智能变电站巡检机器人研制及应用概要
智能巡检机器人在变电站中的应用研究
智能巡检机器人在变电站中的应用研究摘要：随着科技水平的不断提高，智能电网得到了快速的发展，各类信息技术融入机器学习中，为智能巡检机器人的构建提供了关键技术，如何深度挖掘智能巡检机器人的应用价值还有待进一步研究。
本文首先介绍了智能巡检机器人的几种关键技术，然后对其在变电站中的具体应用进行阐述，最后归纳了智能巡检机器人应用于变电站中的优缺点。
通过本次研究以期为变电站巡检工作的开展提供参考，进一步发挥出智能巡检机器人的价值和作用，提高巡检的可靠性。
关键词：智能巡检；机器人；变电站1智能巡检机器人的关键技术1.1 导航定位技术将导航定位技术运用到智能巡检机器人中，可以使机器人按照规定路线进行移动，实际上，实现这一目标的关键与激光导航技术与磁导航技术有关，其中激光导航技术主要为智能巡检机器人提供障碍物检测及识别帮助，防止机器人发生碰撞等意外；而利用磁导航技术机器人则可以识别和感应线路，防止失控等情况发生。
1.2 检测识别技术要想智能巡检机器人发挥实际作用，还应具有良好的检测识别技术，包括识别变电站所处环境、是否存在故障问题、设备外观是否异常等，在工作过程中，还可与激光雷达等技术配合使用，以此构建变电站的三维全景图，帮助工作人员分析变电站各项情况，同时工作人员也能借助三维全景图明确一次设备与二次设备的坐标位置。
1.3 图像识别技术在识别变电站内部的各类设备时能够应用到图像识别技术，通过对比不同时间段的同一设备，可以判断该设备是否存在异常情况，便于相关人员开展维修等工作。
期间也可以借助红外线成像摄像机设备，获取各类设备表面温度，一般情况下，设备不会发生温度异常现象，只有在出现故障问题时设备温度才会升高。
1.4 自动充电技术智能巡检机器人开展工作离不开对电能的使用，所以在设计过程中应该合理使用自动充电技术，保证智能巡检机器人的正常工作。
除此以外，还应该注意充电的安全性，有必要设置智能巡检机器人专用充电桩，当智能巡检机器人发出电量不足信号后，可与专用充电桩进行对接，同时充电桩还要具有防误触性能，防止意外情况发生。
智能巡检机器人在变电运维工作中的改进及应用
智能巡检机器人在变电运维工作中的改进及应用摘要：电力行业的安全、可靠运行是我国经济发展的根基。
如今时代下，变电站里大部分巡检工作可以逐步由智能巡检机器人代替完成。
而借助智能巡检机器人实施变电站巡检工作，可实现变电站不同设备、线路等环节的准确检查，进而加强变电站工作的安全性与稳定性。
关键词：变电站；智能巡检；机器人；运维工作；改进1变电站智能巡检机器人的功能智能巡检机器人是一种十分先进的系统，其在变电站运行维护中的运用，可实现无人值守的目标。
巡检机器人所具备的主要功能有很多。
视频分析巡检机器人借助可见光视频技术，能够对变电站内各类设施的运行状态进行识别，整个过程中全部是都机器人独立完成，不需要人为操控，为变电站无人值守目标地实现提供了可能。
巡检机器人采用的导航方式为激光视觉传感器，通过激光来完成定位导航，由此可使定位精度获得大幅度提升，这样一来，机器人在进行巡检工作时，便能够有效地避开各种障碍，同时，也不需要铺设轨道。
巡检机器人可对视野范围内可见的设备温度进行红外扫描检测，采集温度数据，进而完成对发热设备的诊断，由此可使机器人巡检区域范围内的设备运行隐患得到及时发现和处理，防止因设备过热引起更为严重的故障。
