關(guān)于深化應用智能巡檢機器人的方法研究

1   巡檢機器人簡(jiǎn)介

變電站智能巡檢機器人是用于變電巡檢作業(yè)的移動(dòng)巡檢裝置，主要由移動(dòng)載體、通訊設備、檢測設備組成。智能機器人巡檢系統能夠以全自主、本地或遠方遙控模式代替或輔助人工進(jìn)行巡檢，巡檢內容包括設備溫度、儀表等，具有檢測方式多樣化、智能化、巡檢工作標準化、客觀(guān)性強等特點(diǎn)。同時(shí)，系統集巡視內容、時(shí)間、路線(xiàn)、報表管理與一體，實(shí)現了巡檢全過(guò)程自動(dòng)管理，并能夠提供數據分析與決策支持。^[1]

2   機器人應用中存在的主要問(wèn)題

變電站智能巡檢機器人在一定程度上能幫助我們巡視檢查設備，能夠減輕一部分運維人員的工作量，但是國內變電站巡檢機器人研發(fā)時(shí)間相對起步較晚，在實(shí)際應用中還存在一些技術(shù)問(wèn)題需要優(yōu)化，并且現場(chǎng)實(shí)際使用經(jīng)驗也不是很豐富，導致機器人應用中存在較多問(wèn)題，下面將對某變電機器人運行中存在的問(wèn)題進(jìn)行闡述。

2.1 機器人運行穩定性差

機器人目前主要通過(guò)激光導航來(lái)確定機器人在變電站中的位置，利用傳感器識別出道路區域和障礙物區域。機器人激光導航容易受環(huán)境影響，在實(shí)際應用過(guò)程中機器人多次出現了偏離巡視軌道問(wèn)題，而且由于傳感器及算法問(wèn)題，機器人容易將正常道路區域判斷為障礙物區域，待在原地，這樣就導致機器人常常有去無(wú)回。

在特殊天氣，當空氣中水分、雜質(zhì)增加時(shí)，變電站電暈放電現象相應加重，若電暈放電源的頻率與機器人通訊頻率間距足夠接近，容易出現干擾，導致機器人通訊中斷，圖片傳輸不清晰等問(wèn)題。

2.2 機器人巡檢質(zhì)量不高

機器人雖然已搭載了較好的紅外測溫攝像頭，但由于變電站環(huán)境背景相對復雜，機器人拍攝的部分圖片仍不清晰，并且在拍攝中極易受到太陽(yáng)的干擾，拍攝的紅外圖片，在后期的應用分析上存在較多問(wèn)題；機器人相對較小，拍攝的角度相對較低，而且容易受遮擋，雖然從多個(gè)角度都觀(guān)測設備，但是路線(xiàn)相對固定，對設備某些部位的發(fā)熱拍攝不到，即使能拍到，由于觀(guān)測角度的不同與實(shí)際溫度誤差還是較大。^[2]

機器人目前對標記的識別極易受光線(xiàn)和拍攝位置的影響，標記的綜合識別能力還需提升，對目前所轄變電站機器人巡檢數據而言，對于SF6 標記及避雷器示數的識別率可以達到95% 左右，準確率可以達到90% 以上，但隨著(zhù)機器人投運后使用時(shí)間不斷增加及標記老化，巡檢結果的識別率及準確率呈下降趨勢；而對于充油設備油位的識別能力低于70%，準確率較低，誤差較大。

2.3   巡檢數據利用率低

機器人后臺巡檢系統對數據的分析告警不準確，后臺報警信息都是大量的無(wú)用告警信息，設備實(shí)際狀態(tài)正常；機器人巡檢數據導出后無(wú)法使用，與目前使用的五通巡視模板不同；機器人目前的巡檢結果報表只是作為輔助，目前無(wú)法真正的代替人工巡視。^[3]

機器人目前能對標記及紅外測溫有效識別和分析，但是對于設備外觀(guān)缺陷、設備上懸掛的異物、設備漏油等問(wèn)題無(wú)法識別，功能需要完善。

3   巡檢機器人深化應用的基礎方法

變電站智能巡檢機器人在實(shí)際使用中遇到了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題導致機器人使用效率不高，機器人應用得不夠深，無(wú)法將機器人的作用發(fā)揮到最大化。下面將闡述深化應用機器人的基礎方法。

