智能機器人巡檢系統(tǒng)安全性與應用性研究

摘要：隨著我國智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)也都在向這一方向延伸。智能機器人巡檢系統(tǒng)采用的智能機器人由多傳感器融合技術(shù)與機電一體化技術(shù)、導航與行為規(guī)劃技術(shù)、安防技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等多種現(xiàn)代化先進技術(shù)集成應用，其在變電站中的實際應用，將逐漸取代運行人員完成變電設備的日常巡視、紅外測溫、操作前后設備狀態(tài)檢查等工作，實現(xiàn)設備巡視工作的無紙化和信息化，提高設備巡視的工作效率和質(zhì)量，降低運行人員勞動強度和工作風險，提升變電站智能化水平，為變電站無人值守提供更先進的技術(shù)支撐平臺。

關(guān)鍵詞：智能機器人;巡檢系統(tǒng);安全性;應用性

引言

電力智能巡檢機器人的使用，能夠在一定工作范圍內(nèi)代替人工巡檢，解放人力資源，提升巡檢安全性，提高巡檢作業(yè)自動化與智能化程度，且電力智能巡檢機器人有效地避免了因巡檢人員專業(yè)素養(yǎng)不強而不能及時發(fā)現(xiàn)、預防、解決電網(wǎng)與電力設備運行故障的問題。

1.概述

智能巡檢機器人是在智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將識別傳感系統(tǒng)以及計算和信息處理系統(tǒng)等進行結(jié)合，為機器人提供更多的功能，使其能夠憑借探測設備，對變電站的實際情況進行測量，并對所測量的數(shù)據(jù)進行智能分析，找出運行不合理或故障問題，并結(jié)合故障情況給出分析報告，以幫助維修人員及時維護管理。在使用人工對變電站進行巡檢時，一方面，成本消耗相對較大，人工檢修過程中存在一定的危險性，而且人工巡檢時間相對有限，新能源場站多實行集控管理，少人或無人值守，想要實現(xiàn)全天性的巡檢，需配置大量運維人員，成本消耗較大;另一方面，人工巡檢的精確度難以保障，有豐富經(jīng)驗的巡檢人員能夠發(fā)現(xiàn)并判斷潛在安全隱患，而新員工或者缺乏足夠經(jīng)驗的人員只能憑借檢查設備，發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的故障，維修效率較低，可能發(fā)生巡檢維修不及時的問題。另外，工作人員在長時間的巡檢工作中，精力會不斷下降，從而無法保證巡檢的精準度。通過使用智能巡檢機器人，能夠簡化巡檢過程，由人工或者智能程序?qū)C器人進行控制，使用傳感器，使其通過不同方式探測變電站中設備的情況和變化趨勢，有利于提高檢測精準度，并且機器人能夠保持24 h不間斷的巡檢，避免發(fā)生檢測疲勞的情況，從而有效提升巡檢的安全性和可靠性。

2.安全性與應用性

2.1機器人避障

機器人避障行為可分為停障和繞障兩種方式。停障是指當機器人探測到行進路線上一定距離內(nèi)有障礙物阻擋時，機器人發(fā)出并執(zhí)行減速制動指令，待障礙物清除后繼續(xù)行進;繞障是指巡檢機器人嘗試直接繞過障礙物而繼續(xù)行進的避障方式。障礙物通?？煞譃殪o止障礙和移動障礙兩種。躲避靜止障礙可通過人工場勢法來實現(xiàn)，在勢場中障礙物對機器人產(chǎn)生斥力，距離越近，斥力越大;目標點對機器人產(chǎn)生引力，引力與斥力相反，距離越近，引力越小，當機器人到達目標點時引力為零。通過設置最小安全距離來計算斥力、引力和合力，從而實現(xiàn)機器人的自主避障。在移動情況下，常見的障礙物與機器人存在相遇和穿越行為。相遇行為是面對面的運動，即障礙物與機器人前進方向相反;穿越行為是垂直運動，即機器人前進的方向有障礙從面前穿越。躲避移動障礙可采用基于模糊邏輯理論的避障方法，該避障方法是用Mandani推理法得到一個精確的速度變化量，當障礙物與機器人之間存在一定距離時，機器人按照一定速率逐步減速到最低速度，待障礙消失或者距離大于安全距離時，機器人再逐步加速到正常值，繼續(xù)完成巡檢任務。

