摘 要：變電站是整個電網(wǎng)的主要樞紐，為了確保變電站電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，需要對變電站進(jìn)行定期巡視。智能機(jī)器人在變電站的應(yīng)用，有效減輕了人工巡檢的負(fù)擔(dān)，彌補(bǔ)了人工巡檢的不足。傳統(tǒng)的智能機(jī)器人導(dǎo)航定位方法大多采用磁導(dǎo)航，但磁導(dǎo)航系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)器人跑離既定軌道的現(xiàn)象，不利于變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)有著厘米級的精度、不受天氣限制等優(yōu)點(diǎn)，因此，文章變電站智能機(jī)器人尋跡方法上采用GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)，具體的研究方法如下。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；導(dǎo)航定位；變電站；智能機(jī)器人；尋跡方法

前言

文章對GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上研究變電站智能機(jī)器人尋跡方法，主要目的在于提高智能機(jī)器人運(yùn)行的可靠性，以此保障變電站電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，同時提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 變電站智能機(jī)器人傳統(tǒng)磁導(dǎo)航尋跡方法

導(dǎo)航定位系統(tǒng)是變電站智能機(jī)器人的重要部分，直接關(guān)系到智能機(jī)器人的自主運(yùn)行，智能機(jī)器人在獲取到相關(guān)的信息后會進(jìn)行直行、拐彎以及停止等動作，而導(dǎo)航便是提供給智能機(jī)器人既定路線信息的重要設(shè)備。目前，智能機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)大多使用的是磁導(dǎo)航方法，此方法從上世紀(jì)70年代起就已廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)，在智能機(jī)器人應(yīng)用的過程中，主要依靠磁條和RFID技術(shù)，其基礎(chǔ)硬件磁軌道的鋪設(shè)主要有以下幾種方式：新修道路與原有道路需要鋪設(shè)熱縮管磁條、電纜蓋板上鋪設(shè)ABS磁條、轉(zhuǎn)彎處用AGV磁帶鋪設(shè)。傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航尋跡方法在建設(shè)初期工程量較大、成本相對較高，且智能機(jī)器人后期的改造以及維護(hù)也很困難，在變電站應(yīng)用現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)智能機(jī)器人跑離既定軌道的現(xiàn)象，這說明磁導(dǎo)航尋跡方法在運(yùn)行過程中精度不高，可靠性低，嚴(yán)重影響了智能機(jī)器人的正常運(yùn)作。

2 GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)

GPS全球定位系統(tǒng)能實(shí)時提供全球任意位置，現(xiàn)如今被廣泛應(yīng)用于軍事、民用等領(lǐng)域，其原理是對衛(wèi)星發(fā)出的偽距信號，采用GPS接收機(jī)對信號進(jìn)行解碼，然后計算出地球上的絕對位置，從而獲得定位信息。一般來說，GPS定位系統(tǒng)可以分為單點(diǎn)以及差分定位兩種方式。單點(diǎn)定位會受到衛(wèi)星、大氣傳播延遲等因素的影響，定位精度不高。差分定位又包括偽距以及載波相位實(shí)時動態(tài)差分（GPS-RTK）定位，其中GPS-RTK導(dǎo)航定位的技術(shù)原理是，實(shí)時處理兩臺接收機(jī)載波相位觀測量的差分方法，兩臺接收機(jī)分別為基準(zhǔn)站和移動站，基準(zhǔn)站采集載波相位發(fā)給移動站計算坐標(biāo)，此方法能有效提高定位精度，定位精度可達(dá)厘米級，且不受惡劣天氣的干擾。

GPS-RTK技術(shù)即實(shí)時動態(tài)差分導(dǎo)航定位技術(shù)，由于其定位精度高，可靠性高，長期運(yùn)行穩(wěn)定性好，目前已經(jīng)有應(yīng)用于智能駕考系統(tǒng)的成功案例，在未來應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，它可以進(jìn)行海空導(dǎo)航、車輛引行及精密定位等，將GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)與電子地圖相結(jié)合，可用于對各種車輛、飛行器等的調(diào)度和監(jiān)控。

因此，在變電站智能機(jī)器人尋跡方法的研究過程中，可以充分利用GPS-RTK導(dǎo)航定位技術(shù)，確定智能機(jī)器人在變電站中的具體位置，對巡檢道路進(jìn)行識別，且自主尋跡行走，完成變電站的巡檢工作。

3 GPS-RTK導(dǎo)航定位尋跡方法研究

3.1 硬件支撐

實(shí)時動態(tài)差分導(dǎo)航定位方法，需要兩臺GPS信號接收機(jī)作為硬件基礎(chǔ)，分別為基準(zhǔn)站和移動站，基準(zhǔn)站可以架設(shè)在變電站主控樓樓頂，移動站安裝于智能機(jī)器人內(nèi)部。GPS-RTK導(dǎo)航定位系統(tǒng)中的基準(zhǔn)站將采集的載波相位發(fā)送給移動站，移動站在收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)后才能進(jìn)入差分定位狀態(tài)，因此，基準(zhǔn)站需要使用串口將定時發(fā)送的改正數(shù)通過無線的方式發(fā)送給移動站，移動站通過串口收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)即進(jìn)入差分定位狀態(tài)，然后，移動站根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站改正數(shù)解算出以經(jīng)緯度表示的坐標(biāo)系。