3.1 安裝調試因地制宜

機器人初期設計道路時(shí)，要根據設備位置修建道路，道路不僅要在施工質(zhì)量上符合平整堅固的要求，更重要的是滿(mǎn)足所有設備點(diǎn)位需求，道路修建時(shí)要以機器人觀(guān)測角度考慮道路與設備的距離，盡可能地避免機器人觀(guān)測視角被遮擋。機器人選擇拍攝點(diǎn)位時(shí)，應根據不同設備特點(diǎn)來(lái)選擇機器人位置，例如對隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭的拍攝，要根據運維人員平日測溫經(jīng)驗來(lái)選取機器人拍攝角度，要使機器人能拍攝到相對隱蔽部位的發(fā)熱，這樣能保證機器人的檢測數據相對可靠和全面。

3.2 驗收過(guò)程質(zhì)量為首

機器人在驗收過(guò)程中要把好質(zhì)量關(guān)，要確保機器人各項功能正常，各傳感器工作正常，有沒(méi)有傳感器誤告警導致機器人無(wú)法移動(dòng)的情況；要反復驗證機器人在執行任務(wù)過(guò)程中的穩定性，記錄好機器人偏離導航軌道次數，及時(shí)督促廠(chǎng)家查找原因并整改；在驗收巡檢點(diǎn)位時(shí)應觀(guān)測同一點(diǎn)位不同時(shí)期的巡檢數據，進(jìn)行對比判斷機器人拍攝數據準確度及穩定性，對有時(shí)能準確識別有時(shí)識別不準的設備，要進(jìn)行優(yōu)化，確保每個(gè)巡檢點(diǎn)位數據都是準確的，這樣可以保證機器人后期運行的穩定性及巡檢數據的準確性。

3.3 現場(chǎng)環(huán)境定期勘查

機器人目前使用的激光導航攝像頭，可能會(huì )因為周?chē)h(huán)境的變化，而使導航出現偏差，因此要經(jīng)常評估周?chē)h(huán)境變化情況，如果變化大時(shí)，應重新掃激光地圖更新至數據庫；機器人在行駛過(guò)程中可能會(huì )由于壓到石子發(fā)生偏移而導致偏航，或者因為雜草、樹(shù)枝等而告警，因此巡檢道路上的異物要及時(shí)清理，對于不平整路面要及時(shí)修整，電纜溝有工作時(shí)應暫停執行任務(wù)，這樣可以有效避免機器人常常有去無(wú)回的問(wèn)題，提高機器人運行穩定性。

3.4 巡檢任務(wù)合理計劃

機器人的巡檢任務(wù)不易太長(cháng)，盡量設置一個(gè)任務(wù)在8 小時(shí)內，這樣即使巡檢過(guò)程中遇到異常問(wèn)題，還留有足夠的電量讓機器人返回充電房，在后期機器人應用中發(fā)現機器人多次因為電量不足問(wèn)題沒(méi)有返回充電房；對于自動(dòng)任務(wù)的設計應盡量避免重疊，給機器人留有足夠的充電時(shí)間，按照合理計劃執行巡檢任務(wù)，可以大大提高機器人使用效率。

3.5 多舉并措彌補不足

對變電站的設備標記較密集、標記遮擋嚴重、電磁干擾、標記臟污等問(wèn)題，可以通過(guò)加裝反光鏡、巡視路線(xiàn)調整、標記擦拭等措施，進(jìn)一步提升標記覆蓋率和識別率。在后期變電站建設過(guò)程中為提高機器人巡檢效率，應將設備標記朝向便于機器人觀(guān)測的位置。

3.6 異常處理規范高效

機器人目前在出現異常時(shí)，廠(chǎng)家無(wú)法及時(shí)的到現場(chǎng)處理解決，在此期間機器人停運，極大地降低了機器人的使用率。變電站應建立規范的機器人異常處理流程，將機器人的典型問(wèn)題處理流程整理成冊，由運維人員學(xué)習處理，這樣可以縮短異常處理時(shí)間，提高機器人使用效率。

4   巡檢機器人深化應用的改進(jìn)方法

機器人的深化應用還要從機器人本身存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，對機器人本身無(wú)法解決的問(wèn)題應與其他設備相聯(lián)系，構建類(lèi)似于物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)機制，互相配合，達到深化應用機器人的目的。

4.1 監控系統與機器人聯(lián)動(dòng)