机器人具备两种控制方式，一种为手动，一种为自动，前者是指操作人员借助计算机利用云端，对机器人的移动进行控制，从而使机器人完成巡检任务；后者则是指机器人在进行巡检前，由技术人员先为其设定好路线，随后机器人按照指令对路线上的所有电力设备进行巡视检查，判断设备运行是否正常。
机器人上装配有灵敏度超高的拾音器，可对电力设备的音频信息进行定向采集，同时，机器人采用了当前较为先进的语音识别技术，可以最大限度地降低周围环境的干扰，由此进一步提升了音频是别的准确度。
2变电站巡检机器人应用现状我国最早研究变电站巡检机器人的是山东省电力公司电力科学研究院和山东鲁能智能技术有效公司，从1999年开始，我国便致力于变电站巡检机器人的研究，直到2004年第一台功能样机出现，我国巡检机器人开始起步，随后由于我国综合国力和各项技术的不断提升，巡检机器人的研究和应用都得到了快速发展。
智能巡检机器人系统在变电站的应用和发展
99C H I N A V E N T U R E C A P I T A LTECHNOLOGY APPLICATION |科技技术应用一、引言变电设备巡视是保证变电站安全运行的一项重要制度。
目前，变电设备巡视均由运行人员现场开展。
人工巡视存在人为因素多、劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、管理成本高等问题。
智能巡检机器人系统已在变电站中实际应用，该系统将逐渐取代运行人员完成变电设备日常巡视、红外测温、操作前后设备状态检查等工作,实现设备巡视工作的无纸化和信息化，提高设备巡视的工作效率和质量，降低运行人员劳动强度和工作风险，提升变电站智能化水平，为变电站无人值守提供更先进的技术支撑平台。
二、系统主要功能1.检测功能。
检测一次设备的外观状态和热缺陷，实现设备区域的准确定位，识别设备的分合状态、仪表读数、油位计位置等。
2.导航功能。
按预先规划的路线行驶，能动态调整车体姿态，具备原地转弯、自动停障功能，能进行最优路径规划，指定目标点时可选择最佳路线。
3.分析及报警功能。
具备设备故障或缺陷的智能分析和报警功能，能自动生成红外测温、设备巡视等报表，并上送信息一体化平台，能提供故障原因分析及处理方案，能提供红外图像库协助巡检人员判别故障。
4.控制功能。
可对车体、云台、红外及可见光摄像仪进行手动控制，实现对变电站设备的远方巡视和遥控操作，可与顺控系统相结合，实现开关、刀闸操作前后的状态校核。
三、系统设计1.系统架构。
系统为网络分布式架构，共三层：基站层、通讯层和终端层。
基站层由后台机及智能控制与分析软件系统组成；通讯层由网络交换机、无线网桥等设备组成；终端层包智能巡检机器人系统在变电站的应用和发展探讨厦门电业局 杨世仁括移动机器人、充电室和固定摄像头等。
2. 系统硬件。
系统由移动机器人、磁导航道路、充电室、云台、可见光摄像仪、视频服务器、无线通讯系统、交换机、硬件防火墙、后台主机等硬件组成。
3. 系统智能分析与控制软件。
变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用
变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用
随着变电站的发展，其在生产运维中起到了非常重要的作用。
