（科大智能科技股份有限公司上海市201203）
摘要：随着现代社会的智能化发展，新技术不断应用于电力系统工程，无人值守的变电站也进行了一系列革新，智能巡检机器人就是典型的例子。引入智能巡检机器人，在保证运行安全性和可靠性的前提下提高了其智能性，有效解决了传统人工巡检方式中存在的一些问题。本文介绍目前变电站巡检机器人的研究现状，展望其发展趋势，为变电站机器人的进一步发展提供参考。
关键词：变电站；智能巡检机器人；应用
1引言
变电站作为电网的核心组成部分，其安全稳定运行关系到电网对全社会的可靠供电。随着特高压变电站及无人值守变电站数量的增多，现有的运维人员要保质保量完成对所辖变电站的人工巡视已日趋困难。近年来，随着国家电网公司的大力推广，智能巡检机器人在变电站中的应用日益增多，其主要作用是替代人工完成无人值守变电站的日常巡视，实现测温、读取表计数据、摄像、智能分析、缺陷管理、开关状态判别等功能。相比于传统的人工巡视，凭借其灵活的控制运行方式、不受天气因素影响等优点，智能巡检机器人正在电网快速发展中发挥着越来越多、越来越大的作用。
2变电站巡检机器人的优越性
与传统的人工巡检方式相比，变电站巡检机器人将人工智能与互联网相融合，极大地推动了变电站的智能管理。除此之外，机器人的引入大大提高了变电站检测、管理的智能性和安全性，它可以解决传统人工巡检方式劳动强度大、效率低、可靠性低等一系列问题。另外，变电站巡检机器人采用六自由度机器手臂技术，可以在很大程度上减少现有变电站人工带电作业存在的安全隐患，降低由于工作人员不谨慎所引起的人身伤亡事故的可能性。变电站巡检机器人还可以完成“无轨”巡检，即巡检机器人在巡检变电站相关设备时可脱离轨道约束，将巡检范围扩大，从而大大降低了人工巡检角度所带来的误差。考虑到信息保密性能方面的内容，特在通信中端和机器人终端添加加密系统，以防变电站位置被泄露。通过加密系统可以让信息的保密性能得到质的提升。
3智能巡检机器人技术分析
3.1任务设定
变电站调度监控工作者可通过调控中心向智能巡检机器人发布任务，同时变电站运维工作者也可通过无人站主控室实现任务的发布，任务可以提前预先设定，也能临时发布。而智能巡检机器人在接受任务之后，就可以自动自主完成变电站巡检，通过激光传感器可以精确抵达预定位置，借助高分辨率相机实现温度与压力表等内容的图像识别，从而及时、有效采集相关装置的数据信息，最后把数据信息以无线网的模式传输至大数据分析软件对应平台内，并且得出详细的分析报告，对于变电站内存有的安全隐患可以及时发现、及时解除，从而保证变电站可以稳定运行。
3.2关键技术
当前，智能巡检机器人应用的技术比较多，如无轨化技术、大数据分析技术、图像识别技术、安全技术、多传感器融合控制技术等。首先是无轨化技术，智能巡检机器人的激光定位就是以激光数据信息和地图相匹配为基础的定位方法。此种定位方法容含了地图等比构建技术与激光数据实时匹配定位技术。其次是地形适应技术。主要是通过激光雷达实现导航，基本原理也就为地形匹配，对于不同类型的室内和室外环境全部都可以应用。最后是图像识别技术。实现精确定位与锁定相关装置的具体位置，完成检测设备表计图像的有效采集等工作，是通过图像识别技术完成的。智能巡检机器人可以实现变电站设备表计度数工作的有效识别，同时准确判断出设备实时工作状态，自主进行记录与判断，及时报警，明确装置信息与分闸信号的工作状态。此外，智能巡检机器人也引入定位自诊断和三层避碰技术，以实现智能巡检机器人工作的安全性。
4变电站智能巡检机器人功能
4.1检测功能
在实际工作中，采用多种不同的检测技术将各种检测结果进行信息融合，以此来分析变电站一次设备的运行状况。其中，红外热系统分析技术是必不可少的技术之一，它是利用红外探测器接收到物体表面辐射的红外线来感知物体表面的实时热像，在一定程度上反映了物体即时的运行状态。可见光摄像仪可以抓取设备的外观照片，将外观照片与红外热系统分析得到的图像相结合，可以精确找到故障所在位置。声音采集装置可以获取设备运行时所发出的声音，再利用人工智能提取出声音的特征向量，经过精确的分析后可以判断出电力设备的运行状态。
4.2自主充电及巡视路径
这项本为保护巡检机器人本身安全的设置却在实际应用中也会出现水土不服的情况。变电站站内有硬化地面和草坪覆盖两种情况，在草坪覆盖的变电站区域内巡视时，巡检通道两侧伸展出的个别杂草也会让巡检机器人装备的障碍物感应装置探测到从而导致机器人停止行进，当运维人员无法及时发现并采取措施时，机器人将会停在原有位置直至电池电量耗尽，待运维人员发现时则还需将其人工运往充电处，费时费力，增加工作量。另外，巡检机器人在行进过程中会出现定位偏差从而使其偏离正常巡检通道运行，造成撞击站内设施。当机器人因定位误差偏离预先设定的运行路线后，其将无法实现对当前位置和运行路线的正确计算与修正，此种情况出现时机器人将非常容易撞击站内设施并导致其停止运行，结果同样是电力耗尽需人工处理。自主充电装置用于实现机器人自主充电，可实现出库巡检，进库充电全程无需人工参与，但当上述机器人因定位误差偏离预先设定的运行轨迹的问题出现时则同步引起自主充电的失败，常见的两种情况是机器人到达充电桩位置时不能准确停止，仍然继续前进直至越过充电桩碰撞至墙面或者未到达充电桩便已停止行进，这两种现象均将导致无法完成自主充电。对于上述问题可在障碍物感应装置、自主充电装置、无线通信、激光定位的基础上增加可见光摄像头智能识别周围实际环境，将巡检机器人运行范围内高度低于2m的实际物体拍摄成像，借助图像识别技术通过与预先内置的周围环境信息进行比对，从而准确地判别当前位置及行进方向。
4.3应急处理
当巡检机器人发现紧急情况或在接受到监控后台指令后到达紧急情况区域时，通过高清视频与热成像图像第一时间将现场的情况反馈给运维人员，核实现场异常情况。在现场存在烟雾的情况下，通过巡检机器人的红外热成像仪透过烟雾准确定位故障点，查看相邻的其他设备，锁定故障范围，并实时录制视频和反馈现场情况。通过专用网络从本地综合管理平台将事故信息和故障位置等信息发送至上级管理平台，利用巡检机器人音视频远传和信息交互快速向运维中心站传送现场信息，运维人员无需到达现场，即可在远端及时了解情况，做出专业客观的判断，及时制定应急抢救策略，组建远程网络专家联合分析队伍，加强设备疑难缺陷分析的实时性，提高事故处理时现场专业结论的高效与科学性，保障设备和运维人员人身安全。
5结束语
随着社会经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，再加上国家对电网发展的大力支持和投入，电力网络朝着自动化方向发展，而变电站巡检方式也将完成一次伟大的革新，由传统的人工巡检逐渐向智能机器人巡检迈进。
参考文献：
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