3.2 數(shù)據(jù)采集

對于智能機(jī)器人來說，變電站的巡檢路線是固定的，在選取最佳路徑之后，需要對巡檢道路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于智能機(jī)器人進(jìn)行路徑判斷。相比較磁導(dǎo)航方法中的磁導(dǎo)軌單一路線，GPS-RTK方法所采集的數(shù)據(jù)是針對整條巡檢道路的，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括道路兩側(cè)邊緣的定點(diǎn)坐標(biāo)位置，智能機(jī)器人可以在定點(diǎn)范圍以內(nèi)寬闊的巡檢道路上任意行進(jìn)，且精度可達(dá)厘米級，有效避免了跑離既定軌道的現(xiàn)象。

3.3 軟件服務(wù)

在智能機(jī)器人監(jiān)控后臺，使用功能軟件進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對智能機(jī)器人的導(dǎo)航定位、控制等功能，包括設(shè)定最佳巡檢路徑，比較實(shí)時定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，判斷是否在巡檢道路內(nèi)，設(shè)定靠近巡檢道路邊緣距離的報警值，設(shè)定多條正常行進(jìn)的既定軌道，設(shè)定跑離巡檢道路時返回最佳路徑的動態(tài)參數(shù)，設(shè)定路徑自適應(yīng)功能等，有了更完善的軟件服務(wù)，智能機(jī)器人的工作將更加順暢。

3.4 變電站電子地圖

在智能機(jī)器人監(jiān)控后臺添加“變電站電子地圖”的功能應(yīng)用，使用軟件程序固化智能機(jī)器人的運(yùn)動軌道，讓智能機(jī)器人按照設(shè)定的軌道開展工作，當(dāng)行駛靠近道路邊緣時立即報警并調(diào)整方向，駛離既定路線時找回最佳路徑，路徑和運(yùn)動軌跡通過地圖的形式展示開來。變電站電子地圖最大的優(yōu)勢是可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)的軌跡跟蹤，智能機(jī)器人的位置一目了然，其軌跡在電子地圖上可以得到更簡單明了的顯示，且可以通過軟件調(diào)取高精度的位置坐標(biāo)信息，提高了工作效率。

4 推廣應(yīng)用前景

變電站一二次設(shè)備的安全可靠運(yùn)行是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，巡檢是一項保證變電站正常運(yùn)作的重要工作，智能機(jī)器人巡檢彌補(bǔ)了許多運(yùn)行人員巡檢的不足，但傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航尋跡方法經(jīng)常出現(xiàn)跑離既定軌道的問題，一旦出現(xiàn)問題，就需要專業(yè)維護(hù)，這就給工作人員增加了工作量。

伴隨電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站的數(shù)量逐年增加，其中電壓等級較高的變電站多數(shù)配置了智能機(jī)器人，GPS-RTK導(dǎo)航定位尋跡方法有望在廣大配備智能機(jī)器人的變電站推廣應(yīng)用，一方面，可以解決跑離既定軌道的問題，另一方面，可以減小維護(hù)量，節(jié)約建設(shè)成本，還可以提高智能機(jī)器人工作的可靠性。新技術(shù)的推廣應(yīng)用必將帶來巨大的效益，可謂前景廣闊。

5 結(jié)束語

綜上所述，相對于傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航尋跡方法來說，基于GPS-RTK導(dǎo)航定位的智能機(jī)器人尋跡方法技術(shù)成熟，精度更高，尋跡更精確，運(yùn)動半徑更大，靈敏度更高，具有較高的應(yīng)用價值，可以解決傳統(tǒng)方法出現(xiàn)的問題，有效提高智能機(jī)器人運(yùn)行的可靠性，保障變電站一二次設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]謝黎明，姚曉燕，李廣民，等.GPS定位系統(tǒng)在管線巡檢中的應(yīng)用研究[J].新技術(shù)新工藝，2010，16（3）：27-28.

[2]姚曉燕.巡線機(jī)器人GPS網(wǎng)絡(luò)RTK定位系統(tǒng)在線路巡檢中的應(yīng)用研究[D].蘭州理工大學(xué)，2010，22（9）：111-112.

[3]鄔小華.GPS在室外地圖構(gòu)建上的應(yīng)用探析[J].城市建設(shè)，2012，17（22）：67-68.

[4]郎咸龍.GPS-RTK技術(shù)在鐵路測量中的應(yīng)用與研究[J].科技視界，2014，22（10）：336-336.

[5]鄭毅.GPS在移動機(jī)器人定位系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].南京理工大學(xué)，2011，16（33）：147-148.

作者簡介：羅宏波（1989-），男，云南大理人，本科學(xué)歷，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)，助理工程師。