为了保障变电站正常运行，需要对其进行定期的检查和维护，但是传统的巡检方式存在人力资源不足、工作效率低、巡检结果可靠性低等问题。
因此，利用智能科技对变电站进行巡检已经成为了趋势和必然选择。
1. 智能巡检机器人的工作原理
智能巡检机器人采用视觉识别技术、传感器技术等多种科技手段，通过机器人自主导航、自主避障、自主巡检的方式，对变电站的各个部位进行检查，获取数据并进行处理。
首先，机器人采用视觉识别技术对变电站的设备进行分析和识别，能够精确快速地定位异常设备和区域。
其次，智能巡检机器人配备各种传感器，如红外线、超声波、振动等传感器，能够对设备的温度、电流、振动等参数进行监测和分析。
最后，机器人通过数据传输，将获取的数据发送至指定的数据中心进行分析和处理。
（1）提高巡检效率和质量
传统的巡检方式需要大量人力资源，而且巡检效率低，容易出现遗漏和误判等问题。
智能巡检机器人采用全自动化巡检方法，能够实现全天候运转，提高了巡检效率和准确度。
（2）优化运维管理
通过采集实时数据和信息，智能巡检机器人能够及时发现异常情况和故障，有利于运维管理的实时监测，为管理者提供有效的运维决策依据。
（3）降低维护成本
智能巡检机器人将传统的人力巡检转化为机器人自主巡检，节约了大量维护成本，同时减少了工作人员的伤害风险。
3. 发展前景与展望
总的来说，智能巡检机器人在变电站运维中的应用，是一种新型的技术手段，能够提高巡检效率和质量，优化运维管理，降低维护成本，具有广泛的应用前景和发展空间。
智能巡检机器人在变电站中的应用分析
通信系统方面的设计，需要保证主控系统在接受命令之后能够准确及时的响应，在数据传输过程中保证稳定性和安全性。通信系统在设计过程中，需要注意操作系统与集控子站系统之间的兼容性，确保机器人在不同变电站之间能够切换工作，软件故障少，在出现故障报警时能够及时进行维修，系统方便进行扩展和维修。
智能巡检机器人在变电站中的应用分析
摘要：电力智能巡检机器人的使用，能够在一定工作范围内代替人工巡检，解放人力资源，提升巡检安全性，提高巡检作业自动化与智能化程度，且电力智能巡检机器人有效地避免了因巡检人员专业素养不强而不能及时发现、预防、解决电网与电力设备运行故障的问题，为未来我国无人化变电站的发展提供了重要途径。因此，对电力智能巡检机器人进行探讨具有重要的长远意义。
2.4控制误差
在改变工作环境后，为避免机器人产生误差必须应用定位技术与导航技术。也可将高精度定位模块安装在机器人本体上，在改变运行线路后，可以自动更新导航数据。当路径发生错误问题时，可以及时优化改进，避免机器人偏离轨道。
结束语
综上，做好变电站智能巡检机器人的设计，需要从多个方面入手，针对目前运行中出现的问题进行有针对性的设计，在保证经济性要求的情况下，使机器人的工作性能不断提升，从而达到电力系统运行的稳定性、安全性等方面的需要，为我国电力事业的发展做出贡献。
彭建(1988—）男，汉族，本科，工程师，主要从事变电运维专业管理工作等.
-全文巡检机器人智能路径规划方法[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2018,4.
[2]彭道刚,关欣蕾,等.巡检机器人云台远程控制系统的设计[J].电气传动,2018,11.
[3]陈晨,黄铮.智能巡检机器人在变电站日常运维及缺陷跟踪方面的应用[J].科技风,2018,18.
