摘要：随着我国变电站的快速发展，变电站巡检机器人技术水平越来越成熟。借助变电站巡检机器人应用技术，可实现对变电站电气设备的巡检，确认设备的基本状态，保障设备的可靠性与稳定性。本文对变电站巡检机器人应用技术进行研究，分析其实施要点，旨意推动变电站的服务能力，并为相关人员提供参考。
关键词：变电站；巡检机器人；应用技术；实施要点
引言
变电站设备是保障变电站稳定运行的基础，但是在实际的运行中，其容易受到多种因素的影响而处于不良状态，进而导致设备的安全性问题，甚至威胁变电站的功能性与可靠性。而变电站巡视机器人应用技术则可代替人工巡检的方式，其具有极高的效率，可以实现自动化巡检，对提高设备稳定性具有积极意义。基于此，本文展开对巡检机器人应用技术的分析，旨在推动变电站的服务能力，为相关人员提供参考。
1变电站巡检机器人概述
变电站智能巡检机器人应用于变电站的室外巡检，无轨化的导航定位装置使得机器人可以清楚地进行路径的规划并自由行动在变电站道路上，配合红外测温、智能读表以及图像识别等技术轻松地对变电站设备进行常规的检测，并将采集到的图像、视频信息和温度、湿度、气压等数据实时传输到远方平台，实现实时的远端监控。
2变电站巡检机器人的系统分析
变电站巡检机器人是一种符合当前变电站无人值守需求的重要系统，有效地改善了传统变电站巡检工作，能够减少人工劳作强度，并提高巡检效率，符合变电站发展需求。在具体系统构建中，所涉及的内容包括移动站和基站。其中，移动站是实现巡检的关键，主要有移动车体、移动运动控制系统、信息传递系统。在工作过程中，由移动站实现对变电站电气设备信息的采集，并借助通信系统，将所采集的数据信息传递到基站。基站则包括监控主站、网络集线器、交换主机、打印机等设备，它不仅可以实现对所采集数据的分析，还可以实现对移动站的管理和控制等，其对巡检机器人的有效运行具有积极作用。在巡检机器人系统的基础上，需要保障巡检机器人具备合理的巡检方式，其中选件方式可分为全自主定时巡检和远程遥控巡检。每种巡检方式均具备其相应的特点：
（１）全自主定时巡检
这种巡检方式是预先设定巡检时间和巡检线路，待达到预定时间后，巡检机器人则可按照预定设计的轨迹进行巡检。当巡检机器人精确地停靠在预先设定的位置后，实现对设备的检测，并传输设备的状态信息。巡检完成后，机器人自动回到充电室充电。
（２）远程遥控巡检
远程遥控巡检是借助鼠标或键盘实现对机器人的控制，使之脱离预先设定的运行轨迹，并达到目标位置。可借助调整云台、可见光和红外摄像仪等实现对电气设备的检测，并实现信息的远程传递，进而实现远程遥控巡检。
3变电站巡检机器人应用技术的关键技术
3.1导航技术
3.1.1磁轨导航
磁轨导航系统具有良好的稳定性，它很少会受到外界环境因素的影响。按照预设的运行轨迹将磁性材料预埋在地下，机器人通过传感器探测磁力块信息，不断监测行进间偏移的位置。行进间通过射频识别雷达监测预埋的标签，在相应位置执行不同的操作，如停车、转向等。但磁导航方式需要对轨道进行定期的维护，并且在一定程度上限制了机器人的活动范围，且机器人不能够自主地躲避障碍。
3.1.2 SLAM导航
同时定位与地图构建是一种未知地图导航技术，也是目前巡检机器人较为流行的导航技术。机器人通过传感器采集到的信息，在不断计算自身位置的同时构建周边环境地图。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于不同的传感器实现SLAM导航，有着不同的差异。目前主流的两种SLAM导航分别是基于激光雷达的激光SLAM和基于视觉的VSLAM（VisualSLAM）。激光SLAM应用时间早于VSLAM，有着成熟的理论依据，并且在应用上也十分稳定成熟，可在强光照射下运行。激光雷达测距准确，其导航精度可达到厘米级。但是激光雷达的探测范围有限且价格十分昂贵。VSLAM通过摄像头采集数据，使用成本较低，通过三角测距的方法测算距离，虽然精度不如激光SLAM，但可以充分利用其收集到的纹理信息，这使得其在重定位和场景分类上有着优异的表现。但其受光照因素制约很大，在光线昏暗处（无纹理处）无法正常工作。
