變電站巡檢機(jī)器人巡檢路徑規(guī)劃策略及應(yīng)用

印禹

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司 江蘇 南通 226000

1 變電站巡檢機(jī)器人概述

一般認(rèn)為，變電站往往具有十分廣闊的占地面積。同時，針對其中不同類型和不同電壓的電力設(shè)備在放置上也大都比較分散。因此基于這一問題，傳統(tǒng)固定機(jī)器人的應(yīng)用便很難對焦整個變電站來進(jìn)行巡檢工作。屆時，就需要通過移動機(jī)器人來處理。同時，針對我國當(dāng)前變電站的實際情況而言，基本上都采取了無人值守的模式。再加之變電站變身擁有著較多的運(yùn)行設(shè)備，以及存在著復(fù)雜的邏輯關(guān)系。作為輔助設(shè)備的機(jī)器人便很多同時對焦變電站的多項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。因此，在巡檢機(jī)器人應(yīng)用的過程中，也需要配備智能輔助系統(tǒng)。

從智能巡檢機(jī)器人的功能來看，往往體現(xiàn)在多個方面。包括數(shù)據(jù)信息的采集、分析；變電站室內(nèi)溫度和室內(nèi)風(fēng)速的把控等。同時，針對收集到的巡視結(jié)果也能夠借助圖片、視頻等載體來完成到后臺控制系統(tǒng)的上傳。在此基礎(chǔ)上，便實現(xiàn)了運(yùn)維人員的遠(yuǎn)程監(jiān)控。此外，當(dāng)智能輔助系統(tǒng)完成了數(shù)據(jù)信息的采集后，仍可以借助專家系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和推理，并將分析和推理的結(jié)果以文件的形式交由運(yùn)維管理人員[1]。

因此，針對以上工作內(nèi)容和工作流程，在變電站巡視工作中，機(jī)器人的應(yīng)用不僅僅是針對變電站的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，也需要保證自身的移動，以此來靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的捕捉。對比之下，移動機(jī)器人便要具有更好的使用效率。但同時仍是需要工作人員對移動機(jī)器人的路徑進(jìn)行合理規(guī)劃。

2 變電站巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃中存在的主要問題

在變電站巡檢工作中，通過對巡檢機(jī)器人的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高巡檢的效率和質(zhì)量，有效收集數(shù)據(jù)信息，及時發(fā)現(xiàn)故障問題，保證電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但是，從我國當(dāng)前變電站巡檢機(jī)器人應(yīng)用和路徑分析的實際情況來看，仍存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下3個方面：①首先，一般認(rèn)為，變電站內(nèi)部往往存在和多個電氣設(shè)備，但電氣設(shè)備本身是處于固定狀態(tài)的。同時，從機(jī)器人的角度來看，機(jī)器人到電氣設(shè)備也會存在著多條不同的路徑。屆時，工作人員的路徑規(guī)劃就需要在定位系統(tǒng)和離線地圖的基礎(chǔ)上，分別結(jié)合機(jī)器人出發(fā)、目標(biāo)的位置，來對最佳的路徑進(jìn)行確定，避免機(jī)器人的無用移動；②其次，在機(jī)器人移動的過程中，工作人員還需要認(rèn)識到存在障礙物的問題。屆時，就需要對障礙物進(jìn)行精準(zhǔn)識別，從而在判斷障礙物后及時躲避，以此來防止路徑偏離；③最后，考慮到移動機(jī)器人的路徑往往比較固定，那么工作人員便可以針對機(jī)器人移動路徑中的障礙物進(jìn)行清理，從而簡化移動機(jī)器人的巡檢工作，提高整體效率[2]。