智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用
智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用摘要：智能巡检机器人是一种通过搭载各种传感器、摄像头和人工智能技术，能够自主巡检、自动识别异常并进行故障预警的机器人设备。
在变电站的运维管理中，智能巡检机器人可以替代人工巡检，大大提高巡检的效率和准确性，减少人员的劳动强度和安全风险。
本文将介绍智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用及其优势，探讨其在未来的发展前景和应用建议。
关键词：智能巡检机器人；变电站；运维管理引言：变电站是电力系统中重要的组成部分，负责输电、配电和变压等工作。
传统的巡检方式主要依赖人工，存在效率低、准确性不高等问题。
随着人工智能技术的快速发展，智能巡检机器人成为一种可行的替代方案。
智能巡检机器人可以通过自主导航、传感器检测和数据分析等方式，实现对变电站设备的全面巡检和预警管理。
本文将探讨智能巡检机器人在变电站运维管理中的应用及其带来的优势。
一、智能巡检机器人在故障预警与维护管理中的作用智能巡检机器人在故障预警与维护管理中具有重要的作用，可以提高巡检效率、降低人员风险，并实现故障预警和数据化管理。
1.故障预警智能巡检机器人通过搭载多种传感器和使用人工智能算法，可以实时监测设备的状态和电气参数，并对数据进行分析和处理。
一旦发现设备存在异常或故障风险，智能巡检机器人能够及时发出预警信号，通知运维人员进行相应的处理，避免设备故障进一步恶化或造成事故[1]。
2.维护计划优化智能巡检机器人通过长时间的数据积累和智能分析，可以对设备的运行情况进行全面评估，并生成针对性的维护计划。
运维人员可以根据智能巡检机器人提供的数据和建议，对设备进行定期维护和检修，避免设备出现故障或停机，提高设备的可靠性和安全性。
3.故障快速定位当设备发生故障时，智能巡检机器人可以通过视频监控和传感器的实时数据，快速定位故障点，辅助运维人员进行现场维修。
智能巡检机器人可以通过图像处理技术和数据分析，提供准确的故障信息，缩短故障排查的时间，提高维修效率。
变电站智能巡检机器人
变电站智能巡检机器人标准实用：变电站智能巡检机器人XXX，2015年12月目录一、概述1.1 变电巡检周期变电站是电力系统的重要组成部分，为保证其正常运行，需要进行定期巡检。
传统的人工巡检方式存在效率低、安全风险大等问题，因此需要引入智能巡检机器人。
1.2 变电站巡检内容变电站巡检内容包括设备状态、温度、湿度、绝缘电阻等多个方面。
机器人通过搭载多种传感器，可以快速、准确地获取这些数据。
1.3 人工巡检有效性分析与传统的人工巡检方式相比，智能巡检机器人具有更高的效率和更低的安全风险。
同时，机器人可以24小时不间断巡检，确保设备的安全稳定运行。
二、系统设计2.1 整体结构智能巡检机器人由底盘、机械臂、传感器、控制系统等多个部分组成。
底盘采用全地形车轮设计，可以适应各种复杂地形。
机械臂可以实现多种动作，可以对设备进行精细巡检。
传感器包括温度、湿度、绝缘电阻等多种类型，可以全面获取设备状态信息。
控制系统采用自主研发的智能控制算法，可以实现自主导航、智能巡检等多种功能。
2.2 机器人控制系统机器人控制系统采用嵌入式系统设计，可以实现对机器人的远程控制和数据传输。
同时，系统还具有自主导航、避障等智能功能，可以让机器人在巡检过程中更加高效、安全。
2.3 变电站检测系统变电站检测系统是一种用于监测变电站运行状态的设备。
它通过采集变电站的各种参数，如温度、湿度、电压等，来判断变电站是否正常运行。
该系统还可以检测变电站的故障，并及时报警，以便工作人员及时处理。
2.3 远程红外监测与诊断系统远程红外监测与诊断系统是一种用于监测变电站设备的红外成像设备。
