機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電運(yùn)維管理中的應(yīng)用探析

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司 丁澎澎

引言

在當(dāng)前這個(gè)時(shí)代背景下，將變電運(yùn)維的維修工作進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)巡檢模式逐漸轉(zhuǎn)向基于機(jī)器人的智能巡檢模式，能夠更好的保證巡檢質(zhì)量。

與傳統(tǒng)巡檢方式不同的是，智能巡檢模式下機(jī)器人的效率和巡檢工作質(zhì)量可以始終保持在較高的水平，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維不同設(shè)備和線路關(guān)鍵環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確檢查和難以發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)，并且能始終保持在較高的水平上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維不同設(shè)備線路的準(zhǔn)確檢查和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確檢查、和難以發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)，并能確保變電運(yùn)維工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。而且智能機(jī)器人還可在運(yùn)維工作中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的能力，從而避免因突發(fā)事件而帶來的一些安全隱患。

變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人在實(shí)際工作過程中，可借助紅外測(cè)溫、圖像識(shí)別及聲音識(shí)別等技術(shù)，幫助發(fā)現(xiàn)變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行過程中存在的一些問題，如充油設(shè)備存在油位異常。智能型巡檢機(jī)器人能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備運(yùn)行問題并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，甚至能連續(xù)跟蹤設(shè)備的運(yùn)行處理情況，這對(duì)變電運(yùn)維的整體運(yùn)行和維護(hù)具有極大的幫助。但智能巡檢機(jī)器人本身也屬于設(shè)備的一種，在使用過程中很可能出現(xiàn)一些問題，如設(shè)備老化、零件磨損等，相關(guān)變電運(yùn)維工作人員應(yīng)做好這些智能機(jī)器人的運(yùn)行維護(hù)工作，幫助其及時(shí)反饋信息。

1 變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)造及任務(wù)模式的設(shè)定

智能巡檢機(jī)器人在運(yùn)行過程中能夠非常智能地完成變電操作，是因?yàn)樗谶\(yùn)行過程中應(yīng)用了多種技術(shù)來幫助其行為控制更加智能化。磁力導(dǎo)航和激光導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用，有助于智能巡檢機(jī)器人能夠有更科學(xué)的巡檢路線設(shè)置。另外，整個(gè)智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)還配備了可見光攝像機(jī)、紅外線熱像儀等傳感器，可有效識(shí)別在巡檢中遇到的設(shè)備[1]，此外還包括自動(dòng)充電等。借助智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，相關(guān)人員不需對(duì)其進(jìn)行時(shí)時(shí)控制，或借助遠(yuǎn)程控制方式，幫助變電作業(yè)環(huán)境及設(shè)備的巡視檢查工作，可說是非常方便。

變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)由幾個(gè)單元組成，包括用于圖像和聲音識(shí)別的感測(cè)單元、巡檢線路識(shí)別導(dǎo)航單元、完成工單下達(dá)控制單元、為整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)提供動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)等。該傳感器主要用于輔助識(shí)別測(cè)量各種圖像、聲音、溫度、光線等，同時(shí)導(dǎo)航單元有助于完成機(jī)器人系統(tǒng)的自動(dòng)定位，還能準(zhǔn)確讀取環(huán)境的位置信息。但整個(gè)系統(tǒng)最核心的部分在于其控制單元，智能機(jī)器人在巡檢過程中通過傳感器模塊反饋回來的數(shù)據(jù)，在控制單元中進(jìn)行處理，并得到相應(yīng)的運(yùn)算指令執(zhí)行。其中傳動(dòng)裝置和供電裝置是保證智能巡檢機(jī)器人在行走過程中有足夠的電力供應(yīng)，一般變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人基本上是采用鋰電池作為動(dòng)力能源。