3 變電站巡檢機(jī)器人巡檢路徑規(guī)劃策略及應(yīng)用

針對以上問題，變電站巡檢機(jī)器人巡檢路徑的規(guī)劃工作主要可以從以下幾個方面來展開切入：①首先，企業(yè)和工作人員為進(jìn)一步提高巡檢機(jī)器人巡檢作業(yè)的實時性，可以基于現(xiàn)代設(shè)備定位系統(tǒng)和變電站輔助系統(tǒng)來在二維平面上完成巡檢機(jī)器人的路徑規(guī)劃，便選擇出最佳路徑。同時，確定巡檢機(jī)器人路徑的關(guān)鍵要素。包括出發(fā)點要素、目標(biāo)點要素等；②其次，當(dāng)工作人員借助變電站附屬系統(tǒng)完成二維巡檢路徑生成后，可通過網(wǎng)絡(luò)來講路徑圖直接導(dǎo)入到機(jī)器人的系統(tǒng)中。隨后，通過機(jī)器人的智能系統(tǒng)對二維巡檢圖的各個要素含義進(jìn)行分析，對其充分解讀便逐一執(zhí)行；③其三，機(jī)器人的移動路徑首先是確定出發(fā)點和目標(biāo)點，然后結(jié)合路徑圖進(jìn)行作業(yè)。對此，工作人員在機(jī)器人移動的過程中，仍可以將機(jī)器人的出發(fā)點設(shè)定為中心，并以此對周圍的設(shè)備進(jìn)行柵格細(xì)化，確定機(jī)器人的移動數(shù)據(jù)和移動方向。其中，針對機(jī)器人當(dāng)前所在的位置將其對應(yīng)到相對應(yīng)的坐標(biāo)上，在通過其他設(shè)備的對應(yīng)坐標(biāo)，實現(xiàn)對機(jī)器人的移動指導(dǎo)；④其四，一般認(rèn)為在智能巡檢機(jī)器人移動的過程中，可通過自身配備的傳感器來實現(xiàn)移動中不同障礙物的判斷，并確定周圍的信息。同時，針對環(huán)境信息的把控，也能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制，并結(jié)合實際分析的結(jié)果對程序進(jìn)行編寫，對執(zhí)行元件發(fā)布的具體動作指令進(jìn)行落實；⑤最后，機(jī)器人在巡檢移動的過程中，一方面是對障礙物進(jìn)行分析判斷，另一方面則是對路徑地圖進(jìn)行參考，并在圖像法的基礎(chǔ)上，選擇出最優(yōu)路徑。

4 變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的總體建設(shè)情況分析

一般認(rèn)為，在變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實際運(yùn)行的過程中，主要是針對綜合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)該、針對大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，以及針對人工智能技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。在以上多項技術(shù)的融合中，實現(xiàn)針對工作內(nèi)容的數(shù)據(jù)分析以及實時監(jiān)控。而從變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的總體建設(shè)方面來看，主要由以下三個方面共同組成。包括導(dǎo)航設(shè)施、本地監(jiān)控后臺，以及遠(yuǎn)程集控后臺。而從機(jī)器設(shè)備的配置角度來看，則體現(xiàn)在聲音采集設(shè)備和紅外熱成像儀等方面。對此，在變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實際運(yùn)行的過程中，便會針對室外的環(huán)境來完成紅外檢測點的設(shè)置，以及巡檢點的設(shè)置。同時，在這一過程中，也會涉及可見光檢測點、刀閘分合閘識別點等。仍是需要企業(yè)和工作人員結(jié)合實際的情況和實際的需求對焦變電站的巡檢規(guī)范來完成規(guī)劃。因此，針對以上問題，也進(jìn)一步推動了我國的變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)向變電站巡檢監(jiān)控功能方面的完善，并在同時也提高了機(jī)器人紅外設(shè)備的實際覆蓋率，往往能夠達(dá)到實現(xiàn)理想的效果。

那么從實際工作的角度來看，工作人員可以通過手持巡檢設(shè)備的應(yīng)用來針對錄入設(shè)備的情況進(jìn)行比對。在這一過程中，如果在巡視設(shè)備發(fā)揮出了反饋，提醒了狀態(tài)的異常問題。屆時，工作人員便可以針對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，初步得出運(yùn)行轉(zhuǎn)臺不佳的結(jié)果，甚至是通過深度分析來判斷故障問題。同時，在巡視人員的巡視工作中，也能夠結(jié)合設(shè)備給出的狀態(tài)反饋，來對日常的巡視管理工作進(jìn)行完善，從而及時發(fā)現(xiàn)故障、及時控制故障，避免故障問題負(fù)面影響的擴(kuò)大。此外，在這一基礎(chǔ)上，巡檢人員也能夠結(jié)合機(jī)器人的日常反饋，來對關(guān)鍵的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行提煉，從而在第一時間對設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行把控，以此來避免系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障問題和失誤問題。由此可見，變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用能夠更好地對焦系統(tǒng)運(yùn)行時的風(fēng)險問題和故障問題，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

5 變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的核心技術(shù)分析

5.1 模式識別技術(shù)

從過往工作展開的實際情況來看，在變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，通過變電站智能機(jī)器人的應(yīng)用所開展的巡檢工作往往很難保證每一個目標(biāo)確定的精準(zhǔn)性。那么從導(dǎo)致這一問題的原因來看，更多體現(xiàn)在我國現(xiàn)階段變電站智能化機(jī)器人在相關(guān)技術(shù)方面的不完善。包括導(dǎo)航?？考夹g(shù)的不完善、運(yùn)動控制技術(shù)的不完善等。從而限制了導(dǎo)航?？亢瓦\(yùn)動控制的精準(zhǔn)度。過程中，如果再出現(xiàn)了觀測的距離差別問題，也會對檢測的結(jié)果造成更為嚴(yán)重的負(fù)面影響，使檢測的結(jié)果與實際的結(jié)果之間存在著較大的偏差，最終限制了檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。因此，針對以上問題，為切實發(fā)揮出變電站智能化機(jī)器人的積極作用，及時發(fā)現(xiàn)、反饋和處理各類問題，就需要企業(yè)和工作人員對模式識別算法進(jìn)行利用，以及對其他相關(guān)技術(shù)進(jìn)行利用。一般認(rèn)為，在變電站智能化機(jī)器人實際運(yùn)行的過程中，企業(yè)和工作人員通過對模式識別算法的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步優(yōu)化變電站智能化機(jī)器人監(jiān)測位置的控制，達(dá)到精準(zhǔn)定位的效果，從而更為準(zhǔn)確地對目標(biāo)進(jìn)行分析和研究，以此來獲取正確的數(shù)據(jù)和信息，也為后續(xù)其他工作的開展提供有效的參考和借鑒。