它可以远程监测变电站设备的温度变化，并通过红外成像技术来诊断设备是否存在故障。
该系统可以及时发现设备故障，并提供预警信息，以便工作人员及时处理。
2.4 远程图像监测与诊断系统远程图像监测与诊断系统是一种用于监测变电站设备的图像监控设备。
它可以远程监测变电站设备的运行状态，并提供实时图像。
变电站机器人智能巡检系统设计及应用
第51卷第2期 中国电力Vol.51，No.22018 年 2 月ELECTRIC POWERFeb. 2018变电机歸人•鏞遍植系嫌设计及应用彭向阳、金亮2，王柯、钱金菊、岳卫兵3(1.广东电网公司电力科学研究院，广东广州 510080; 2.广东电网公司研究生工作站，广东广州 510080;3.中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471000)摘要：研发了一套变电站机器人智能巡检系统，从机器人本体、充电系统、无线传输系统、本地监控后台和环境适应性等方面介绍了巡检系统设计方案和各组成部分的关键技术。
从现场勘查、设备安装、巡检 规划和巡检应用等方面介绍了工程实施步骤和在电网220 kV、500 kV 变电站的实际应用情况。
分析了机器 人巡检调试过程中存在的行进时出轨、无线通信不稳定、表计读取不准确、行走转弯卡涩等问题，并提出 了解决措施。
该巡检系统具有部署快速、适应性强、采集数据准确、定位精度髙、超声防撞等显著优点， 各项性能指标均满足变电站智能巡检需求，具有良好的推广应用前景。
关键词：变电站；机器人；巡检系统；设计；智能巡检；工程实施；问题分析 中图分类号：TM769文献标志码：ADOI ： 10.11930/j.issn. 1004-9649.201701134站巡检机器人同。
2012年重庆电力公司在500 k V 巴南变电站成功应用机器人进行自主巡检作业。
2014年浙江国自机器人公司研制的机器人在瑞安 变电站投运。
目前，中国在变电站机器人巡检领 域取得了长足进展，但在多传感器综合探测、四 轮驱动移动平台、综合导航和精确对准、故障精 确诊断等技术方面还存在瓶颈[14_15]。
基于上述关键技术难点，研发了一套变电站 机器人智能巡检系统。
本文介绍巡检系统总体设 计方案和组成部分，论述巡检系统各部分关键技 术，说明变电站机器人巡检工程实施细节和在 220 k V 清远站和500 k V 五邑站巡检应用情况，分 析巡检应用存在的问题并提出解决措施。
智能巡检机器人在变电站的应用
智能巡检机器人在变电站的应用摘要：智能巡检机器人主要用于辅助运维人员进行变电站设备巡视，具有高效经济、安全可靠、双向互动等优势，大大减少了运维人员的工作量，有力地保障了电网安全运行。
某公司从深度挖掘智能巡检机器人的应用价值出发，利用智能巡检机器人自带的可见光摄像头、图像遥传、烟感电子鼻、温度判别、双向语音等功能，积极探索智能巡检机器人在变电站现场施工安全管控领域的应用，取得了良好效果。
关键词：智能巡检机器人；变电站；应用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。
2基于智能巡检机器人的施工安全管控紧密联系变电站现场工作实际，从检修工作繁多和运维人员相对不足的实际情况出发，深度挖掘智能巡检机器人的应用价值，积极探索利用智能巡检机器人自带的可见光摄像头、图像遥传、烟感电子鼻、温度判别、双向语音等功能，构建一种基于智能巡检机器人的全方位、全过程、立体式施工安全风险管控新模式。
智能巡检机器人在500kV变电站变电运维工作中的应用
智能巡检机器人在 500kV变电站变电运维工作中的应用摘要：随着社会的高速发展，电的使用几乎已经渗透到了各行各业之中，其中还有很多领域没有电根本无法运作，像是以计算机为媒介的互联网企业。
因此，保证电力系统的稳定供电是当前保证国家稳定发展的重要途径。
