关于深化应用智能巡检机器人的方法研究

1   巡检机器人简介

变电站智能巡检机器人是用于变电巡检作业的移动巡检装置，主要由移动载体、通讯设备、检测设备组成。智能机器人巡检系统能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，巡检内容包括设备温度、仪表等，具有检测方式多样化、智能化、巡检工作标准化、客观性强等特点。同时，系统集巡视内容、时间、路线、报表管理与一体，实现了巡检全过程自动管理，并能够提供数据分析与决策支持。^[1]

2   机器人应用中存在的主要问题

变电站智能巡检机器人在一定程度上能帮助我们巡视检查设备，能够减轻一部分运维人员的工作量，但是国内变电站巡检机器人研发时间相对起步较晚，在实际应用中还存在一些技术问题需要优化，并且现场实际使用经验也不是很丰富，导致机器人应用中存在较多问题，下面将对某变电机器人运行中存在的问题进行阐述。

2.1 机器人运行稳定性差

机器人目前主要通过激光导航来确定机器人在变电站中的位置，利用传感器识别出道路区域和障碍物区域。机器人激光导航容易受环境影响，在实际应用过程中机器人多次出现了偏离巡视轨道问题，而且由于传感器及算法问题，机器人容易将正常道路区域判断为障碍物区域，待在原地，这样就导致机器人常常有去无回。

在特殊天气，当空气中水分、杂质增加时，变电站电晕放电现象相应加重，若电晕放电源的频率与机器人通讯频率间距足够接近，容易出现干扰，导致机器人通讯中断，图片传输不清晰等问题。

2.2 机器人巡检质量不高

机器人虽然已搭载了较好的红外测温摄像头，但由于变电站环境背景相对复杂，机器人拍摄的部分图片仍不清晰，并且在拍摄中极易受到太阳的干扰，拍摄的红外图片，在后期的应用分析上存在较多问题；机器人相对较小，拍摄的角度相对较低，而且容易受遮挡，虽然从多个角度都观测设备，但是路线相对固定，对设备某些部位的发热拍摄不到，即使能拍到，由于观测角度的不同与实际温度误差还是较大。^[2]

机器人目前对标记的识别极易受光线和拍摄位置的影响，标记的综合识别能力还需提升，对目前所辖变电站机器人巡检数据而言，对于SF6 标记及避雷器示数的识别率可以达到95% 左右，准确率可以达到90% 以上，但随着机器人投运后使用时间不断增加及标记老化，巡检结果的识别率及准确率呈下降趋势；而对于充油设备油位的识别能力低于70%，准确率较低，误差较大。

2.3   巡检数据利用率低

机器人后台巡检系统对数据的分析告警不准确，后台报警信息都是大量的无用告警信息，设备实际状态正常；机器人巡检数据导出后无法使用，与目前使用的五通巡视模板不同；机器人目前的巡检结果报表只是作为辅助，目前无法真正的代替人工巡视。^[3]

机器人目前能对标记及红外测温有效识别和分析，但是对于设备外观缺陷、设备上悬挂的异物、设备漏油等问题无法识别，功能需要完善。

3   巡检机器人深化应用的基础方法

变电站智能巡检机器人在实际使用中遇到了一些问题，这些问题导致机器人使用效率不高，机器人应用得不够深，无法将机器人的作用发挥到最大化。下面将阐述深化应用机器人的基础方法。

3.1 安装调试因地制宜

机器人初期设计道路时，要根据设备位置修建道路，道路不仅要在施工质量上符合平整坚固的要求，更重要的是满足所有设备点位需求，道路修建时要以机器人观测角度考虑道路与设备的距离，尽可能地避免机器人观测视角被遮挡。机器人选择拍摄点位时，应根据不同设备特点来选择机器人位置，例如对隔离开关动静触头的拍摄，要根据运维人员平日测温经验来选取机器人拍摄角度，要使机器人能拍摄到相对隐蔽部位的发热，这样能保证机器人的检测数据相对可靠和全面。

3.2 验收过程质量为首

机器人在验收过程中要把好质量关，要确保机器人各项功能正常，各传感器工作正常，有没有传感器误告警导致机器人无法移动的情况；要反复验证机器人在执行任务过程中的稳定性，记录好机器人偏离导航轨道次数，及时督促厂家查找原因并整改；在验收巡检点位时应观测同一点位不同时期的巡检数据，进行对比判断机器人拍摄数据准确度及稳定性，对有时能准确识别有时识别不准的设备，要进行优化，确保每个巡检点位数据都是准确的，这样可以保证机器人后期运行的稳定性及巡检数据的准确性。

3.3 现场环境定期勘查

机器人目前使用的激光导航摄像头，可能会因为周围环境的变化，而使导航出现偏差，因此要经常评估周围环境变化情况，如果变化大时，应重新扫激光地图更新至数据库；机器人在行驶过程中可能会由于压到石子发生偏移而导致偏航，或者因为杂草、树枝等而告警，因此巡检道路上的异物要及时清理，对于不平整路面要及时修整，电缆沟有工作时应暂停执行任务，这样可以有效避免机器人常常有去无回的问题，提高机器人运行稳定性。