2.2控制模塊

由于電力行業(yè)的特殊性，使得電力智能巡檢機器人的使用環(huán)境愈加的復雜，所以對電力智能機器人控制系統(tǒng)要求較高。確保電力智能巡檢機器人可以自主地跨越電線上的障礙物，是目前電力智能巡檢機器人智能系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。此外，由于電力智能巡檢機器人需要在各種環(huán)境中應用，那么障礙物的類型就呈現(xiàn)出多樣化，所以，電力智能巡襝機器人在進行障礙物跨越設計時，需要進行稀學的運動規(guī)劃，確保電力智能巡檢機器人運行的準確性。

2.3設備缺陷智能分析技術(shù)

變電站設備巡檢過程中，機器人利用紅外熱像儀采集設備紅外圖像并上傳監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺分析設備紅外圖譜獲取設備溫度，設備溫度超過正常溫度時，巡檢機器人預警設備缺陷，但此種設備預警方法太過簡單，使運維人員無法準確得知設備的缺陷類型，因此，采用設備缺陷智能分析技術(shù)，監(jiān)控后臺分析設備紅外圖像，依據(jù)缺陷判定準則對設備缺陷類型、潛在故障位置和特征、嚴重程度進行智能判斷，便于運維人員獲得準確的設備缺陷信息，制定合理高效的應對措施，進而保障設備的安全、可靠運行。

2.4異常處理功能

變電站中應急事故主要是指設備發(fā)生停電、起火、爆炸等嚴重威脅變電站設備財產(chǎn)安全和巡檢人員人身安全的生產(chǎn)事故。發(fā)生以上事故時，可以利用機器人作為前鋒，第一時間深入現(xiàn)場，利用移動高清視頻，協(xié)助運維人員觀察設備的實際狀況。利用機器人實時傳送現(xiàn)場信息，有利于組建遠程網(wǎng)絡專家的聯(lián)合分析隊伍，加強設備疑難缺陷分析的實時性，便于人員在遠方快速了解現(xiàn)場情況，掌握現(xiàn)場動態(tài)。通過機器人排查其他設備，快速掌握設備的故障情況，及時確定處理方案，從而保障人員的人身安全。

2.5基于數(shù)字圖像處理的開關(guān)狀態(tài)檢測方法

為達到提高檢測效率和減少人力的目的，本文通過圖像處理和模式識別技術(shù)來判別開關(guān)狀態(tài)。該方法首先通過CCD相機采集開關(guān)圖像，再將圖像傳輸?shù)焦た貦C上。其次，采用直方圖均衡化的方法調(diào)整圖像亮度，將圖像的灰度歸一化進行預處理;之后，特征提取過程采用邊緣檢測與圖像二值化實現(xiàn)圖像前景與背景的分割。最后，通過判別是否存在近似圓形的封閉曲線對開關(guān)狀態(tài)進行判斷。

2.6站內(nèi)日常運維的應用

將智能巡檢機器人應用到變電站，主要具備可視化功能：可見光控制功能。利用高分辨率相機能夠接收操作狀態(tài)、操作數(shù)據(jù)，對主機運行狀態(tài)進行監(jiān)控。注重檢查設備，讀取壓力計數(shù)，高效檢測設備運行狀態(tài)，同時對電流泄漏量、工作時間進行計算，有效開展維護與保養(yǎng)工作;紅外線溫度測量功能。在應用該項功能時須注重維護變電站運行，設置應用程序時間間隔，同時對數(shù)據(jù)進行監(jiān)視與收集。如變電站運維將變電站劃分為四個運行區(qū)，不同運行區(qū)具備對應工作日。在可見光任務執(zhí)行過程中，可見光光譜利用快門分割位置切換、油位指示器、探測器、溫度計維持。在開關(guān)裝置上設置四個檢測點，主要包括布線、主體、變壓器設備、三相與中性盒。針對不同設備科學測量紅外溫度，同時設置多個檢測點，全方位進行紅外檢測，維持紅外光譜與可見光譜。相比于手動收集和匯總數(shù)據(jù)，智能巡檢機器人無需人為干預，手動邏輯比較少。在巡檢后機器人可自動上傳報告，分析和維護設備故障，全面提升運營效果與服務質(zhì)量。

3.結(jié)語

在自主巡查中，增強系統(tǒng)自動巡檢及核査的效率，保證變電站機器人智能巡檢系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。運用遠程遙控巡檢技術(shù)，按照預先設定的路線，對非預設的目標進行監(jiān)測，增強系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

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作者簡介：席敏（1991），女，本科，助理工程師、高級工，從事電網(wǎng)變電運行與維護、智能監(jiān)測與分析等工作。