摘要：隨著我國智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)也都在向這一方向延伸。智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)采用的智能機(jī)器人由多傳感器融合技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)、導(dǎo)航與行為規(guī)劃技術(shù)、安防技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等多種現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)集成應(yīng)用，其在變電站中的實(shí)際應(yīng)用，將逐漸取代運(yùn)行人員完成變電設(shè)備的日常巡視、紅外測溫、操作前后設(shè)備狀態(tài)檢查等工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡視工作的無紙化和信息化，提高設(shè)備巡視的工作效率和質(zhì)量，降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工作風(fēng)險(xiǎn)，提升變電站智能化水平，為變電站無人值守提供更先進(jìn)的技術(shù)支撐平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人;巡檢系統(tǒng);安全性;應(yīng)用性

引言

電力智能巡檢機(jī)器人的使用，能夠在一定工作范圍內(nèi)代替人工巡檢，解放人力資源，提升巡檢安全性，提高巡檢作業(yè)自動(dòng)化與智能化程度，且電力智能巡檢機(jī)器人有效地避免了因巡檢人員專業(yè)素養(yǎng)不強(qiáng)而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)防、解決電網(wǎng)與電力設(shè)備運(yùn)行故障的問題。

1.概述

智能巡檢機(jī)器人是在智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將識(shí)別傳感系統(tǒng)以及計(jì)算和信息處理系統(tǒng)等進(jìn)行結(jié)合，為機(jī)器人提供更多的功能，使其能夠憑借探測設(shè)備，對(duì)變電站的實(shí)際情況進(jìn)行測量，并對(duì)所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，找出運(yùn)行不合理或故障問題，并結(jié)合故障情況給出分析報(bào)告，以幫助維修人員及時(shí)維護(hù)管理。在使用人工對(duì)變電站進(jìn)行巡檢時(shí)，一方面，成本消耗相對(duì)較大，人工檢修過程中存在一定的危險(xiǎn)性，而且人工巡檢時(shí)間相對(duì)有限，新能源場站多實(shí)行集控管理，少人或無人值守，想要實(shí)現(xiàn)全天性的巡檢，需配置大量運(yùn)維人員，成本消耗較大;另一方面，人工巡檢的精確度難以保障，有豐富經(jīng)驗(yàn)的巡檢人員能夠發(fā)現(xiàn)并判斷潛在安全隱患，而新員工或者缺乏足夠經(jīng)驗(yàn)的人員只能憑借檢查設(shè)備，發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的故障，維修效率較低，可能發(fā)生巡檢維修不及時(shí)的問題。另外，工作人員在長時(shí)間的巡檢工作中，精力會(huì)不斷下降，從而無法保證巡檢的精準(zhǔn)度。通過使用智能巡檢機(jī)器人，能夠簡化巡檢過程，由人工或者智能程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行控制，使用傳感器，使其通過不同方式探測變電站中設(shè)備的情況和變化趨勢，有利于提高檢測精準(zhǔn)度，并且機(jī)器人能夠保持24 h不間斷的巡檢，避免發(fā)生檢測疲勞的情況，從而有效提升巡檢的安全性和可靠性。

2.安全性與應(yīng)用性

2.1機(jī)器人避障

機(jī)器人避障行為可分為停障和繞障兩種方式。停障是指當(dāng)機(jī)器人探測到行進(jìn)路線上一定距離內(nèi)有障礙物阻擋時(shí)，機(jī)器人發(fā)出并執(zhí)行減速制動(dòng)指令，待障礙物清除后繼續(xù)行進(jìn);繞障是指巡檢機(jī)器人嘗試直接繞過障礙物而繼續(xù)行進(jìn)的避障方式。障礙物通?？煞譃殪o止障礙和移動(dòng)障礙兩種。躲避靜止障礙可通過人工場勢法來實(shí)現(xiàn)，在勢場中障礙物對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生斥力，距離越近，斥力越大;目標(biāo)點(diǎn)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生引力，引力與斥力相反，距離越近，引力越小，當(dāng)機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)引力為零。通過設(shè)置最小安全距離來計(jì)算斥力、引力和合力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障。在移動(dòng)情況下，常見的障礙物與機(jī)器人存在相遇和穿越行為。相遇行為是面對(duì)面的運(yùn)動(dòng)，即障礙物與機(jī)器人前進(jìn)方向相反;穿越行為是垂直運(yùn)動(dòng)，即機(jī)器人前進(jìn)的方向有障礙從面前穿越。躲避移動(dòng)障礙可采用基于模糊邏輯理論的避障方法，該避障方法是用Mandani推理法得到一個(gè)精確的速度變化量，當(dāng)障礙物與機(jī)器人之間存在一定距離時(shí)，機(jī)器人按照一定速率逐步減速到最低速度，待障礙消失或者距離大于安全距離時(shí)，機(jī)器人再逐步加速到正常值，繼續(xù)完成巡檢任務(wù)。

2.2控制模塊

由于電力行業(yè)的特殊性，使得電力智能巡檢機(jī)器人的使用環(huán)境愈加的復(fù)雜，所以對(duì)電力智能機(jī)器人控制系統(tǒng)要求較高。確保電力智能巡檢機(jī)器人可以自主地跨越電線上的障礙物，是目前電力智能巡檢機(jī)器人智能系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。此外，由于電力智能巡檢機(jī)器人需要在各種環(huán)境中應(yīng)用，那么障礙物的類型就呈現(xiàn)出多樣化，所以，電力智能巡襝機(jī)器人在進(jìn)行障礙物跨越設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行稀學(xué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，確保電力智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行的準(zhǔn)確性。