3.4 巡检任务合理计划

机器人的巡检任务不易太长，尽量设置一个任务在8 小时内，这样即使巡检过程中遇到异常问题，还留有足够的电量让机器人返回充电房，在后期机器人应用中发现机器人多次因为电量不足问题没有返回充电房；对于自动任务的设计应尽量避免重叠，给机器人留有足够的充电时间，按照合理计划执行巡检任务，可以大大提高机器人使用效率。

3.5 多举并措弥补不足

对变电站的设备标记较密集、标记遮挡严重、电磁干扰、标记脏污等问题，可以通过加装反光镜、巡视路线调整、标记擦拭等措施，进一步提升标记覆盖率和识别率。在后期变电站建设过程中为提高机器人巡检效率，应将设备标记朝向便于机器人观测的位置。

3.6 异常处理规范高效

机器人目前在出现异常时，厂家无法及时的到现场处理解决，在此期间机器人停运，极大地降低了机器人的使用率。变电站应建立规范的机器人异常处理流程，将机器人的典型问题处理流程整理成册，由运维人员学习处理，这样可以缩短异常处理时间，提高机器人使用效率。

4   巡检机器人深化应用的改进方法

机器人的深化应用还要从机器人本身存在的问题进行解决，对机器人本身无法解决的问题应与其他设备相联系，构建类似于物联网的协同联动机制，互相配合，达到深化应用机器人的目的。

4.1 监控系统与机器人联动

对于机器人观测不到的一些设备，可由视频监控系统来拍照，照片发送至机器人识别处理，或建立后台数据处理系统来识别。在目前正是建设一键顺控的时期，智能巡检机器人提供与站内监控系统和信息一体化平台接口，能够与监控系统协同联动。在设备操控和事故处理时，通过最优路径规划自动移动到目标位置，实时显示被操作对象的图像信息，将极大地缩短现场人员工作量。

4.2 优化机器人导航方式

机器人偏航问题，是目前无轨道机器人应用过程中存在的主要问题，但是目前以普遍采用的激光导航为例，容易受周围环境变化影响，即使厂家不断地在优化和更新算法，但都没有彻底解决机器人偏航问题。机器人在巡检过程中常常遇到拐弯问题，而机器人在对于拐弯处点位选择十分重要，早或迟都可能导致机器人脱轨，机器人系统自带有里程记录功能，但是精度较差，可以单独加装精度高的里程表用于辅助机器人导航，变电站机器人巡检路线相对固定，从一个点到另一个点的里程也固定，可以设定从一个拐弯处到另一个拐弯处为固定里程，作为激光导航的参考，到达这个里程后激光导航进行位置微调与判断然后进行转弯；同时也可考虑激光导航与GPS 导航相配合，GPS 导航负责大的方向指引，激光导航负责局部位置调整，两者互相协调，可以改善机器人偏航问题。

4.3 运用远程集控系统

目前，机器人任务的派发和管理都是现场人员到各站去执行，目前，很多变电站都是无人值守变电站，如果运维人员不去现场，机器人的运行状况及巡检数据无法获取。如果运用智能巡检机器人远程集控系统，在运维主站实现多个变电站机器人系统的统一协调和集中控制，将极大地方便机器人的运行和管理，并且在特殊天气，运维人员无法到站巡视时，可在运维站利用机器人远程巡视，实时掌握设备运行情况，为变电站无人值守模式的推广打下坚实的基础。

图1 变电站智能巡检机器人远程集控系统图

4.4 建立数据综合分析系统

针对目前巡检数据利用率低问题，可以建立一个集中的数据综合分析系统，将各变电站的数据都汇总起来，由数据综合分析系统进行处理，该系统存有较完整的缺陷定义标准，具有历史数据对比，三相对比，设备部位对比等功能，能够综合判定设备状况是否正常，对有缺陷的设备能够准确判断缺陷等级，生成缺陷报告；对于巡检数据该系统可以自动生成五通模板的巡视卡直接使用，巡检结果可以经数据综合分析系统处理后上传至PMS 系统里对应的巡视维护项目内；每年各个变电站都要进行精确红外测温图库拍摄及红外测温报告报告制作，为此付出了较多的精力，如果通过数据综合分析系统对机器人上传的红外图库照片进行分析处理，生成精确红外测温报告，将会节省较多的人力，此系统的使用能够极大的减小生产一线人员的工作压力，达到机器人代替部分人工巡视的目的。

5   总结

智能巡检机器人的应用有较大的前景，虽然在目前实际应用中存在较多问题，但随着对智能巡检机器人的优化和改进，机器人的应用范围会更加广泛，能够真正地代替人工巡视，辅助人们远程进行设备故障的处理。

参考文献：

[1] 董吉文,冯立强,鲁守银.变电站巡检机器人控制系统设计[J].微计算机信息,2013,(5).

[2] 鲁守银,苏建军.机器人在变电站设备巡检中的应用[J].机器人技术与应用,2014,(5).

[3] 周立辉,张永生,孙勇,梁涛,鲁守银.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].电力系统自动化,2011,(19).

（本文来源于威廉希尔 官网app 杂志2022年4月期）