應(yīng)用人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人的分析

姚偉

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪通海供電局，云南 玉溪 652700）

0 前言

配電網(wǎng)是日常安全穩(wěn)定運(yùn)行與不停電是保障安全運(yùn)行的關(guān)鍵。為滿(mǎn)足作業(yè)安全和供電可靠性要求，需要在當(dāng)前人工帶電作業(yè)技術(shù)實(shí)踐工作基礎(chǔ)之上，不斷創(chuàng)新引用新技術(shù)。應(yīng)用配電網(wǎng)人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人是有效降低配電網(wǎng)帶電作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提升供電企業(yè)供電可靠性的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)手段。

1 帶電作業(yè)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀

某縣供電局帶電作業(yè)強(qiáng)度大，且安全風(fēng)險(xiǎn)壓力較大，隨著供電可靠性持續(xù)提升的要求，帶電作業(yè)量值年年攀升，該局帶電作業(yè)人員需求量越來(lái)越大，帶電人員缺口較大，供電企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本增加；且?guī)щ娮鳂I(yè)人員資格取得周期和難度較高，很難短時(shí)間增加具備帶電作業(yè)資格人員；需要解決以上人工帶電作業(yè)問(wèn)題。

2 應(yīng)用實(shí)例

目前，全國(guó)較多省市供電企業(yè)已經(jīng)在引用一種叫做人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人代替人工開(kāi)展了配網(wǎng)帶電作業(yè)，并取得很好效果.

1）配網(wǎng)帶電作業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)，只要站在地面上隔著屏幕進(jìn)行遙控指揮。經(jīng)過(guò)3年的不斷探索、創(chuàng)新，機(jī)器人迭代至第四代，大大減輕了一線(xiàn)電工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提供了更加安全的作業(yè)環(huán)境。

2）供電公司城區(qū)供電中心首次引進(jìn)帶電作業(yè)機(jī)器人，并應(yīng)用于配電網(wǎng)帶電接引、線(xiàn)路斷引等多項(xiàng)配電網(wǎng)帶電常規(guī)作業(yè)中。通過(guò)平板電腦發(fā)出作業(yè)指令，帶電作業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)確斷開(kāi)引線(xiàn)，精準(zhǔn)高效地完成此次斷引流線(xiàn)作業(yè)，作業(yè)全程由智能帶電作業(yè)機(jī)器人自主完成，無(wú)須作業(yè)人員登高配合作業(yè)。帶電機(jī)器人能夠替代人工高處作業(yè)、近電作業(yè)等，不僅具有可靠的絕緣安全防護(hù)，還能節(jié)省工作時(shí)間。

3 智能帶電作業(yè)機(jī)器人功能

配電網(wǎng)人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人是適用目前安全、可靠、省力要求而研發(fā)的配電系統(tǒng)帶電維護(hù)和搶修的專(zhuān)用設(shè)備。它可以代替人工完成目前開(kāi)展的常規(guī)帶電作業(yè)任務(wù)：包括帶電斷線(xiàn)、帶電接線(xiàn)、帶電更換引流線(xiàn)、帶電更換跌落式熔斷器、帶電更換絕緣子、帶電修補(bǔ)導(dǎo)線(xiàn)等。經(jīng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，它滿(mǎn)足10 kV 高壓帶電作業(yè)的絕緣要求，可以完成10 kV 人工帶電作業(yè)的主要工作。

該帶電作業(yè)機(jī)器人由機(jī)械臂、激光建模、斗位姿跟蹤等六大系統(tǒng)組成，具有智能化、安全可靠、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。它依托智能感知、智能規(guī)劃、絕緣與電磁兼容等人工智能技術(shù)，在保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，保障作業(yè)人員人身安全，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率和精度。

地面操作人員只需要通過(guò)附帶的激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)周?chē)鳂I(yè)環(huán)境進(jìn)行采樣，獲取當(dāng)前環(huán)境在機(jī)器人坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，點(diǎn)一點(diǎn)平板電腦，機(jī)器人就可以自主完成設(shè)置好的工作。

