中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司 劉 剛

當前，傳統(tǒng)人工巡檢已無法適應變電站改革，設備的安全運行面臨著更大的挑戰(zhàn)，而智能機器人巡檢系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)巡檢工作中的不足，為變電站的安全運行提供了基礎保障。變電站為適應當前時代發(fā)展趨勢，正逐漸向“無人值守”趨勢過渡，在智能機器人巡檢系統(tǒng)的應用中，應依據(jù)變電站各項工作要求進行規(guī)范操作與維護，以此增強運行的安全性和可靠性，確保實踐與創(chuàng)新目標一致。

1 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)概述

1.1 巡檢系統(tǒng)的內(nèi)涵

變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，其能夠以自動控制等方式來布置工作，由機器人執(zhí)行相對應的任務，通過配合現(xiàn)代化技術拓展功能，所得數(shù)據(jù)信息可以傳輸?shù)诫娋W(wǎng)平臺中，準確找到安全隱患問題。機器人巡檢系統(tǒng)包括機器人本體、監(jiān)控后臺、遠程集控、導航設施及其他輔助設施，應用傳輸技術、傳感技術、檢測技術等可以精準捕捉變電站信息，通過自動控制完成各項數(shù)據(jù)采集操作，按照管理標準優(yōu)化巡查，將所采集的數(shù)據(jù)傳輸至運行監(jiān)控后臺，確保工作開展的安全性和穩(wěn)定性，有效滿足現(xiàn)階段電力工程建設的運行需求。

1.2 巡檢系統(tǒng)的特點

巡檢系統(tǒng)能夠按照預先設定好的路線完成工作，在抵達巡檢位置時自動停車探測記錄，完成規(guī)劃路徑之后返航并傳輸關數(shù)據(jù)，后臺可以直觀的了解到當前信息是否存在偏差[1]。智能機器人巡檢系統(tǒng)控制需要輔助模塊進行快速定位，如將無線遙控與通訊技術綜合在一起，從而控制機器人完成帶電操作。利用FFT原理識別噪聲，通過后臺自動生成曲線圖，在此過程中必須融入自檢功能，異常情況快速上傳至終端，分析當前所存在的故障信息，復雜地形可通過人工控制完成，通過完善的調(diào)配制度及管理制度節(jié)省消耗，最終順利達成巡檢工作預期目標。

圖1 變電站巡檢機器人

2 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的功能

2.1 定位導航

變電站傳統(tǒng)巡檢以人工方式為主，不僅工作量繁重，且效率也并不高，存在一定的風險，而應用智能機器人巡檢系統(tǒng)則可以有效解決這一問題?；鞠到y(tǒng)層的由多個部分構成，可以采用PLC編程語言來規(guī)劃運動路線，在此過程中可以配合RFID完成數(shù)據(jù)信息采集，并在此基礎上應用視覺傳達器進行定位和導航，依據(jù)工作需求進行調(diào)整。為了精準掌握各設備運行實況，需要進一步完善運維管理工作，使其能夠安全穩(wěn)定的運行，在檢查環(huán)節(jié)中分析設備實況，發(fā)現(xiàn)變電站存在問題后第一時間進行匯報，便于管理部門及時處理，有效杜絕風險問題的發(fā)生。

2.2 視頻分析

智能巡檢機器人可以對當前環(huán)境的情況進行視頻分析，配合可見光技術對各項設備運行狀態(tài)進行檢測，在一定程度上取代了傳統(tǒng)人工執(zhí)行的方式，與“無人值守”創(chuàng)新目標一致。智能巡檢機器人可以綜合應用各類附加模塊，強化其功能與性能，進一步提高自身的應用性、時效性，滿足變電站巡檢工作的要求。視頻分析能夠精準地掌握各項設備的情況和具體位置，如在此過程中發(fā)現(xiàn)某一設備存在隱患問題，可以實時將信息資源傳輸?shù)娇刂浦行模S后得出具體的故障類型、位置、影響程度等，有效避免因處理不當而造成較大的經(jīng)濟損失。