對于機器人觀(guān)測不到的一些設備，可由視頻監控系統來(lái)拍照，照片發(fā)送至機器人識別處理，或建立后臺數據處理系統來(lái)識別。在目前正是建設一鍵順控的時(shí)期，智能巡檢機器人提供與站內監控系統和信息一體化平臺接口，能夠與監控系統協(xié)同聯(lián)動(dòng)。在設備操控和事故處理時(shí)，通過(guò)最優(yōu)路徑規劃自動(dòng)移動(dòng)到目標位置，實(shí)時(shí)顯示被操作對象的圖像信息，將極大地縮短現場(chǎng)人員工作量。

4.2 優(yōu)化機器人導航方式

機器人偏航問(wèn)題，是目前無(wú)軌道機器人應用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，但是目前以普遍采用的激光導航為例，容易受周?chē)h(huán)境變化影響，即使廠(chǎng)家不斷地在優(yōu)化和更新算法，但都沒(méi)有徹底解決機器人偏航問(wèn)題。機器人在巡檢過(guò)程中常常遇到拐彎問(wèn)題，而機器人在對于拐彎處點(diǎn)位選擇十分重要，早或遲都可能導致機器人脫軌，機器人系統自帶有里程記錄功能，但是精度較差，可以單獨加裝精度高的里程表用于輔助機器人導航，變電站機器人巡檢路線(xiàn)相對固定，從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的里程也固定，可以設定從一個(gè)拐彎處到另一個(gè)拐彎處為固定里程，作為激光導航的參考，到達這個(gè)里程后激光導航進(jìn)行位置微調與判斷然后進(jìn)行轉彎；同時(shí)也可考慮激光導航與GPS 導航相配合，GPS 導航負責大的方向指引，激光導航負責局部位置調整，兩者互相協(xié)調，可以改善機器人偏航問(wèn)題。

4.3 運用遠程集控系統

目前，機器人任務(wù)的派發(fā)和管理都是現場(chǎng)人員到各站去執行，目前，很多變電站都是無(wú)人值守變電站，如果運維人員不去現場(chǎng)，機器人的運行狀況及巡檢數據無(wú)法獲取。如果運用智能巡檢機器人遠程集控系統，在運維主站實(shí)現多個(gè)變電站機器人系統的統一協(xié)調和集中控制，將極大地方便機器人的運行和管理，并且在特殊天氣，運維人員無(wú)法到站巡視時(shí)，可在運維站利用機器人遠程巡視，實(shí)時(shí)掌握設備運行情況，為變電站無(wú)人值守模式的推廣打下堅實(shí)的基礎。

圖1 變電站智能巡檢機器人遠程集控系統圖

4.4 建立數據綜合分析系統

針對目前巡檢數據利用率低問(wèn)題，可以建立一個(gè)集中的數據綜合分析系統，將各變電站的數據都匯總起來(lái)，由數據綜合分析系統進(jìn)行處理，該系統存有較完整的缺陷定義標準，具有歷史數據對比，三相對比，設備部位對比等功能，能夠綜合判定設備狀況是否正常，對有缺陷的設備能夠準確判斷缺陷等級，生成缺陷報告；對于巡檢數據該系統可以自動(dòng)生成五通模板的巡視卡直接使用，巡檢結果可以經(jīng)數據綜合分析系統處理后上傳至PMS 系統里對應的巡視維護項目?jì)?；每年各個(gè)變電站都要進(jìn)行精確紅外測溫圖庫拍攝及紅外測溫報告報告制作，為此付出了較多的精力，如果通過(guò)數據綜合分析系統對機器人上傳的紅外圖庫照片進(jìn)行分析處理，生成精確紅外測溫報告，將會(huì )節省較多的人力，此系統的使用能夠極大的減小生產(chǎn)一線(xiàn)人員的工作壓力，達到機器人代替部分人工巡視的目的。

5   總結

智能巡檢機器人的應用有較大的前景，雖然在目前實(shí)際應用中存在較多問(wèn)題，但隨著(zhù)對智能巡檢機器人的優(yōu)化和改進(jìn)，機器人的應用范圍會(huì )更加廣泛，能夠真正地代替人工巡視，輔助人們遠程進(jìn)行設備故障的處理。

參考文獻：

[1] 董吉文,馮立強,魯守銀.變電站巡檢機器人控制系統設計[J].微計算機信息,2013,(5).

[2] 魯守銀,蘇建軍.機器人在變電站設備巡檢中的應用[J].機器人技術(shù)與應用,2014,(5).

[3] 周立輝,張永生,孫勇,梁濤,魯守銀.智能變電站巡檢機器人研制及應用[J].電力系統自動(dòng)化,2011,(19).

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年4月期）