相關(guān)變電運(yùn)維的巡檢機(jī)器人在維護(hù)過程中，工作人員可通過控制中心向巡檢機(jī)器人發(fā)出日常巡檢作業(yè)，還可通過無人主控制室每天分發(fā)任務(wù)，在分發(fā)前，可借助于人員或系統(tǒng)對(duì)日常任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先分級(jí)篩選和自動(dòng)調(diào)整，并按所選次序公布，也可通過對(duì)緊急任務(wù)的及時(shí)判斷及時(shí)發(fā)布。在控制室中智能巡檢機(jī)器人接收到這些信息后，通過巡檢機(jī)器人自帶的設(shè)備來完成與變電運(yùn)維相關(guān)的日常工作，如機(jī)器人可通過激光傳導(dǎo)器找到該要維護(hù)的精確位置，從而借助高分辨率識(shí)別器和溫度壓力表等，實(shí)現(xiàn)智能巡檢機(jī)器人對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集和分析；然后將這些數(shù)據(jù)信息通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)合理有效地分析，并在此基礎(chǔ)上通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)合理有效地分析，從而確定現(xiàn)各臺(tái)變電設(shè)備以及溫度壓力計(jì)是否正常[2]。

2 變電運(yùn)維維護(hù)工作中智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用

2.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維過程的智能識(shí)別

巡視機(jī)器人的實(shí)質(zhì)是在對(duì)記錄的信息進(jìn)行圖像處理后，合理地處理產(chǎn)生的諸如信息中的無關(guān)因素和自然環(huán)境造成的模糊等雜質(zhì)，以加強(qiáng)智能巡檢機(jī)器人對(duì)圖片的質(zhì)量化程度，實(shí)現(xiàn)圖像的高質(zhì)量輸出。在解決了圖像質(zhì)量問題后，要針對(duì)圖像的精確匹配這一問題點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)也要自主完成對(duì)圖像的識(shí)別，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維裝置的機(jī)器人自主管理，從而完成變電運(yùn)維無人化識(shí)別工作和問題處理能力。

智能化機(jī)器人的熱缺陷甄別技術(shù)，主要是指利用紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)，完成對(duì)傳感器、變壓器等相關(guān)設(shè)備的有效檢測(cè)，以及對(duì)變電裝置的開關(guān)溫度和母線接頭的深入分析和檢查，使溫度的具體情況和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和觀察，從而結(jié)合以前的數(shù)據(jù)和安全數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，得到綜合評(píng)估的故障結(jié)果。若發(fā)現(xiàn)故障信息過程中出現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)找到異常數(shù)據(jù)的發(fā)出點(diǎn)，并進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，提示變電維修員展開修理及日常保養(yǎng)工作。

紅外線監(jiān)測(cè)系數(shù)是將所識(shí)別的圖像進(jìn)行紅外識(shí)別，巡檢智能機(jī)器人借助這類技術(shù)，可對(duì)變電運(yùn)維的工作環(huán)境和實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，并可綜合所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)裝備的安全情況和使用損壞程度進(jìn)行分析，并根據(jù)以往的歷史數(shù)據(jù)得出合理的結(jié)論，在變電運(yùn)維維修工作中，增強(qiáng)了智能巡檢機(jī)器人的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維線路的自動(dòng)化處理

和傳統(tǒng)巡檢工作模式相比較，智能巡檢模式可通過遙控機(jī)器人的機(jī)械臂或控制本地設(shè)備等手段，從而找出變電運(yùn)維的故障并進(jìn)行安全有效的解決，這是相較于傳統(tǒng)維護(hù)工作所不能達(dá)到的，并且巡檢機(jī)器人也可通過對(duì)變電運(yùn)維相關(guān)設(shè)備所發(fā)出來的聲音不同和溫度情況、進(jìn)行工作狀態(tài)的判定并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，從而進(jìn)行真實(shí)可靠的應(yīng)急處理工作，實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人的高效智能化的體現(xiàn)。此外變電運(yùn)維在引入智能巡檢機(jī)器人之后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常的巡檢工作之中，也可將設(shè)備的故障和線路問題進(jìn)行日?qǐng)?bào)表的生成和管理，從而為日后維護(hù)管理人員的工作提供更有效的數(shù)據(jù)和真實(shí)性，并且給予更有力的決策支持。

