智能机器人巡检系统在变电站中的应用

摘 要：现如今，我国的社会经济不断发展，科学技术也发展的越来越迅猛，各行各业都已经逐渐在实际的生产以及经营过程中采用智能机器人来进行实际运作，而智能机器人的巡检系统在变电站当中的科学合理应用，不仅能够打破传统人工巡检的局限性，而且能够取得良好的应用效果，文章对智能机器人的巡检系统在变电站当中实际应用进行详细的分析。

关键词：智能机器人；巡检系统；变电站；应用

当前，在计算机网络的迅猛发展影响下，各行各业的智能化已经逐渐普遍起来，特别是现代化的一些超高压、特高压输变电系统工程已经逐渐向多元化的方向发展，而对于这些新技术，传统的运行模式以及维护操作方法都不能够满足其自身的需求，并且传统的操作方式在面临当前现代化的设备和操作的时候，其自身也面临着相对应的挑战。比如设备部件的数量比较多、其中相互交联的关系比较复杂，而在这种形势下，如何有效的运行高压电网等等，而利用新型的技术和方式不仅能够有效的提高输电效率，而且能够减少变电站工作人员对其进行维护的负担，能够切实有效的保证设备的正常安全运行。传统的变电站巡检方式已经逐渐“过时”，而智能机器人的巡检系统应用，不仅能够降低人工巡检的局限性和误差，而且能够通过智能机器人的一系列技术，详细的对变电站进行严格的检查和监督，从而保证变电站的长期稳定发展。

1 国内外变电站巡检技术分析

传统的变电站巡检一般都是通过人工来完成的，利用工作人员的感官器官以及配备一些比较精密的仪器等等，来对变电设备进行详细的检查和巡视，这种传统的巡检方式不仅导致工作人员的劳动强度过大，而且对质量的检测很容易出现分散的情况，找不到准确出现问题的原因。而现如今，在科学技术以及网络社会不断发展的影响下，计算机技术以及微机监控技术在变电站当中越来越被广泛的利用，特别是巡检机器人利用其自身独有的系统以及特点，不仅不会受到天气以及环境的一些外在因素影响，而且能够缩减值班人数，对其进行设定之后，机器人就会自己执行巡检任务，这样能够有效保证设备的安全运行，并且最大限度的减少设备的事故发生率。而在变电站当中使用的智能机器人，一般都属于特种的机器人，在对其进行研究的过程中，可以发现，国际上对这种特种机器人已经形成了独有的研究领域，机器人在电力系统当中的实际应用，主要集中在电力设备方面，其中包括一些线路、变压器以及发电设备等等，对这些设备进行日常了检测、维护以及检修工作。在对机器人研究的过程中，不难发现，国内外对机器人的研究以及实际投入到使用当中的机器人主要包括变电站的设备巡检机器人、高压带电作业的机器人、核电站作业的机器人等等，而在对其进行不断的探索和研究的过程中，我国的变电站机器人巡检已经逐渐取得了很有效的研究成果，在变电站的应用中也取得了非常良好的效果[1]。

2 变电站巡检机器人的系统设计以及功能

机器人在实际的巡检系统应用过程中，一般都是采用分层式的控制结构，主要分成两层结构，其中包括基站的控制系统层以及移动站系统层，其具体如图1所示。

2.1 基站控制系统层

2.1.1 机器人遥控。在机器人的实际应用过程中，可以利用遥控来对机器人进行远程的控制，对于机器人的行驶或者是摄像机调焦等一系列的操作，都可以利用机器人遥控来实现，主要是利用键盘或者是鼠标来完成。

2.1.2 自动巡视。智能机器人的巡检系统在实际的运用过程中，能够实现机器人的自动巡视，操作人员可以设定相对应的巡视时间，机器人便会自动的开始巡视任务，在自动巡视的过程中，机器人主要执行的任务包括自动云台动作、自动摄像机调焦、自动红外热像仪的操作以及自主充电和红外数据的采集等等[2]。