2.3 噪聲診斷

為了確保變電站的長期穩(wěn)定運行，需要對其內(nèi)部開關、線路布置以及設備工作狀態(tài)等情況進行了解，根據(jù)后臺編程控制機器人的運作，搭配各類數(shù)據(jù)獲取設備精確收集當前變電系統(tǒng)的信息，保證信息交換與傳遞的有效性。在語音識別技術應用過程中，通過對其音質(zhì)提升，最大限度提高噪聲識別的靈敏度，可為變電站后續(xù)診斷工作提供有利條件。同時，要考慮自身的智能化特點，打造出符合實際應用需求的變電站，為此在后續(xù)應進一步加大對智能巡檢機器人的研發(fā)，通過合理應用各類技術和設備進行相應的優(yōu)化，從而有效滿足檢測需求[2]。

2.4 紅外測溫

變電站作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其安全性和穩(wěn)定性也備受關注，智能機器人巡檢需要融合多個組成模塊才能完成任務，在實際執(zhí)行過程中可以通過交互獲取任務目標，為此系統(tǒng)設計過程中必須考慮整個項目的可擴展性，避免任務過程中數(shù)據(jù)異常而無法及時發(fā)現(xiàn)。同時，基站系統(tǒng)是控制中心，框架則是一種驅(qū)動方式，工作開展中應用智能巡檢機器人，只需對各設備運行狀態(tài)檢測，就能獲取到相應溫度，配合其他硬件與軟件系統(tǒng)對測溫后的數(shù)據(jù)進行處理，將運行中的固定標準作為主要依據(jù)，從而有效避免安全事故的出現(xiàn)。

3 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

智能機器人巡檢系統(tǒng)在減少工作量、提高操作維護效率和異常設備應急處理等方面取得了重大進展，其應用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面。

3.1 節(jié)約成本

智能機器人巡檢系統(tǒng)作為智慧電子系統(tǒng)，靈活性高，可以根據(jù)當前變電站的實際情況進行調(diào)整，配合集成功能模塊拓展應用，按照設計師的意圖完成工作。在使用機器人前，需要做好相應的編程，使其能夠按照既定要求完成任務，檢測范圍應囊括整個電站的所有設備，合理應用能夠?qū)⒐ぷ鲿r間減少到約 100個人工時，不僅縮短了時間，且節(jié)約了大量的勞動力成本。

3.2 提高效率

智能機器人巡檢系統(tǒng)投入使用，可以有效提高相關工作開展的效率，如機器人通過測量紅外溫度來分析每個設備的實時溫度分布，通過自動控制系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行獨立分析，縮短遠程視頻和處理的時間。同時，由于人工方式進行數(shù)據(jù)分析往往耗時多且誤差大，為此可以通過配合智能機器人巡檢系統(tǒng)提高統(tǒng)計分析的準確度，精確收集設備當前的實際信息，結合當前實際情況定位缺陷。

3.3 拓展功能

智能機器人巡檢系統(tǒng)的拓展功能性較強，其可以通過搭配不同技術與設備完成相應的工作，實現(xiàn)油位、SF6氣體密度、避雷器泄漏電流、數(shù)據(jù)讀取、超限報警等，也可以檢測出設備斷裂破損、運行異?；蛉毕輪栴}，利用可見光設備位置自動識別功能實現(xiàn)對倒閘操作過程中全程遠程監(jiān)護。在此基礎上，通過紅外儀檢測全部戶外一次設備發(fā)熱情況，可以配合人工實地考察以保證工作效果。

4 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的模塊應用

4.1 運動模塊

運動模塊是帶動智能機器人運行的核心，可以選取TMCM-1161控制器控制步進電機，高轉(zhuǎn)速可達15000r/min，最大電流19A，減速機減速比為15∶1，實際應用中控制方便，可配合輪轂轉(zhuǎn)向模塊選取轉(zhuǎn)向。

4.2 主控模塊

控制系統(tǒng)是機器人行動的核心，以STM32f407系列控制芯片為例，其具有運行速度快、存儲空間大、連接串口多等優(yōu)點，連接功率放大器部分在功率放大器模塊中執(zhí)行，可有效滿足機器人的復雜控制需求，減少各項功率消耗[3]。