5.2 三維電子地圖技術(shù)

一般認(rèn)為，在變電站智能化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實際應(yīng)用的過程中，企業(yè)和工作人員還需要針對三維電子地圖技術(shù)進(jìn)行充分地利用，以此來強(qiáng)化系統(tǒng)的運(yùn)行能力，以及強(qiáng)化系統(tǒng)的控制能力。同時，在這一過程中，企業(yè)和工作人員還需要分別對焦三維虛擬技術(shù)和現(xiàn)實技術(shù)，來實現(xiàn)三維虛擬技術(shù)和現(xiàn)實技術(shù)的融合，從而確保包括變電站內(nèi)的各個設(shè)備在內(nèi)，都能夠得到實時的監(jiān)督，以此來把控設(shè)備的真實運(yùn)行狀態(tài)。同時，在進(jìn)行監(jiān)督的過程中，如果發(fā)現(xiàn)了運(yùn)行的故障問題，也需要針對故障問題進(jìn)行及時反饋和處理。包括故障位置的定位、故障內(nèi)容的判定、故障成因的分析等，從而輔助工作人員完成故障處理方案的制定，加速故障問題的處理。

此外，在工作人員利用三維電子地圖技術(shù)的過程中，對比傳統(tǒng)的二維地圖技術(shù)應(yīng)用，也能夠更有效地解決二維地圖的局限性問題進(jìn)行處理。針對巡檢的位置進(jìn)行實時的觀察，以及此來避免出現(xiàn)故障隱患。但是，在這一過程中，仍是需要企業(yè)和工作人員關(guān)注的是。企業(yè)和工作人員對三維電子地圖技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)時符合三維電子地圖實況，先行明確三維電子地圖技術(shù)的應(yīng)用方案策略，然后再在應(yīng)用方案策略的指導(dǎo)下，投入到實際工作中，從而保證技術(shù)應(yīng)用的效率和質(zhì)量，也減少技術(shù)應(yīng)用過程中的失誤，提高技術(shù)的規(guī)范性。

5.3 實時數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)

從過往工作展開的實際情況來看，在變電設(shè)備運(yùn)行的過程中，往往會受到諸多因素的影響，尤其是變電設(shè)備自身的負(fù)荷問題，以及變電設(shè)備的外界干擾等。那么在這些因素的共同作用下，都會給變電設(shè)備的運(yùn)行埋下隱患。包括常見的溫度異常等[3]。因此，為進(jìn)一步強(qiáng)化針對變電設(shè)備的管控，防止以上問題的出現(xiàn)，還需要企業(yè)和工作人員對實時數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。通過實時數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮來對焦系統(tǒng)和設(shè)備的實際運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)備實際運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控效果。那么在實際的技術(shù)應(yīng)用中，主要是結(jié)合實時的數(shù)據(jù)信息來對曲線的變化進(jìn)行分析，從而明確曲線的變化規(guī)律。一方面是能夠?qū)ο到y(tǒng)和設(shè)備的當(dāng)下情況進(jìn)行判斷，另一方面也能夠在一定程度上預(yù)測系統(tǒng)設(shè)備的走向，達(dá)到防患于未然的管理效果。

過程中，企業(yè)和工作人員一旦發(fā)現(xiàn)了溫度異常等故障問題，通過變電站智能化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用，便能夠針對出現(xiàn)溫度異常的位置進(jìn)行自動鎖定，并同時開展分析，以此來判定導(dǎo)致故障問題的原因。屆時，巡檢人員便可以在原因數(shù)據(jù)信息的指導(dǎo)下，第一時間進(jìn)行故障處理方案的制定，加速故障問題的解決。同時，針對頻發(fā)的溫度異常問題，也能夠?qū)?jīng)常出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行確定，從而制定故障問題的預(yù)防方案。

6 結(jié)束語

綜上所述，伴隨著我國機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，在當(dāng)前變電站巡檢工作中，機(jī)器人已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用，且取得了良好的效果。期間，企業(yè)和工作人員對機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計，可借助傳感器技術(shù)線路和離線巡檢路線來實現(xiàn)變電站巡檢機(jī)器人巡檢路徑的科學(xué)規(guī)劃，以及同步完善信息的傳遞，進(jìn)一步對焦電氣設(shè)備中存在的故障問題，切實提高變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。