500kV变电站一般都是枢纽变电站，此变电站在电力系统之中的作用很是重要，若是想要保证供电稳定则需要关注变电站运维工作，单靠人力巡检想要最高程度的保证运维工作质量运行是很难的，智能巡检机器人的应用可以解决这一问题。
关键词：智能巡检机器人；500kV；变电站；变电运维工作前言变电站运维工作的质量是保证500kV变电站能够充分发挥其作用的关键点，以往对于变电站运维工作都是由人力完成，但是随着变电站数量的增多以及技术的进步变电站内部结构与功能也越来越复杂，此时完全依靠人力需要的成本过大，且变数过多质量难以保证，智能巡检机器人的研发与利用已经成为当前取代人力的关键方法，为此，本文将从智能巡检机器人应用技术分析入手，提出职能巡检机器人应用在变电站中的具体工作方向。
1.智能巡检机器人应用技术分析智能巡检机器人一般用在室外变电站，由机器人携带热像仪、拾音器等设备，通过自控或者是遥控等方法，根据规定程序进行变电站的巡检，完成红外检测、设备热缺陷甄别等工作内容，辅助人工实现变电站的巡检。
智能巡检机器人是现代科技在电力系统应用的体现，也极大地减少了变电站运维工作所需要的人力，提升了运维工作的质量。
智能巡检机器人所涉及的应用技术主要体现在一下接个方面，一是具备红外线测温技术，将不同的区间正常的温度区间设计成为预计值，然后让智能巡检机器人在不同的区间进行巡检，这种技术能够保证智能巡检机器人及时发现变电站中可能出现的超温问题[1]。
二是仪表读取技术，在500kV变压站中很多的功能分区都是有仪表监测需要的，考虑到巡检工作的需求，职能巡检机器人也具备这种仪表读取技术，设计报警限制，允许错误偏差在5%左右。
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智能变电站巡检机器人研制及应用 周立辉 1, 张永生 1, 孙 勇 2, 3, 梁 涛 2, 3, 鲁守银 2, 3 (1. 浙江省电力公司金华电业局 , 浙江省金华市 321000; 2. 国家电网公司电力机器人技术实验室 , 山东省济南市 250002;
3. 山东电力研究院 , 山东省济南市 250002 摘要 :介绍了一种基于移动机器人的设备巡检系统在智能变电站的应用情况 。 该系统携带可见光
摄像机 、 红外热像仪 、 拾音器等传感器 , 基于磁轨迹实现最优路径规划和双向行走 , 以自主或遥控方 式对站内一次设备进行巡检 , 及时发现设备热缺陷和外观异常 ; 通过图像处理和模式识别 , 判别出
开关和刀闸的分合状态 , 并在遥控或顺序控制操作时 , 与智能变电站顺控系统配合 , 代替人工实现 被控设备位置的自动校核 。 现场实际应用情况表明 , 移动式变电站设备巡检机器人为智能变电站 或无人值守变电站的运行管理提供了一种创新型的设备检测和监控手段 。 关键词 :智能变电站 ; 巡检机器人 ; 顺序控制 ; 磁轨迹 ; 最优路径规划
收稿日期 :2010-12-20; 修回日期 :2011-05- 03。 0 引言 变电站设备巡检是有效保证变电站设备安全运 行 、 提高供电可靠性的一项基础工作 , 主要分为例行 巡检和特殊巡检 。 例行巡检每天 至少 2次 ; 特殊巡 检一般在高温天气 、 大负荷运行 、 新投入设备运行前 以及大风 、 雾天 、 冰雪 、 冰雹 、 雷雨后进行 。 此外 , 检
修人员还通过手持红外热像仪 , 一 般每半个月一次 对变电站设备进行红外测温 。 现有巡检方式主要为
人工巡视 , 手工或手持掌上电脑记录 , 每次巡视时间 在 2h 以上 。 中国地域辽 阔 , 有 很 多 变 电 站 的 地 理
条件十分恶劣 , 如高海拔 、 酷热 、 极寒 、 大风 、 沙尘 、 多 雨等 , 只靠人工在室外进 行 长 时 间 的设备巡检工作 十分困难 。 人工巡检存在劳动强度大 、 工作效率低 、