4.3 通信模塊

通信模塊的主要作用是收發(fā)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)現(xiàn)場情況向控制模塊發(fā)出模擬信號，控制相關電機運行，發(fā)送與接收可以采用通過網(wǎng)絡配合衛(wèi)星的方式來擴大信號覆蓋面，擺脫PC電腦主導的控制模式，避免信息通信效果不佳。

4.4 采集模塊

采集模塊的功能在于對信息參數(shù)進行收集和整理，實時察看接收機的各項運行數(shù)據(jù)，配合故障報警、故障定位、故障處理等，且能夠?qū)Ω黝悹顟B(tài)信息及時進行動態(tài)更新，以此保證機器人在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

5 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的設計

5.1 基站控制系統(tǒng)層

基站控制系統(tǒng)層包括了多方面的內(nèi)容，在機器人的實際應用的時候，對機器人的行駛進行操作，控制可以在鍵盤和鼠標等基礎上完成，在這一過程中可以自由設定相應的巡視時間，所需執(zhí)行的主要任務包含紅外檢測、圖像獲取、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，切實保障變電站的實際運行效果。在智能機器人的巡檢系統(tǒng)處理中，可以配合遙控功能實現(xiàn)自由操作，在此過程中的各項信息可以儲存至數(shù)據(jù)庫中并做好分類與記錄，巡視記錄分析后可以得出最終結果，為后續(xù)的工作開展提供支持。為實現(xiàn)智能巡檢機器人統(tǒng)一管控發(fā)展目標，需要設定統(tǒng)一的接口規(guī)范，對其服務接口進行控制，增強智能巡檢機器人運行可靠性。查詢模塊可以即對儲存的信息進行調(diào)取，將數(shù)據(jù)進行整理和備份，相關的紅外圖像或圖表、線形圖等則需要借助計算機進行準確分析，避免因數(shù)據(jù)異常而導致后續(xù)工作無法順利進行。

5.2 移動站系統(tǒng)層

移動站系統(tǒng)中的組成部分較多，主控計算機系統(tǒng)在智能機器人的實際應用的時候，需要進行實時全方位和多功能的操作處理，對這些信息內(nèi)容有效分析。導航定位系統(tǒng)則需要配合傳感器，跟蹤地面機器人的運行軌跡，配合動力系統(tǒng)完成具體操作，經(jīng)對產(chǎn)品進一步開發(fā)，把監(jiān)控管理軟件設置在集控子站系統(tǒng)中，系統(tǒng)可各級產(chǎn)品類型、生產(chǎn)廠家等進行統(tǒng)一化管理，保證系統(tǒng)中的管理軟件與硬件自由切換，為智能巡檢機器人正常運用奠定良好基礎。電池和電源管理器等相關內(nèi)容，主要是為機器人提供基礎，促使電池得到合理配置和管理，在移動站系統(tǒng)層中的檢測采集系統(tǒng)下，核心目標放在服務交互數(shù)據(jù)格式方面，考慮標準數(shù)據(jù)接口規(guī)范能與多個智能巡檢機器人交互、控制，對攝像機以及紅外熱像儀等設備提供依據(jù)，從而保證機器人實際運行能夠滿足變電站的需求。

6 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的改造與開發(fā)

6.1 改造

考慮變電站創(chuàng)設要求越來越高，其自身智能化特點、技術水平等也發(fā)生顯著變化，為保證智能巡檢機器人能滿足現(xiàn)代化變電站運維工作開展需求，還需在智能巡檢機器人設備改造方面引起重視。以“小型化”為目標，擴大其工作范圍與應用領域，保證在不同環(huán)境下，各類智能巡檢機器人均能正確充電與運用。智能巡檢機器人可依據(jù)充電任務自動識別及選擇相應的模式，便于其在實踐運用中有較強的靈活性，且可以降低產(chǎn)品綜合成本，包括投資成本、產(chǎn)品體積、重量等。在此基礎上，需要進一步提高智能巡檢機器人集成度，在改造階段以驅(qū)動轉(zhuǎn)向結構為主，提升變電站運維技術水平、工作效率，對變電站工作帶來積極影響[4]。

