摘要：变电站巡检机器人一般都被大范围地运用于变电站环境中。本文通过对可见光相机、图像信息和智能算法进行分析，从而有效地识别设备内部的不同状况。智能的变电站设备巡检机器人往往能够有效地实现变电站设备的自动检测和预警。目前，包括日本、加拿大和巴西等许多国外的国家都已经开始推广和应用变电站设备巡检机器人。本文结合实际案例主要分析变电站设备巡检机器人的研制概况。
关键词：变电站设备；巡检机器人；研制策略
1 引言
变电站本身也一直在我国各级电网中发挥着重要的作用。在日常生活中，主要通过对站内设备进行巡检，才能够保证电网更加安全地运行。日本率先开展了500kV的变电站有轨巡检机器人检测，以便能够通过选择人工检测来更好地实现温度自动检测。在之后，包括中国、巴西、加拿大和其他国家都开展了相关的研究，中国在推广和应用的过程中取得了更多的成效。本文结合实际的案例主要就变电站设备巡检机器人的研制进行全面的分析。
2 研究背景
变电站的巡检工作确实能够在一定程度上保证变电站设备更加安全可靠的运行，主要也是由例行巡检和特殊巡检组成。其中，特殊巡检工作主要是在高温天气、大负荷运行状态和大风、雾天、冰雪和一些特殊天气进行。修剪人员主要还可以通过手拿红外热像仪，再每隔半个月一次对变电站进行红外测温。传统的人工巡视方式主要可以采用手持掌上电脑记录的方式进行检测。但是人工检测没有办法在高海拔、酷热、大风、沙尘和其他恶劣的环境下进行。多数人工检测都存在着劳动强度过大和工作效率过低的现象。在之后，其管理成本也明显不足。
随着机器人技术的不断发展，机器人技术将会和电力应用相互结合。因此，可以在室外运用专业的检测设备来替代人工检测。早在我国2002年时研制出第一代变电站设备巡检机器人以来，我国的变电站设备巡检机器人研制之路正式开启。之后，我国的巡检机器人正变得越来越先进。越来越多的专业人士开始对变电站设备巡检机器人开始研制。
3 变电站设备巡检机器人系统的概述
目前的变电站设备巡检机器人主要是由自主导航、精确定位、自动充电系统和全天候移动的平台组成。机器人系统的内部充满各种类型的传感器，并可以以磁轨迹和路面的特殊布置为基础来让机器人沿着规划好的路径行走。并将检测过程中所接触到的视频、声音和温度测控数据通过分布在变电站内部的无线网络来传输到监控室。在巡检工作完成之后，各台系统在运用的过程中，可以运用图像处理和模式识别技术来对设备的热缺陷、分合状态和外观进行判断。并在整个过程中有效地识别仪表的读书和油位计的位置。这样才能够在最后实现变电站顺控操作系统的自动校验。
4 系统组成结构
整个系统主要是由基站层、通信层和终端层组成。其中，基站层是整个系统的核心部位。主要负责实时数据处理、事项报警业务和日志服务等诸多方面的内容。在实际操作的过程中，可以通过结合图像处理和识别技术来自动识别设备的缺陷和自动报警的功能。
整个通信层主要是由网络交换机、无线网桥基站和无线网络移动站共同组成的。在实际操作的过程中，可以先借助Wifi802.11n无线网络传输协议为基础，之后才能够为站控层和终端层来提供较为透明的传输通道。
终端层主要是由移动机器人、充电室和固定的视频监测点组成。其中，移动机器人能够为监控后台提供无线通信传输信息。并采用光纤通信的方式来有效地连接固定视频监测点和监控后台。在实际操作的过程中，可以在充电室内部先安装一个充电机构，再让机器人更好地进行操作。机器人在完成一次巡视任务之后，如果出现电量不足的现象，那么就需要在第一时间返回充电室内进行充电。
5 复杂道路环境下的移动机器人的路径规划
5.1 全局规划
运用巡检机器人能够更好地进行全局规划。在实际操作的过程中，可以将要到达的地点和电子地图内部的道路信息更好地联系起来。并从道路网中能够找到一条保证到目的地的路径[1]。路径的全局规划为的是能够更好地解决一个优化类的问题。在实际操作的过程中先要寻找地图内部任意2各停靠点之间可以行走的路径，另外一个问题是能够更好地求解总体路径之间和停靠点之间最短的到达距离。
5.2 局部规划
除了全局规划，局部规划也在机器人路径规划中发挥着重要的作用。在实际操作的过程中，可以先分析全局规划的结果，之后再有效地融合全球定位系统、定位信息和激光雷达等探测信息来有效地进行直线跟踪、转向、调节速度和停车等一系列的动作，以便更好地完成对机器人的哦控制和导航，最终也就能够实现机器人的自动驾驶（如图1）。
图1 实时路径的规划结构
6 变电站巡检机器人的关键技术
6.1 移动平台
移动平台本身也在变电站巡检机器人中发挥着重要的作用。常用的移动平台主要是由轨道式平台、轮式平台和履带式移动平台组成。我国研制的第一代到第四代的巡检机器人主要是由轮式的移动机构组成，在操作的过程中主要有着移动灵活和行走高效等特点。而国家的第五代巡检机器人一般可以有效地实现变电站内部道路和设备区域的设备巡检，并在实际运行的过程中可以有效地跨越障碍，其移动的范围也都比较广泛。
6.2 自主定位导航
一些无人值守或者有很少人值守的变电站一般都会使用变电站巡检机器人来进行检测。并在操作的过程中采用自主移动和返回控制的方式来全盘操纵机器人。也因此会对机器人的稳定性和导航系统提出更高的要求。
国家电网公司的电力机器人技术实验室通过率先以激光-视觉系统为基础来将多种类型的传感器有效地进行融合，并有效地让变电站机器人更好地实现自主定位、导航和躲避障碍的功能。目前，多数导航的定位精度已经达到了3cm。这样不仅更好地确立了室外移动机器人的导航方式，而且也有效地解决了机器人活动范围内对轨道依赖性强的问题。
6.3 设备状态检测技术
一般可以采用目测和耳测的方式来有效地进行变电站设备的巡视工作。在一开始，会主要用目测的方式来检测变电站设备运行的情况，在这之后又会使用红外测温装置来检测设备的缺陷，从而更好地保证设备的安全和人员的安全。我国的电网公司电力机器人技术实验正不断地在研究所谓的红外测温三相对比，并更好地概括了包括开关、仪表和其他设备在内的自动识别系统[2]。
7 结语
本文主要对变电站设备巡检机器人的研究背景、变电站巡检设备机器人概述和复杂条件下机器人路径规划进行分析和概括。变电站巡检设备机器人不仅可以实现优化路径和双向行走的功能，还能够在之后更好地进行日常设备巡检工作。另外，巡检机器人的出现能够实现变电站设备巡检的无纸化和信息化办公，并在之后通过提高巡检工作的效率和质量，最终也就能够有效地降低变电站运行人员的劳动强度和工作风险。
参考文献：
[1]沈祥，祝项英，金乃正．无人值班变电站远方监控系统的设计和应用［J］．电力系统自动化，2016（3）：129-133
[2]王建元，王娴，陈永辉，等.基于图论的电力巡检机器人智能寻迹方案［J］.电力系统自动化，2016（2）：89-93
论文作者:李纳川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
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