检测质量分散 、 管理成本高等明显不足 [ 1- 3]。 随着机器人技术的快速发展 , 将机器人技术与 电力应用相结合 , 基于室外机器人移动平台 , 携带检 测设 备 代 替 人 工 进 行 设 备 巡 检 成 为 可 能 。 早 在 2002年 , 电力机器人技术实验 室在 国家 “ 863计划 ”
(2002A A 420110- 3 的支持下 , 研发出第 1代变电站 设备巡检机器人 [ 4- 5]。 该机器人携 带 可 见 光 摄 像 机 和红外热像仪等传感器 , 沿一 条闭合磁轨迹单向巡
视 , 不支持双向行走 ; 作为 一 个 独 立 的巡检系统 , 也 未实现与外部系统的接口 ; 此外 , 该机器人在运行性 能和可靠性等方面 , 还无 法 做 到 室 外长时间的自主 运行 。 经过几年的持续研究与改进 , 2010年实验室 又研发出第 4代巡检机器人 , 系 统 性能和可靠性显 著提高 , 采用百万像素的网络高清摄像机 , 重新设计
了室外柔性充电机构 , 新 增 基 于磁轨迹 的 最 优路径 规划和双向行走 、 自动配 合 遥 控或顺序 控 制 操作进 行被控设备的位置校核 、
一个变电站双机器人协同 、 与固定点视频融合等功能 。 新一代巡检机器人已成 功应用于浙江某 500k V 智能变电站改造项目 。
1 变电站设备巡检机器人系统 变电站设备巡检机器人基于自主导航 、 精确定 位 、 自动充电的室外全天 候移动平台 , 集成可见光 、 红外 、 声音等传感器 ; 基于磁轨迹和路面特殊布置的 无线射频识别 (R F I D 标签 , 实现巡检机器人的最优 路径规划和双向行走 , 将被检测设备的视频 、 声音和 红外测温数据通过无线网 络传输到 监 控 室 ; 巡 检后 台系统通过设备图像处理 和模式识 别 等 技术 , 结合 设备图像红 外 专 家 库 , 实 现 对 设 备 热 缺 陷 、 分 合 状 态 、 外观异常的判别 , 以及 仪表读数 、 油 位 计 位置的 识别 ; 并配合智能变电站 顺 控 操作系统 实 现 被控设 备状态的自动校核 。
1. 1 系统组成 设备巡检机器人系统设计为网络分布式架构 , 如图 1所示 。 系统分为 3层 :基站层 、 通信层和终端 层 。 基站层由监控后台组 成 , 是整个巡 检 系 统的数 据接收 、 处理 与 展 示 中 心 , 由 数 据 库 (模 型 库 、 历 史 库 、 实时库 、 模型配置 、 设备接口 (机器人通信接口 、 红外热像仪接口 、 远程控制接口等 、 数据处理 (实时 数据处理 、 事 项 报 警 服 务 、 日 志 服 务 等 、 视 图 展 示
(视频视图 、 电子地图 、 事项查看等 等模块组成 。 基 站层通过图像处理和模式 识别等技 术 , 实 现 设备缺 陷的自动识别和报警 。
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日 V o l . 35 N o . 19 O c t . 10, 2011
图 1 变电站巡检机器人系统结构图 F i g . 1 S y s t e m s t r u c t u r e o f s u b s t a t i o n i n s p e c t i o n r o b o t 通信层由网络交换机 、 无线网桥基站 (固定在主 控楼楼顶 及 无 线 网 桥 移 动 站 (安 装 在 移 动 机 器 人 上 等设备组成 , 采用 W i f i 802. 11n 无线网络传输 协议 , 为站控层与终端层 间 的 网 络 通信提供透明的 传输通道 。
终端层包括移动机器人 、 充电室和固定视频监 测点 。 移动机器人与监控后台之 间为无线通信 , 固 定视频监测点与监控后台之间可采用光纤通信 。 充 电室中安装充电机构 , 机器人 完成一次巡视任务后 或电量不足时 , 自动返回充电室进行充电 。 1. 2 主要功能
