)單的使用鼠標(biāo)和鍵盤來(lái)完成，操作十分簡(jiǎn)便。

（2）自動(dòng)巡視功能。是指通過(guò)在電腦中建立巡檢的任務(wù)，讓機(jī)器人能夠自動(dòng)的進(jìn)行和完成巡視的工作，以及對(duì)巡視數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、任務(wù)的刪除、人工下發(fā)和讓機(jī)器人定時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。在對(duì)機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行建立和刪除的使用界面中，操作的人員可以自己設(shè)置好想要讓機(jī)器人巡視的時(shí)間。并在機(jī)器人在執(zhí)行建立好的任務(wù)過(guò)程中下達(dá)需要去檢查的地點(diǎn)（即?？奎c(diǎn)），將具體的工作任務(wù)指令下達(dá)給機(jī)器人，移動(dòng)機(jī)器人可以執(zhí)行的任務(wù)有很多，包括：自動(dòng)的云臺(tái)動(dòng)作、自動(dòng)紅外熱像儀的操作、自動(dòng)攝像機(jī)調(diào)焦、自動(dòng)可見光與紅外數(shù)據(jù)采集和自主充電。

（3）實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控功能。通過(guò)可見光攝像機(jī)和紅外熱像儀對(duì)變電站內(nèi)的情況進(jìn)行監(jiān)視，能夠?qū)?shù)據(jù)信息以視頻的方式展現(xiàn)出來(lái)，加上遙控以及移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)巡視功能，能夠讓操作人員遠(yuǎn)程的觀看視頻畫面，查看巡視的工作情況，能夠?qū)C(jī)器人實(shí)時(shí)檢測(cè)到的設(shè)備信息等進(jìn)行及時(shí)的存儲(chǔ)。

（4）機(jī)器人狀態(tài)信息顯示功能。能夠?qū)崟r(shí)搜集到變電所巡視機(jī)器人巡視信息并反應(yīng)到后臺(tái)，讓操作人員能夠根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)更好的控制機(jī)器人進(jìn)行工作，并且能夠在電子地圖上實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)機(jī)器人的所在位置。

（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析功能。把機(jī)器人運(yùn)行所需要的所有信息進(jìn)行儲(chǔ)存和分析，如機(jī)器人運(yùn)行時(shí)的電子地圖信息、執(zhí)行任務(wù)管理的信息、任務(wù)工作系統(tǒng)信息和對(duì)機(jī)器人巡視時(shí)記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行保存，保存到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，并記錄下移動(dòng)機(jī)器人在進(jìn)行巡視時(shí)產(chǎn)生的工作日志以及巡視情況，為以后的情況分析和歷史查詢提供有效的數(shù)據(jù)。

（6）設(shè)備歷史溫度分析功能。能夠?qū)ψ冸娬緝?nèi)的設(shè)備的溫度進(jìn)行變化分析，包括歷史信息，通過(guò)和同類別設(shè)備的溫度進(jìn)行對(duì)比，和設(shè)備能夠承擔(dān)的負(fù)荷以及設(shè)備的溫度，能夠在設(shè)備檢修以及對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估時(shí)提供有效可靠的數(shù)據(jù)，以此來(lái)完成對(duì)站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析評(píng)估的功能。

（7）管理信息系統(tǒng)接口功能。與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)相聯(lián)系，將移動(dòng)機(jī)器人巡檢時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)上傳到管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享功能。移動(dòng)站系統(tǒng)包括主控計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制、導(dǎo)航定位模塊、巡檢系統(tǒng)、電池、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)等，通過(guò)這些模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路線、行為控制、導(dǎo)航定位、可見光及紅外數(shù)據(jù)檢測(cè)采集、能源管理補(bǔ)給以及搜集設(shè)備狀態(tài)的信息上傳等功能，與基站控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的遙控巡視功能以及系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃巡視的功能。

2.移動(dòng)站系統(tǒng)的功能

（1）主控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)程序在WinCE的運(yùn)行基礎(chǔ)上加入實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，通過(guò)C++進(jìn)行對(duì)象編程語(yǔ)言的開發(fā)工作，并向主要負(fù)責(zé)導(dǎo)航定位信息的采集處理。通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控主要站點(diǎn)進(jìn)行命令的控制，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和行為進(jìn)行控制，同時(shí)還負(fù)責(zé)對(duì)檢測(cè)傳感器實(shí)行控制，對(duì)搜集來(lái)的設(shè)備檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，并將移動(dòng)機(jī)器人的情況和狀態(tài)信息及時(shí)的反應(yīng)到主站。

（2）導(dǎo)航定位系統(tǒng)。這一系統(tǒng)分為導(dǎo)航傳感器和定位傳感器。導(dǎo)航傳感器是磁導(dǎo)航傳感器，通過(guò)對(duì)事先鋪設(shè)好的磁導(dǎo)航軌跡來(lái)進(jìn)行跟蹤。定位傳感器則是采用RFID定位傳感器，其主要是為機(jī)器人提供定位?？康纫恍┪恢眯畔⒌?。

（3）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)中有移動(dòng)機(jī)器人的行駛機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制器等設(shè)備組成，通過(guò)這些設(shè)備共同完成對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

（4）動(dòng)力系統(tǒng)。其包括對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的電池、電源管理器、自動(dòng)充電機(jī)構(gòu)等模塊，管理機(jī)器人的電量，讓其能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的運(yùn)行，科學(xué)的對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的電池能源進(jìn)行合理的分配、管理以及自動(dòng)補(bǔ)給。

（5）檢測(cè)采集系統(tǒng)。由攝像機(jī)、紅外熱成象儀、云臺(tái)（包含相應(yīng)的采集和傳輸設(shè)備），通過(guò)基站的計(jì)算機(jī)主機(jī)和移動(dòng)站系統(tǒng)的主控計(jì)算機(jī)配合，控制檢測(cè)采集系統(tǒng)的操作，對(duì)被監(jiān)控變電所內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及傳輸。

二、結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能巡檢移動(dòng)機(jī)器人作為新型遠(yuǎn)端巡視方式的一種，通過(guò)計(jì)算機(jī)后臺(tái)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，即可完成變電站的設(shè)備巡檢工作，節(jié)省了大量的人工巡檢工作。提高了巡檢的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，提高了變電所的安全性。

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