6.2 開發(fā)

在電站的運行維護方面，應用智能巡檢機器人能夠有效地提高巡視的數(shù)量和質(zhì)量，及時地獲取到電站中的相關數(shù)據(jù)信息，并結合數(shù)據(jù)的具體處理結果來判斷電站在運行過程中產(chǎn)生的故障。智能巡檢機器人的開發(fā)工作需要考慮產(chǎn)品性能、功能、安全等方面，為此在對產(chǎn)品運用中需要了解監(jiān)控系統(tǒng)文件、系統(tǒng)軟件等因素影響，規(guī)避應用過程中的風險問題。在服務接口管控階段，需要將集控子站系統(tǒng)作為主體，為滿足變電站運維工作各項需求，需在服務接口規(guī)范統(tǒng)一管理，做好路徑文件規(guī)范、巡檢作業(yè)流程、人物信息、地圖規(guī)范等，從而突出其特點與優(yōu)勢，有效提升工作效率，以此確保其能夠與變電站運維工作開展相符合。

7 變電站智能機器人巡檢系統(tǒng)的應用成效

7.1 信息分析

智能巡檢機器人在變電系統(tǒng)運行中，必須設定相應的目錄，了解傳感器中的各類信息所代表的參數(shù)，避免與變電站使用要求不符。在智能巡檢機器人改造階段，要做好產(chǎn)品性能強化工作，強調(diào)障礙檢測、分析、避讓，設置超聲識別系統(tǒng)獲取信號，把路徑上存在的障礙物各項檢測數(shù)據(jù)反饋到控制中心中，由工作人員對障礙物及時清除，以此確保變電站運維工作有序?qū)嵤?/p>

7.2 溫度測量

人工巡檢工作方式已經(jīng)無法滿足智能變電站運維工作實施要求，會受各項因素影響而引發(fā)安全問題，所產(chǎn)生的后果與影響程度均比較大。在智能巡檢機器人應用階段，要做好性能可靠性提升工作，保證巡檢中拍攝的圖像與標準匹配，通過改造擴增溫度測量的范圍，根據(jù)變電站運維要求提高其應用效果，增強變電站整體安全性、可靠性，在根源上杜絕設備故障問題發(fā)生[5]。

7.3 缺陷跟蹤

變電站運維工作中的缺陷跟蹤，考慮變電站各設備運行實況，依據(jù)巡檢環(huán)節(jié)中所獲取的信息數(shù)據(jù)，借助智能巡檢機器人對其缺陷跟蹤監(jiān)視，再加上技術人員對設備性能、特點、工作內(nèi)容等綜合探究，及時解決設備故障問題，從而保證變電站設備管理工作有效性。隨著智能巡檢機器人應用流程規(guī)范，能逐漸減少人員數(shù)量，降低變電站運維工作成本，從而提升整體工作效率。

7.4 夜巡工作

變電站內(nèi)各電氣設備呈24h不間斷運行狀態(tài)，夜巡階段所面臨的影響因素更多，在智能巡檢機器人應用階段，要設置相應的照明系統(tǒng)，把夜巡階段所產(chǎn)生的各項信息數(shù)據(jù)及時傳輸、反饋，滿足智能巡檢機器人夜巡工作實施要求。為了能夠進一步提高數(shù)據(jù)獲取的精確度，實際執(zhí)行中可以通過與電機之間的觸動來檢查電機情況析，并在系統(tǒng)中設定查詢的時間，提高夜間檢測的效果。

8 結語

隨著我國科技水平不斷提升，在變電站創(chuàng)建階段就提出了更高要求，為了能夠?qū)嵺`應用中突出智能巡檢機器人功能，需要做好相應的改造優(yōu)化，為其改造與開發(fā)提供基礎條件，最終顯著提升變電站巡檢工作質(zhì)量與效率。