1 检测功能 :通过在 线 式 红 外 热像仪检测一次 设备的热缺陷 , 包括电流致热型 、 电压致热型设备的 本体及接头的红外测温 ; 通过 在线式可见光摄像仪 进行一次设备的外观检查 , 包括破损 、 异物 、 锈蚀 、 松 脱 、 漏油等 ; 断路器 、 刀闸的位置 ; 表计读数 、 油位计 位置 ; 通过音频模式识别 , 分析一次设备的异常声音 等 。
2 导航功能 :按预先规划的路线行驶 , 能动态调 整车体姿态 ; 差速转向 , 原地转弯 , 转弯半径小 ; 磁导 航时超声自动停障 ; 最优路径规划和双向行走 , 指定 观测目标后计算最佳行驶路线 。
3 分析及报警 :设备 故 障 或 缺 陷的智能分析并 自动报警 ; 自动生成红外测 温 、 设备巡视等报表 , 报 表格式可由用户定制 , 可通过 I E C 61850接口 上送 信息一体化平台 ; 按设备 类 别 提供设备 故 障 原因分 析及处理方案的辅助系统 , 提供设备红外图像库 , 协 助巡检人员判别设备的故障 。
4 控制功能 :设备巡 检 人 员可在监 控 后 台进行 巡视 ; 可对车体 、 云台 、 红 外 及 可见光摄 像 仪 进行手 动控制 ; 实现变电站设备巡检的本地及远方控制 ; 与 顺序控制系统相结合 , 代替人工实现开关 、 刀闸操作 后位置的校核 。
5 特殊巡视 :当因天 气 恶 劣或设备 附 近 存在安 全隐患等原因 , 运行人员不便靠近该设备时 , 机器人 可代替运行人员到达指定 设备的观 测 位 置 , 运 行人 员在后台通过调整机器人云台位置对准被观测设备 进行检测 。
6 固定视频点接入 :设 备 巡检机器 人 系 统还可 接入变电站的固定视频监 测点 , 覆盖机 器 人 无法到 达的观测死角 , 实现全站的视频监测 。 7 与外部系统接口 :与 变 电站综合 自 动 化系统 接口 , 获取设备实时负荷电流进行设备温升分析 ; 作
为 I E C 61850服务端与综合自动化或智能变电站信 息一体化系统接口 , 配合 遥 控 或顺序控 制 进 行被控 设备的位 置 校 核 。 与 生 产 管 理 信 息 系 统 (M I S 接 口 , 上送红外测温和设备外观异常信息 。
2 变电站设备巡检机器人系统的关键技术 2. 1 基于磁导航的最优路径规划和双向行走 文献 [6 ]提出一种巡检机器人寻迹方案 , 先利用 全球定位系统 (G P S 粗定位 (约 3m , 再由光电传 感器 、 电感式接近开关 、 光电编码器探测轨迹中的金
属信号源 , 实 现 精 确 定 位 。 但 G P S 信 号 在 变 电 站 易受干扰 , 机 器 人 在 高 压 设 备 区 接 收 不 到 G P S 信 号 。
目前 , 磁 导 航 (路 面 磁 轨 迹 结 合 R F I D 标 签 定 位 是应用于变电站室外强电磁环境 、 全天候条件下 的最为可靠的一种导航定位方式 , 定位精度在 2c m 以内 。 与 G P S 坐标式导航方式不同 , 采用磁导航时 无法得到机器人的位置坐 标 , 通常机器 人 只 能沿一
条闭合路径单向行走 , 可 以 实 现基本的 设 备 巡检功 能 。 为通过机器人实现智能变电站中遥控或顺序控
制的位置校核 , 机器人要 从 当 前位置沿 最 优 路径迅 速运动到被控设备的观测 位置 , 下面设 计 了 一种基 于磁轨迹实现最优路径规划和双向行走的解决方案 并成功通过变电站现场的实际验证 。
2. 1. 1 磁轨迹与 R F I D 标签的布置 变电站内磁轨迹和 R F I D 标签的布置方式如图 2所 示 。 磁 轨 迹 敷 设 在 道 路 中 间 , 停 靠 检 测 点 的 —
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