這個(gè)搭載了帶電作業(yè)“手臂”、智能感知系統(tǒng)等模塊的人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人，可以自主進(jìn)行配電線(xiàn)路作業(yè)點(diǎn)掃描、移動(dòng)定位，像目前帶電作業(yè)人員一樣進(jìn)行帶電作業(yè)項(xiàng)目，包括裝、拆絕緣遮蔽、斷、接分支線(xiàn)路引（流）線(xiàn)、斷、接跌落式熔斷器引（流）線(xiàn)、電線(xiàn)絕緣皮剝離、引流線(xiàn)搭接等常規(guī)帶電作業(yè)。

這種帶電作業(yè)機(jī)器人相比人工帶電作業(yè)方式，最直接的變化好處就是，可由目前2 人在絕緣斗臂車(chē)高空接觸導(dǎo)線(xiàn)作業(yè)，變?yōu)樵O(shè)置1 個(gè)智能機(jī)器人在絕緣斗臂車(chē)高空中接觸導(dǎo)線(xiàn)作業(yè)，只需1 人在地面控制平板電腦輔助操控機(jī)器人。由機(jī)器人代替人員接觸帶電導(dǎo)線(xiàn)操作，工作人員無(wú)需再接觸高壓線(xiàn)，不再有觸電和高空墜落風(fēng)險(xiǎn)，不僅保證了工作人員的人身安全，而且降低勞動(dòng)強(qiáng)度，可提高工作效率和操作的規(guī)范性。另外，還可以做到全天候帶電作業(yè)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，智能機(jī)器人代替人工操作可以提高130%的工作效率。

這種帶電作業(yè)機(jī)器人由于本身的機(jī)器壁是絕緣材料做成的，避免了同時(shí)接觸不同相導(dǎo)線(xiàn)串接短路問(wèn)題，大大降低帶電作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

此外，在酷暑或嚴(yán)寒天氣狀態(tài)下，這種帶電作業(yè)機(jī)器人也可開(kāi)展帶電作業(yè)，有效彌補(bǔ)了目前人工帶電作業(yè)由于特殊天氣不具備開(kāi)展帶電作業(yè)的“缺點(diǎn)”。

4 人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)

4.1 人工智能技術(shù)

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫(xiě)為AI。它是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類(lèi)智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。人工智能從誕生以來(lái)，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大. 人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，得到了愈加廣泛的重視，并在機(jī)器人，經(jīng)濟(jì)政治決策，控制系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

4.2 AR和VR技術(shù)

AR 和VR 是兩種不同的虛擬技術(shù)，AR（Augmented Reality）是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是虛擬數(shù)字畫(huà)面和裸眼現(xiàn)實(shí)畫(huà)面的結(jié)合，VR（Virtual Reality）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，由純虛擬數(shù)字畫(huà)面構(gòu)成。

VR 通俗來(lái)說(shuō)指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也是人工環(huán)境的表現(xiàn)。這種技術(shù)可以通過(guò)電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，從而使使用者感到視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)方面的模擬，仿佛身臨其間一般。那么VR 和AR 區(qū)別是什么呢?

1）含義區(qū)別：VR 指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是通過(guò)電腦創(chuàng)造一個(gè)虛擬世界，使用者在這個(gè)虛擬世界里可以感到視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)方面的模擬。而AR 指的是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是將虛擬信息與真實(shí)世界巧妙融合，在現(xiàn)實(shí)的技術(shù)上進(jìn)一步增強(qiáng)。

2）運(yùn)用技術(shù)不同：VR 運(yùn)用的技術(shù)包括仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，是這些技術(shù)的集合。而AR 運(yùn)用的技術(shù)包括多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、多傳感器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊(cè)、場(chǎng)景融合等。

3）功能不同：VR 即使存在多種感知，比如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，使用者能夠完完全全沉浸在虛擬世界中，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。而AR技術(shù)必須通過(guò)與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，它不能進(jìn)行人機(jī)交換，智能性比較低，而且建立在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，無(wú)法忘記現(xiàn)實(shí)。

