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山西 太原 046000
摘要：随着电力企业无人值班站管理的广泛开展，为提升管理效率及效果，国内多家省级电力企业进行了变电站巡视机器人的研究，能够实现变电站日常设备巡视、红外线测温、开关闸刀现场位置核对等工作，在巡视时能实时将画面和数据传输至远端监控系统，并对设备节点进行红外测温，及时发现设备发热缺陷，检测变压器声音是否正常，诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆，对设备热缺陷等情况能自动判断和报警，以便及时采取措施消除事故隐患。
关键字：无人值班；移动定位；无线遥控
0引言
文章研究的理论和实践依据主要是智能、可移动的电力企业应用的巡检装置，主要适用于变电站、输电线路等户外场景。替代或辅助远端监控人员实现电力设备的巡检，并采用实时视频采集、压缩、传输技术、GPS移动定位和循迹技术、无线数据传输及通信等技术，高效完成电力设备的巡检工作，确保电力系统的安全运营。
1 研究必要性
近年来随着我国经济的飞速发展，作为国民经济命脉的电力行业的现代化建设已经体现出越来越大的重要性。保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。在现代化的供电系统中，变电所管理的网络化、数字化和自动化是电力发展要求的必然趋势，变电站的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。随着变电所改造建设的深入进行，传统的“遥测、遥控、遥信、遥调”功能已经满足不了现代化变电所的发展要求，加之当今计算机技术的高速发展，如何集中管理各变电所设备的工作状态，实现无人值守变电所的远程图像实时监控，即“遥视”智能化功能的实现，日益重要的呈现在我们面前。为适应现代化无人值守变电所的建设要求，传统的监控手段和管理已发展成为数字化、网络化管理的新概念。
2研究目标
1.研究无人值班站保护室智能巡检机器人的工作方式。
2.探索构建无人站内无线网桥组网及数据交互机制，严格遵循电力企业信息安全要求，保障巡检视频安全前提下提升视频传输质量和速度。
3.研究交互模型，实现巡检机器人智能移动系统、巡检机器人能源系统、实时监视视频采集、自动化巡检系统集成。
3智能自行巡检机器人工作方式
智能自行巡检机器人主要是智能、可移动的电力企业应用的巡检装置，主要适用于变电站、输电线路等户外场景。替代或辅助远端监控人员实现电力设备的巡检，并采用实时视频采集、压缩、传输技术、GPS移动定位和循迹技术、无线数据传输及通信等技术，高效完成电力设备的巡检工作，确保电力系统的安全运营。
智能自行巡检机器人主要应用了视频采集、智能移动、高效节能动力、室内充电和磁性导轨等技术，从而实现继电保护装置智能巡检。
智能自动巡检机器人
考虑到某些特殊的装置运行环境，其移动体采用四轮轮式移动小车，中驱结构。由2个伺服直流电机分别驱动，差速转向，前后两轮为万向轮。该移动体结构简单，易加工，直线运动性与转弯性能好，能够以中间驱动轮为中心点做原地转弯，且无侧滑，对路面的适应性强，且便于控制系统的设计。
4.研究人机远程交互模型
研究智能巡检机器人实现对无人值班站主控室及保护小室保护屏、远动屏、综合屏和远动屏等屏柜的智能巡检。辅助运行监控中心日常监视或设备异常第一时间查看屏柜内部情况，为室内各保护装置在线监测提供有益功能补充。智能移动监视装置内置各个屏柜最佳视频监视位置，自动巡检或远端监视中心人员给出需监视屏柜指令后，装置自动依据磁导航原理在室内地面特定路线进行智能移动，到达位置后调整装置视频采集角度及位置（可根据监视环境进行补光），完成保护装置屏柜信息的视频采集。具备周期自动巡检、远端实时操控巡检和设备预警智能快速巡检等多种巡检工作模式。巡检视频自动存档，并根据远端管理人员需求完成实时和历史视频的传输查询。
机器人工作示意图
5.探索构建无人站内无线网桥组网及数据交互机制
装置主控程序是基于WINCE嵌入式实时多任务操作系统，采用C++面向对象编程语言开发设计，主要负责采集导航定位信息的采集处理，根据监控主站控制命令，控制装置智能移动，控制检测传感器，进行实时监视数据的采集和上传，并上传装置状态信息。
1.巡检机器人智能移动系统
包括装置的车轮、传动机构、驱动电机、运动控制器等设备，实现智能移动监视装置的行驶运动。装置智能移动系统还要增量式码盘为装置提供航迹推算式的定位。通过巡线传感器和增量式码，盘装置既能沿着线前进，又能了解当前所在的坐标。
2.巡检机器人能源系统
能源系统包括电池和充电系统两个部分。在装置工作时，由电池提供能量。常用的电池有锂电池、铅蓄电池、镍镉电池等。考虑到装置工作时间较长，需要重复充电，并且考虑成本，选择铅蓄电池作为装置的电源。普通的铅蓄电池具有容量大、放电电流大、高循环寿命、可靠性好、时间耐久、安全性能好等特点。
3.实时监视视频采集
视频采集主要包括可见光摄像机及相应的采集和传输设备，通过基站系统的监控计算机和移动站系统的主控计算机配合，控制摄像机的操作，进行数据采集和传输。
对于AGV移动装置的巡线传感器，采用比较广泛的是磁导航的方式，然而磁导航铺设成本较高。磁导航装置检测范围内不能存在电机等磁性装置，并且需要定期清洁磁导航传感器，维护成本较大。
若以降低成本考虑应采用红外光巡线的方式。红外光巡线传感系统采用红外光作为检测光源，避免了外界可见光对巡线传感的干扰和影响，可以在高亮或全黑暗的光照条件下工作。内部处理算法基于施密特滤波器及自适应阈值学习算法，对每个红外反射管分别进行阈值学习，可以弥补因为器件差异和反射条件差异造成的传感误差。巡线条方面，通过铺设工业耐磨阻燃地板，可以很好地降低维护成本。
然而单纯的巡线并不能为装置提供准确的坐标信息。装置除了在转弯或者道路交汇的地方能获取坐标，并不知道在路径上的具体坐标。因此，除了巡线系统，巡线传感器系统还要增量式码盘为装置提供航迹推算式的定位。通过巡线传感器和增量式码盘，装置既能沿着线前进，又能了解当前所在的坐标。
增量式码盘及随动轮装置
5总结
本文的研究具有良好的应用前景，智能巡检机器人能够适应各类企业的高危区域巡视，能够在现有各类型监测数据提供屏柜状态的同时实现视频监视，防止由于辅助监测装置误报影响监控人员掌握实际情况，且装置智能、可移动的特点弥补了主控室对保护区域安装的视频监控不全面、不清晰、可操控范围及角度有限的不足的问题，为远端监控人员正常巡视和特殊情况实时查询现场情况提供有力支撑。
论文作者:何潇锐
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/11
标签：装置论文; 智能论文; 机器人论文; 实时论文; 变电所论文; 系统论文; 工作论文; 《科技新时代》2018年11期论文;