3.2机器人无线通信网络
为保障变电站巡检机器人的有效运用、信息的传递可靠，必须保障通信网络的可靠性，且需要通信系统具有显著的通信能力，避免在信息传递过程中，出现严重信息损失情况。现对几种常见的通信技术进行分析：
3.2.1 ＵＷＢ通信技术
该项技术是无载波通信技术，它的发射功率不高，且安全性相对较高，带宽也属于高量级。但是传输距离相对较近，主要以移动机器人室内定位应用较多。
3.2.2 ＬＩ－ＦＩ
该项技术依靠光谱，具有良好的保密性，且所消耗能量相对较低。缺点为该项技术不够成熟，仍旧处于研究阶段，且没有进行大规模推广。
3.2.3 ＷＩＦＩ技术
常见的无线载波通信技术覆盖面积广，支持无线桥接，但其在具体的运行过程中，能源消耗水平相对较高。
3.2.4 Ｍｅｓｈ网络
该网络属于新型网络结构，其保障了传输效率和带宽容量可适应变电站的需求。当前，变电站机器人巡检中，主要以Ｍｅｓｈ网络为主要通信网络，可以实现机器人的无线通信，其安装部署简单，能够规避通信堵塞。
3.3行走机构
应用于变电站移动巡检机器人的行走机构主要可以分为3类：轮式行走机构、履带式机构和固定轨道式机构。其中轮式机构在变电站巡检机器人的使用中最为广泛。
3.3.1轮式行走机构
轮式行走机构的移动性、灵活性较强。具有在狭小空间范围内的行走、转向的能力。现有的轮式移动机器人主要分为两轮和四轮驱动。相较于两轮驱动，四轮驱动的稳定性、驱动能力和转弯灵活性优于两驱设计。但其机械结构相对复杂且需要较大的设计空间。轮式移动机构的移动依赖于变电站内相对平坦的地面，对于变电站内颠簸不平整的石子路面的适应性低，巡检效率会受到一定程度的影响。
3.3.2履带式行走机构
对复杂路况的适应性强，具有一定的翻越障碍、爬坡能力。但其机械结构复杂，体积较大，灵活性低，不适用于变电站内狭窄路面通行。
3.3.3固定轨道式机构
机器人通过固定轨道的方式进行移动。这种移动方式确保了机器人可以在预先设定的检测路径上通行，并且移动精度较高，易于控制。但是单一的导轨路径限制了机器人巡检的灵活性。此种轨道式移动机器人目前主要应用于变电站室内屏柜的检测。
3.4图像识别
图像识别作为巡检机器人的重要技术之一，决定了监测设备的准确性，其实现方法也是机器人设计环节重点考虑的因素之一。基于机器人的云台双目视觉系统，利用红外和可见光呈像相机拍摄采集红外图像、仪表指针数据、断路器开关位置等信息，对采集到的图像文件进行处理，与前一次的采集数据进行匹配对比，累计图像分析、纹理判断等对设备是否出现异常作出判断。可利用尺度不变特征变换、霍夫变换等算法的研究实现开关位置识别等问题。基于深度学习的图片识别算法实现图像分类、图像分割、物体检测等。算法的优化是图片识别的核心问题
结语
变电站智能巡检机器人是机电一体化、导航定位技术、图像识别技术、多传感器融合等技术的产物，其相关技术的开发和创新是电力发展的基础，机器人巡检是未来变电站巡检的必然趋势。文章对巡检机器人的主要功能及技术进行了讨论，并结合其相关特点，对未来的发展趋势进行了展望。
参考文献：
[1]湖尔希旦·瓦依提，王俊．变电站巡检机器人研究现状综述［Ｊ］．工程技术，２０１７（３）：２３８－２３８．
[2]杨俊，黄礼华，张立平．变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究［Ｊ］．湖北电力，２０１７，４１（１）：２０－２４．
[3]鲁恩燕，郭葛峰．智能变电站巡检机器人研制及应用［Ｊ］．华东科技：学术版，２０１７（１２）：３２６．
论文作者:谢昱良
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/1
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