而對(duì)于巡檢機(jī)器人而言，同樣需要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，檢查各模塊是否出現(xiàn)有破損，尤其是對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)模塊的檢查，需確認(rèn)監(jiān)測(cè)頭的靈敏度可滿足實(shí)際巡檢工作的需求。在此過程中為了達(dá)到智能機(jī)器人統(tǒng)一管理的目標(biāo)，必須保證巡檢機(jī)器人可進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱，同時(shí)也要保證操作的規(guī)范性，保證管理信息的實(shí)時(shí)共享。因此應(yīng)注意兩方面的內(nèi)容，首先要保證服務(wù)器接口的規(guī)范性，服務(wù)器接口會(huì)對(duì)監(jiān)控管理系統(tǒng)產(chǎn)生質(zhì)的影響，所以只有服務(wù)器接口被標(biāo)準(zhǔn)化后，不同類型的巡檢機(jī)器人才能集中管理，另一方面也要確保服務(wù)器數(shù)據(jù)接口能夠?qū)λ峁┑姆?wù)格式進(jìn)行約束，從而規(guī)范數(shù)據(jù)接口對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)操縱。

2.3 實(shí)現(xiàn)對(duì)自身檢測(cè)問題的及時(shí)反饋

變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人在工作中可能因?yàn)槭褂脮r(shí)間或工作環(huán)境的影響出現(xiàn)多種問題。最常見的就是智能機(jī)器人無法正常開機(jī)。這種情況出現(xiàn)的原因一般分為兩種：第一是機(jī)器人電力不足，需對(duì)其進(jìn)行持續(xù)充電，一段時(shí)間之后重新開啟機(jī)器人即可；還有一種情況是機(jī)器人已完成充電但還無法正常開機(jī)，那么很明顯是機(jī)器人內(nèi)部出現(xiàn)故障了，此時(shí)須聯(lián)系機(jī)器人廠家，由其派遣技術(shù)人員來進(jìn)行維修。變電運(yùn)維智能巡檢機(jī)器人在使用過程中還可能出現(xiàn)無法自主返回進(jìn)行充電的問題。機(jī)器人在巡檢過程中出現(xiàn)電力不足的情況，正常情況下是可自動(dòng)返回充電房充電的，但機(jī)器人在故障的情況下很可能直接停留在原地直到電力耗盡自動(dòng)關(guān)機(jī)。

面對(duì)這種情況，運(yùn)維人員首先需將機(jī)器人移回充電房幫助機(jī)器人完成充電操作，等待機(jī)器人重新開機(jī)之后使用遙控控制機(jī)器人移動(dòng)到定位點(diǎn)。執(zhí)行具體操作的過程中，可使用瀏覽器打開機(jī)器人的監(jiān)控后臺(tái)，在地圖界面中尋找到機(jī)器人應(yīng)該停放的定位點(diǎn)，使用鼠標(biāo)選中該定位點(diǎn)進(jìn)行定位設(shè)置，直到頁面中的機(jī)器人圖標(biāo)變色就表明已經(jīng)定位成功了。控制機(jī)器人到達(dá)定位點(diǎn)再下達(dá)“自動(dòng)充電”的命令，機(jī)器人就可自動(dòng)返回充電房充電了。

3 變電運(yùn)維管理中機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的核心技術(shù)分析

當(dāng)前，無人值守變電站已經(jīng)成為一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。在無人值守變電站中，應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建的智能化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，能夠取代傳統(tǒng)的人工巡檢模式，盡可能的減少巡檢工作人員數(shù)數(shù)量，從而降低變電站的人力成本，這無論是對(duì)于供電企業(yè)效益的提升還是效率的提升都具有重要作用。

3.1 模式識(shí)別技術(shù)