2.3設(shè)備缺陷智能分析技術(shù)

變電站設(shè)備巡檢過程中，機(jī)器人利用紅外熱像儀采集設(shè)備紅外圖像并上傳監(jiān)控后臺(tái)，監(jiān)控后臺(tái)分析設(shè)備紅外圖譜獲取設(shè)備溫度，設(shè)備溫度超過正常溫度時(shí)，巡檢機(jī)器人預(yù)警設(shè)備缺陷，但此種設(shè)備預(yù)警方法太過簡單，使運(yùn)維人員無法準(zhǔn)確得知設(shè)備的缺陷類型，因此，采用設(shè)備缺陷智能分析技術(shù)，監(jiān)控后臺(tái)分析設(shè)備紅外圖像，依據(jù)缺陷判定準(zhǔn)則對(duì)設(shè)備缺陷類型、潛在故障位置和特征、嚴(yán)重程度進(jìn)行智能判斷，便于運(yùn)維人員獲得準(zhǔn)確的設(shè)備缺陷信息，制定合理高效的應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而保障設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。

2.4異常處理功能

變電站中應(yīng)急事故主要是指設(shè)備發(fā)生停電、起火、爆炸等嚴(yán)重威脅變電站設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全和巡檢人員人身安全的生產(chǎn)事故。發(fā)生以上事故時(shí)，可以利用機(jī)器人作為前鋒，第一時(shí)間深入現(xiàn)場，利用移動(dòng)高清視頻，協(xié)助運(yùn)維人員觀察設(shè)備的實(shí)際狀況。利用機(jī)器人實(shí)時(shí)傳送現(xiàn)場信息，有利于組建遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)專家的聯(lián)合分析隊(duì)伍，加強(qiáng)設(shè)備疑難缺陷分析的實(shí)時(shí)性，便于人員在遠(yuǎn)方快速了解現(xiàn)場情況，掌握現(xiàn)場動(dòng)態(tài)。通過機(jī)器人排查其他設(shè)備，快速掌握設(shè)備的故障情況，及時(shí)確定處理方案，從而保障人員的人身安全。

2.5基于數(shù)字圖像處理的開關(guān)狀態(tài)檢測方法

為達(dá)到提高檢測效率和減少人力的目的，本文通過圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)來判別開關(guān)狀態(tài)。該方法首先通過CCD相機(jī)采集開關(guān)圖像，再將圖像傳輸?shù)焦た貦C(jī)上。其次，采用直方圖均衡化的方法調(diào)整圖像亮度，將圖像的灰度歸一化進(jìn)行預(yù)處理;之后，特征提取過程采用邊緣檢測與圖像二值化實(shí)現(xiàn)圖像前景與背景的分割。最后，通過判別是否存在近似圓形的封閉曲線對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行判斷。

2.6站內(nèi)日常運(yùn)維的應(yīng)用

將智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用到變電站，主要具備可視化功能：可見光控制功能。利用高分辨率相機(jī)能夠接收操作狀態(tài)、操作數(shù)據(jù)，對(duì)主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。注重檢查設(shè)備，讀取壓力計(jì)數(shù)，高效檢測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)電流泄漏量、工作時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，有效開展維護(hù)與保養(yǎng)工作;紅外線溫度測量功能。在應(yīng)用該項(xiàng)功能時(shí)須注重維護(hù)變電站運(yùn)行，設(shè)置應(yīng)用程序時(shí)間間隔，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視與收集。如變電站運(yùn)維將變電站劃分為四個(gè)運(yùn)行區(qū)，不同運(yùn)行區(qū)具備對(duì)應(yīng)工作日。在可見光任務(wù)執(zhí)行過程中，可見光光譜利用快門分割位置切換、油位指示器、探測器、溫度計(jì)維持。在開關(guān)裝置上設(shè)置四個(gè)檢測點(diǎn)，主要包括布線、主體、變壓器設(shè)備、三相與中性盒。針對(duì)不同設(shè)備科學(xué)測量紅外溫度，同時(shí)設(shè)置多個(gè)檢測點(diǎn)，全方位進(jìn)行紅外檢測，維持紅外光譜與可見光譜。相比于手動(dòng)收集和匯總數(shù)據(jù)，智能巡檢機(jī)器人無需人為干預(yù)，手動(dòng)邏輯比較少。在巡檢后機(jī)器人可自動(dòng)上傳報(bào)告，分析和維護(hù)設(shè)備故障，全面提升運(yùn)營效果與服務(wù)質(zhì)量。

3.結(jié)語

在自主巡查中，增強(qiáng)系統(tǒng)自動(dòng)巡檢及核査的效率，保證變電站機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)用遠(yuǎn)程遙控巡檢技術(shù)，按照預(yù)先設(shè)定的路線，對(duì)非預(yù)設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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作者簡介：席敏（1991），女，本科，助理工程師、高級(jí)工，從事電網(wǎng)變電運(yùn)行與維護(hù)、智能監(jiān)測與分析等工作。