VR 和AR 區(qū)別在于VR 需要用一個(gè)不透明的頭戴設(shè)備完成虛擬世界里的沉浸體驗(yàn)，而 AR需要清晰的頭戴設(shè)備看清真實(shí)世界和重疊在上面的信息和圖像，VR 是AR 的子集，兩者也都是基于通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)世界提出的概念。

以上技術(shù)運(yùn)用于帶電作業(yè)機(jī)器人，將使帶電作業(yè)機(jī)器人具有人一樣的思維意識(shí)，在接受地面操作人員下達(dá)指令后，將會(huì)按照“規(guī)定程序”去完成人工帶電作業(yè)一樣的行為，且其動(dòng)作更加規(guī)范。

5 智能帶電作業(yè)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)

1）人工智能機(jī)器人比起人力登高帶電作業(yè)，可以減少觸電風(fēng)險(xiǎn)。帶電作業(yè)機(jī)器人由于本身的機(jī)器壁是絕緣材料做成的，避免了同時(shí)接觸不同相導(dǎo)線(xiàn)串接短路問(wèn)題，大大降低帶電作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)；

2）避免人員高空墜落風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)需2 人在絕緣斗臂車(chē)高空接觸導(dǎo)線(xiàn)作業(yè)，變?yōu)樵O(shè)置1 個(gè)智能機(jī)器人在絕緣斗臂車(chē)高空中接觸導(dǎo)線(xiàn)作業(yè)，只需1 人在地面控制平板電腦輔助操控機(jī)器人，不再存在人員高空作業(yè)，也就不存在人員高墜風(fēng)險(xiǎn)；

3）節(jié)省人力，可同時(shí)操作另外智能帶電作業(yè)點(diǎn)，滿(mǎn)足了同一時(shí)間段同時(shí)開(kāi)展帶電作業(yè)的需求；

4）在酷暑或嚴(yán)寒天氣狀態(tài)下，智能帶電作業(yè)機(jī)器人也可開(kāi)展帶電作業(yè)，有效彌補(bǔ)了目前人工帶電作業(yè)由于特殊天氣不具備開(kāi)展帶電作業(yè)的“缺點(diǎn)”。

5）智能帶電作業(yè)機(jī)器人還可以做到全天候帶電作業(yè)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，智能機(jī)器人代替人工操作可以提高130% 的工作效率。這種人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人還可以參與拆除和搭接導(dǎo)線(xiàn)、接地掛環(huán)、驅(qū)鳥(niǎo)器安裝等工作，智能化程度高，適用范圍也會(huì)隨著帶電作業(yè)水平的提升逐步擴(kuò)大。

綜上所述，人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人較之目前的人工帶電作業(yè)優(yōu)勢(shì)較明顯。

6 結(jié)束語(yǔ)

“十二五”以來(lái)我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，目前基礎(chǔ)設(shè)施投資高峰已基本結(jié)束，投資重點(diǎn)從“基礎(chǔ)建設(shè)”轉(zhuǎn)向“電網(wǎng)運(yùn)維”。而在電網(wǎng)運(yùn)維環(huán)節(jié)，隨著用戶(hù)對(duì)供電可靠性要求的提高，如何在不間斷供電前提下處理電網(wǎng)故障，提升供電可靠性成為供電企業(yè)的挑戰(zhàn)，而提升供電可靠性與人工帶電作業(yè)安全性的矛盾始終存在。要解決這個(gè)矛盾，最好是從帶電作業(yè)工器具上著手，如果引用人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行帶電作業(yè)是解決這一矛盾的切實(shí)可行方法，因此，應(yīng)用具有較高智能化水平的帶電作業(yè)機(jī)器人完成帶電作業(yè)工作是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

作為還未應(yīng)用人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人的地區(qū)供電單位，可以結(jié)合自身實(shí)際與比較大規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)合作引用人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人。推廣引用配電網(wǎng)人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人是供電企業(yè)必然的趨勢(shì)。隨著機(jī)器人技術(shù)，包括柔性機(jī)器臂、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)的快速發(fā)展，給人工智能帶電作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)帶來(lái)了新的技術(shù)手段，開(kāi)始真正將帶電作業(yè)機(jī)器人推向?qū)嵱没?/p>