2.1.3 实时图像数据监控。智能机器人的巡检系统当中可以对可见光摄像机以及红外热像仪进行实时的视频显示，主要是为了能够更好的配合遥控以及自动巡检的功能，这样能够实现操作人员在后台对其进行巡视和监督，方便检测数据的详细记录。

2.1.4 机器人状态信息显示。在实际的应用过程中，可以实时的对机器人的内部状态信息进行有效的后台显示和监督，能够通过这些信息的反馈，及时的了解到机器人的实际运行状态，不仅能够方便对机器人的巡检控制，而且能够通过电子地图上的位置显示，轻而易举的找到机器人的实际位置所在点。

2.1.5 数据储存与分析。在机器人的实际运行过程中，通过电子地图信息、任务管理信息以及工作系统当中的信息等等，详细的数据都记录在数据库当中，机器人在实际运行过程中产生的一些巡视进行详细的记录和数据分析，这样不仅能够方便日后的查询，而且能够对日后的数据分析提供良好的支持。

2.1.6 设备历史温度分析。在变电站智能机器人巡检系统的实际应用过程中，设备的历史温度变化趋势能够发生一定的变化，可以与其他同类型的机器人进行温度的比较，特别是对于设备的负荷或者是设备的温度等等，都能够对其进行详细的分析，为日后的设备检修和维护提供一定的数据支持。

2.2 移动站系统层

2.2.1 主控计算机系统。在智能机器人的实际应用过程中，少不了主控计算机系统的应用，主控计算机系统程度主要是采用WinCE嵌入式对其实时全方位、多功能的操作，由C++面向对象来进行语言的开发编程，其自身的主要目的是为了能够负责导航的定位信息的采集以及处理等等。而在实际的操作过程中，根据监控主站下达的控制命令，不仅能够对机器人的详细运动轨迹形成一种良好的控制，而且能够有效的控制和检测机器人的传感器，这样能够方便其自身对数据进行检测、采集以及上传等等，并且能够将机器人自身的状态信息也一并上传记录[3]。

2.2.2 导航定位系统。导航定位系统主要是由导航传感器和定位传感器两个部分两组成的，导航传感器主要是磁导航传感器，能够切实有效的跟踪地面之前铺设的相关磁导航运行轨迹，来最终实现导航的定位；而定位传感器主要是采用RFID的定位传感器来进行实际的操作，能够切实有效的为机器人提供定位、停靠以及其他的位置信息。

2.2.3 运动控制系统。运动控制系统是移动站系统层当中必不可少的一部分，可以直接对机器人的行驶机构、驱动电机以及运动控制器等等设备形成切实有效的控制，从而掌握和实现对机器人的运动控制。

2.2.4 动力系统。动力系统主要包括电池、电源管理器等等，主要是为了能够长久的为机器人提供能够运行的基础能力，而动力系统主要是为了能够实现电池的合理分配和管理等等。

2.2.5 检测采集系统。在移动站系统层当中的检测采集系统主要是为了能够给摄像机或者是红外热像仪等设备提供一定的数据采集以及传输，而在实际的操作过程中，通过基站系统的监控计算机以及移动站系统的主控计算机，两者之间相互配合和协调，能够对云台、摄像机等等设备进行实际的控制，从而实现对数据的采集和传输等等[4]。

3 智能机器人巡检系统的实际应用

为了能够从根本上促进电力系统变电站的巡检工作，从根本上减轻工作人员的工作压力，现如今，不仅越来越多的尝试利用智能机器人来实行巡检的工作，而且相配和的融入了一些全新的技术，相互配合，能够最大限度的保证变电站的巡检工作取得最大的成效。

3.1 三维电子地图技术

在智能机器人的巡检系统应用过程中，还融入了其他的全新技术来配合使用，利用三维虚拟现实技术，能够对变电站进行实际规模的建造，三维电子地图技术的应用，能够有效的代替二维平面地图的局限性，不仅能够让后台操作人员有身临其境的感觉，而且能够更加确切的对巡检的位置加以确定，其实际的应用效果如图2所示。