從以往的變電運(yùn)維管理工作分析，將機(jī)器人巡檢系統(tǒng)應(yīng)用在變電運(yùn)維管理中，并無法完全確保機(jī)器人巡檢過程的精準(zhǔn)性。通過分析，認(rèn)為主要是當(dāng)前智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)還不成熟所導(dǎo)致的，比如停靠技術(shù)、運(yùn)動(dòng)技術(shù)與識(shí)別技術(shù)等。因此，機(jī)器人巡檢系統(tǒng)在變電運(yùn)維管理中應(yīng)用的核心技術(shù)之一就是模式識(shí)別技術(shù)。比如，在機(jī)器人實(shí)際巡檢過程中，倘若存在觀測(cè)距離識(shí)別精準(zhǔn)度不足的問題，那么必然會(huì)對(duì)整個(gè)巡檢過程與結(jié)果造成較大的不利影響，致使實(shí)際巡檢工作成效無法達(dá)到預(yù)期，也制約了智能化機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。面對(duì)這種現(xiàn)在，為更好的發(fā)揮機(jī)器人巡檢系統(tǒng)的作用，就需要對(duì)巡檢模式與識(shí)別算法展開更加深入的研究。

3.2 圖像識(shí)別技術(shù)

智能巡檢機(jī)器人所應(yīng)用的各類技術(shù)比較繁多，其不僅包括了圖像識(shí)別和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，還包括了安全技術(shù)等多種控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。就無軌技術(shù)而言，它通過機(jī)器人的激光系統(tǒng)從而得到地圖的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息達(dá)到基本的定位方向。從某種程度上來講，圖像識(shí)別技術(shù)這項(xiàng)技術(shù)可說是在巡檢過程中尤為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。保證該技術(shù)，當(dāng)巡檢機(jī)器人在拍照的過程中才可采集到清晰的圖像，并且也可結(jié)合人工進(jìn)行及時(shí)的觀察，從而進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)所存在的一些未能被發(fā)現(xiàn)的問題。智能訓(xùn)練機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維各儀器數(shù)據(jù)表的指針進(jìn)行有效的讀數(shù)，并且也可判斷出設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，進(jìn)行自主記錄和判斷，并對(duì)一些異常的設(shè)備狀況和儀器表讀數(shù)進(jìn)行報(bào)警和安全措施。

3.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)

從過往工作展開的實(shí)際情況來看，在變電設(shè)備運(yùn)行的過程中往往會(huì)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(huì)給變電設(shè)備的運(yùn)行埋下隱患。包括常見的溫度異常等。因此，為進(jìn)一步強(qiáng)化針對(duì)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(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮來對(duì)焦系統(tǒng)和設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控效果。

在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用中，主要是結(jié)合實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息來對(duì)曲線的變化進(jìn)行分析，從而明確曲線的變化規(guī)律[3]。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(cè)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(duì)出現(xiàn)溫度異常的位置進(jìn)行自動(dòng)鎖定并同時(shí)開展分析，以此來判定導(dǎo)致故障問題的原因。屆時(shí)，巡檢人員便可在原因數(shù)據(jù)信息的指導(dǎo)下，第一時(shí)間進(jìn)行故障處理方案的制定，加速故障問題的解決。

4 結(jié)語

總而言之，將智能巡檢機(jī)器人融入到變電運(yùn)維過程中，將能夠更好地改變傳統(tǒng)人工管理的低效性，切實(shí)通過智能檢測(cè)以及紅外線識(shí)別等方式，使得變電運(yùn)維過程中的故障能夠得到及時(shí)地識(shí)別和處理。而在發(fā)揮線路檢測(cè)作用的基礎(chǔ)上，機(jī)器人還能實(shí)現(xiàn)對(duì)自身系統(tǒng)性能的反饋，以此使得檢修工作開展的實(shí)效性得到提升。借助智能巡檢機(jī)器人將能夠最大限度上實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的檢測(cè)和維護(hù)，進(jìn)而為提升線路運(yùn)行的整體穩(wěn)定性奠定良好基礎(chǔ)。