（国网山东省电力公司检修公司 山东烟台 264006）
摘要：巡检机器人系统是当前变电站技术革新的一大亮点，它能够提高变电站本身的自动化与智能化生产水平，满足企业技术革新各项要求。本文希望着重探讨基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统，对它的系统框架包括机器人定位、设备信息采集、图像测温技术、无线充电等等关键技术特征进行深入分析。
关键词：巡检机器人系统；微型摄像头；轨道式；变电站；技术特征
一、变电站巡检机器人系统的发展现状
当前我国变电站均尝试使用巡检机器人系统，像基于磁轨迹导航的变电站巡检机器人系统，它其中就携带了红外线热像仪、拾音器、可见光摄像机等高级传感器设备，通过磁轨迹来实现对机器人的最佳路径规划，满足机器人的双向巡检行走条件，完全取代了传统人工巡检技术体系。但由于该机器人系统距离变电站高压设备较远，且摄像头无法实现360°旋转，所以在巡检全面性上表现较差。
而国内另外一些研究所所研发的单排轨道式巡检机器人系虽然采用了较全面的电力载波通信技术和滑线取电技术，且它也拥有移动平台摄像头，能够满足对图像信息的全方位采集，但是由于受限于机器人行走路线，一定程度上表现出巡检全面性差的问题。
纵观当前我国变电站的各类型巡检机器人系统技术特征，它们均存在这样或那样的技术劣势，需要通过对系统进行完善创新才能解决这一问题[1]。
二、基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统
（一）基本系统框架
当前我国新研发出了基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统，它的基本系统框架如图1。
图1基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统框架示意图
如图1所示，基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统在基本框架中就涵盖了上位机、导轨轨道、小车和前端检测装置等等，另外针对小车行走路线路径布设的传感器导航设备，该全新传感器导航设备能够减少传统中对小车行走路线路径布设的不确定因素，对机器人巡检过程的可靠稳定性实现了极大强化。另外，移动小车中还涵盖了中央控制模块、云台、定位模块、电机驱动模块、供电模块以及远程控制模块等等，另外在这些设备模块外壳上都附上了RFID电子标签，保证在第一时间内获取检测设备的有效信息。而在云台位置上还设置了摄像机，该摄像机的输出端直接与中央控制模块相连接，它会实现对变电站内现场图像信息数据的实时采集，而中央控制模块方面则会对云台摄像机进行远程操控，促使它配合微型低功耗传感器来强化对电力设备的全面监测过程。当出现检测指令后，移动小车会靠近被检测设备，通过系统来发送检测指令到前端检测装置，通过装置中的前端控制模块来发控制驱动传感器，主要是采集设备中的信息并及时反馈给移动小车。如果在没有检测指令的状态下，前端检测装置会调整进入休眠节能状态，但云台摄像头会保持24小时监控状态[2]。
（二）系统关键技术
基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统涵盖多项创新关键技术，这些技术内容极大丰富了当前变电站的巡检机器人系统，为变电站安全可靠生产运行创造了良好条件。以下主要介绍该系统中所存在的几点关键技术。
1机器人定位与设备信息采集技术
机器人定位于设备采集技术是该系统中的核心技术，当前新系统中基于RFID射频识别无线通信技术来满足机器人定位和设备信息采集。如上文所述，每一个子设备上都会设置一个RFID电子标签，这样保证后方射频识别无线通信系统能够在远程就读取目标相关数据，优化设备巡检监控条件。举例来说，在巡检机器人的碰撞传感器上安装有源RFID电子标签，标签上附有被测电力设备信息，而距离电子标签一段距离外还设置了触发碰撞传感器凸点。当系统机器人在进行巡视过程中，移动小车就会顺着轨道靠近检测目标电力设备，此时RFID技术能够通过电子标签轻松读取设备信息，并对设备身份进行深度扫描，将所扫描信息回馈给中央控制系统，系统此时发出减速命令，移动小车就会减速运行，缓慢压住凸点，激发碰撞传感器进而产生脉冲信号。中央控制系统会通过该脉冲信号来再次发出检测指令。在这一技术流程中，机器人定位系统属于远程智能操控，所运用到的算法相对简单，但技术执行力较强，特别是对被检测设备的电子信息识别功能也进一步提高了巡检机器人系统的自动化、智能化水平。
2无线充电技术
在巡检机器人系统中，利用机械对接可实现自动充电技术，同时辅助滑线取电技术来解决传统中常常会出现的蓄电池电量不足问题，提高机器人巡检的续航时间。该充电技术大幅度减少了巡检机器人回到充电屋的次数，主要利用车载充电连接器配合传统固定充电设备来实现更为智能化的机械对接充电。由于采用了高精确度机械手臂准确定位技术和滑线取电技术，所以它非常适合于当前的轨道式巡检机器人系统。另外，近年来我国也新研发了谐振式无线充电技术，它的充电电能传输距离更远，与巡检机器人系统匹配度更高，该无线充电技术的主要技术原理如图2[3]。
图2谐振式无线充电技术工作原理示意图
如图2，该技术利用到了工频电源，并配合整流滤波来直接获得直流电，当直流电在经过逆变器高频后就会转化为高频交流电，再通过一次补偿电路来进入发射线圈，通过二次补偿与高频整流后实现用电侧供电目的。该技术能够在2m以外距离实现约60w功率的供电传输，充电效率达到40%以上，而在1m内其效率直接提升到90%以上，基本满足了当前变电站巡检机器人的无线充电技术要求。本文中所提到的基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人系统所采用的正是谐振式无线充电技术，在新机器人系统中，它通过RFID技术配合碰撞传感器为系统进行远距离定点充电，它所体现出的技术优势就在于充电端与受电端之间无任何电气连接，这就满足了电能远距离传送技术要求。而且它也不需要机器人对充电位置进行定位，一定程度上节约了定位能耗，另外它不会带来任何机械磨损，具有较高的充电安全可靠性。
总结：
本文中论述了我国变电站中基于微型摄像头的轨道式巡检机器人系统，对它的系统框架与多项技术特征进行了详尽分析。可以见得这一新机器人系统全面融入了多种现代化技术内容，对提高变电站自动化、智能化水平有较大帮助。
参考文献：
[1] 苏尚流,缪希仁.基于微型摄像头的轨道式变电站巡检机器人[J].电器与能效管理技术,2015(13):19-23.
[2] 全国首台轨道式变电站巡检机器人投入试运行[J].电气技术,2012(2):88-88.
[3] 高旻龙.智能巡检机器人在变电站中的应用[J].价值工程,2015(11):254-255.
作者简介：
吕士良（1987.02-），男，山东滕州人，华北电力大学电气工程专业学士，工程师，职位：技术员 单位：国网山东省电力公司检修公司，研究方向：超高压电网变电站运维技术管理。
于晓斌（1983.02-），男，山东莱州人，中国计量学院电子信息专业学士，工程师，职位：技术工程师 单位：国网山东省电力公司检修公司，研究方向：超高压电网变电站运维技术管理。
于柠源（1978.12-），男，山东烟台人，山东大学电气工程专业学士，副高级工程师，职位：主任 单位：国网山东省电力公司检修公司，研究方向：超高压电网公司管理及人才培养研究。
论文作者:吕士良,于晓斌,于柠源
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/13
标签：机器人论文; 变电站论文; 系统论文; 技术论文; 轨道论文; 摄像头论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第32期论文;