3.2 实时数据曲线分析技术

在实际的操作过程中，设备的温度会在其自身的负荷变化下而产生相对应的变化和影响，单纯的温度变化趋势不仅不能够切实有效的体现设备由于老化或者是一些缺陷的问题，而如果与设备的实际运行负荷有一定的关联，则需要通过两跳曲线的变化来对其进行详细的分析，这样就能够明显的对其进行深入的判断，判断是否是负荷的变化从而引起温度的变化，或者是由于设备自身的老化或者是设备的一些缺陷问题而造成的。所以在机器人的实际巡检过程中，其自身巡检测温报告，要与变电站的运行管理MIS系统进行有效的关联，这样能够在保证机器人的实际巡检过程中，通过便点运行管理系统，能够及时的发现数据的异常现象以及实现查询功能的最大化作用等等，这样能够从根本上提高巡检数据的质量和水平，从而有效的提高变电站的整体巡检管理水平。

3.3 模式识别技术

在实际的操作过程中，机器人不可能实现每一次都准确无误的对准目标，而能够造成这种现象的原因有很多，其中包括运动控制的精度、导航停靠精度的限制等等；不仅如此，由于观测距离的不同，导致在实际的检测过程中，一次检测可能会检测到多个设备，对于检测结果就会产生直接的影响，导致数据的不准确。而在这种形势下，通过模式识别的算法，在配合机器人的检测位置，不仅能够有效的对目标设备进行分辨和定位，而且能够从根本上保证检测数据的准确性和可用性，这样能够方便及时的对设备的实际运行状况提供良好的数据支持和信息支持。

4 智能机器人巡检系统的优缺点分析

4.1 优点

在智能机器人巡检系统在变电站的实际应用之后，特别是在一些高温或者是特殊雷雨天气，巡视任务尤其的复杂和繁重，而利用智能机器人不仅能够最大限度的减轻巡视人员自身的劳动强度，而且能够让其在比较恶劣的天气代替人工来进行和完成巡视巡检的工作。另外，电力系统设备的缺陷检修以及设备的日常检查等等，现如今仍然采用的是人工化的巡检方式，对一些能够对电力系统安全产生影响的因素，其中包括一些电力线路的缺陷、断路器的气体泄露等等，都需要巡检人员进行详细的检查并且进行主观的描述和记录，而由于检测人员的变化导致记录的方式和语言也大有不同，对故障的实际分类以及分析都造成了一定的阻碍影响，而采用机器人来对其进行巡检，就能够切实有效的实现标准化、统一化的数据处理和分析方式，从而提升变电站的整体巡检水平。

4.2 缺点

变电站智能机器人巡检系统的实际应用，还仍然存在很多需要深入研究和开发的地方，特别是在导航的方式上，虽然当前大多数都会采用磁轨道导航，但是这样就会导致机器人的巡检路径被规划，限制了机器人的巡检轨迹，导致实际的被检测目标没有办法对其进行全面有效的检测。机器人的巡检系统在开发应用的过程中，需要不断的探索一种全新的方式，能够为变电站提供一定的设备运行和维护方式，这样不仅能够有效的减轻运行人员自身的劳动强度，而且能够有效的代替人工巡检来进行巡检任务，所以智能机器人巡检系统在变电站中的应用仍然还有许多方面有待开发。

5 结束语

电力系统不仅其自身的结构非常复杂，而且其自身的安全合理运行能够直接对人们的日常生活产生一定影响，所以在这种形势下，智能机器人的应用，不仅能够优化传统的变电站巡检任务，而且能够利用现代技术对实际的设备以及现场进行详细的检测和控制，机器人的合理应用，能够最大限度的减少人为劳动力，而且能够实现变电站巡检任务的统一化和标准化。

参考文献

[1]王海亭，俞发晖.750kV官亭变电站综合自动化系统的现场检验探析[J].电网与清洁能源，2010（01）.

[2]鲁守银，苏建军.机器人在变电站设备巡检中的应用[J].机器人技术与应用，2010（05）.

[3]鲁守银，等.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化，2010（30）.

[4]沈洋，等.无人值班变中站远方监控系统的设计和应用[J].电力系统自动化，2010（28）.

作者简介：艾春雨（1976-），男，河南许昌，本科，许继电气股份有限公司，工程师。