变电站智能巡检机器人全局路径规划设计与实现

俞斌

摘 要：变电站作为电网的重要组成组成部分，随着社会用电需求的增加，对变电站运行要求也越来越高，而要想实现变电站的高效运行，降低变电站故障的发生，就必须革新变电站设备传统人工巡检方式。信息化的时代里，变电站的智能化构建也越来越迫切和重要，变电站智能巡检机器人也开始取代变电站设备传统人工巡检方式。而要想全面实现变电站智能化巡检，就必须做好变电站智能巡检机器人全局路径规划设计工作。智能巡检机器人的引入在提离电力系统智能化水平的同时，也能有效解决传统巡检方式面临的新挑战。全局路径规划是智能巡检机器人完成巡检任务的前提，因此对变电站智能巡检机器人全局路径规划的研究意义重大。本文就变电站智能巡检机器人全局路径规划设计与实现进行了相关探讨。

关键词：变电站；智能巡检；机器人；全局路径规划设计；实现

0.引言

就目前来看，我国变电站设备巡检方式依然是人工方式，借助一些配套的检测设备，通过巡检人员的经验来对变电站设备运行状态进行判断，然而这种判断具有极大的不科学性，尤其是在超高压输变电系统中，这种人工巡检方式已经不适合变电站运行的需要。在科技飞速发展的时代里，将智能机器人系统引入到电力系统越来越迫切，智能机器人的使用，可以提高电力系统的自动化程度，保证变电站设备的稳定、安全运行，进而保证电力系统的正常运行。

1.变电站智能巡检机器人的作用

在科技日新月异的时代里，人工智能也将逐渐渠道传统的生产方式，大大的改变人们的生活。变电站作为电力系统的重要组成部分，随着用电需求的增加，对变电站设备要求也越来越高，但是，在实际环境下，变电站设备很容易出现故障，这些故障中有许多故障是无法通过人的肉眼来判别，尤其是那些潜在的故障，如果不能及时发现，就会影响到电力系统的正常运行。而变电站智能巡检机器人作为科技发展的产物，它能有效地解决变电站人工巡检方式面临的问题[1-2]。智能巡检机器人通过自身携带的拾音器、各种摄像机、智能云台系统，完成变电站设备的声音、图像、录像采集，最终实现声音检测、设备仪表的自动识别、红外检测、紫外放电检测、SF6气体泄漏检测等工作，并且实时记录各设备信息，及时提供异常情况显示、声音提醒、详细数据上传打印等[3]。智能巡视机器人的应用能够实现变电站设备的智能化监控，对变电站内的设备进行在心、实时监控，当变电站内设备出现故障时，智能巡检机器人会将故障信号及时地反馈到监控系统，从而提高变电站工作效率，降低变电站设备故障的发生。

2.变电站智能巡检机器人全局路径规划设计与实现

2.1创建半结构化道路模型

在变电站智能巡检化器人全局路径规划设计中，道路网模型的构建置管工作，智能巡检化器人必须按照一定的路径来进行，如果工作路径不合理、不合学，势必就会影响到智能巡检器人作用的发挥。因此，设计人员必须结合变电站实际情况，合理建立道路网模型。基于磁导航的变电站智能巡检化器人路径中的停靠点可通过射频识别标准标示，并在停靠点设置一定的停靠时间，方便智能巡检化器人进行巡检，严格按照任务指示来完成巡检任务（仪表检查、气体泄漏检查、温度检查等），待智能巡检化器人完成巡检任务后，进入到下一个停靠点[4]。另外，在路径设计中，要注意直行、拐弯、掉头等指令的设置，从而更好地方便智能巡检化器人完成相关巡检任务[4]。

2.2全局最优路径规划

全局最优路径规划的目的就是方便智能巡检化器人能够在短短的时间内到达停靠点，执行选巡检任务。在创建模型的基础上，选择合适的全局路径规划算法，最终规划一条从起点途经所有任务点，最终到送终点的最优路径。根据智能巡检化器人的运动轨迹，可将路径规划分为两：一种是智能巡检化器人系统所有自由度可独立变化的完整运动规划，另一种就是智能巡检化器人系统非完整、有约束的运动规划。对于变电站智能巡检化器人的全局路径规划设计工作来看，它本身就是一种非完整的运动规划，因此，在具体设计过程中，就鼻息考虑到智能系统有限的自由度，要将智能巡检化器人的必须经过的停靠点输入到智能化系统中，从而设置相应的指令，确保机器人每一个停靠点都会到达。另外，在全局最优路径规划中，要采用科学的路径规划算法，如借整仿生学中的蚁群算法和遗传算法，物理学中的模拟退火算法等方法，实现智能巡检机器人的路径规划[6]。另外，按照路径规划算法类型分类，可将路径规划划分为传统路径规划算法和智能路径规划算法，传统路径规划算法主要指基于环境模型的图搜索算法，例如Dijkstra算法，A*算法，D*算法等；应用较多的智能路径规划算法有遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法等。

3.结语

综上所述，现行社会形势下，传统的巡检方式已经不适合变电站运行的需要，传统的巡检方式主要是人工方式，這种巡检方式很难全面把控变电站设备运行状态，增加了变电站运行风险。而智能巡检化器人的应用有效地解决了传统人工巡检方式的弊端，能够大大的提高变电站运行效率。而要想发挥智能巡检化器人的作用，就必须做好全局路径规划设计工作，只有不断优化路径规划工作，从而更好地方便智能巡检化器人执行巡检指令、完成巡检任务，进而为变电站的安全、稳定运行提供保障。

参考文献：

[1]陈瑶. 变电站智能巡检机器人全局路径规划设计与实现[D].山东大学，2015：112-119.

[2]陈瑶，陈阿莲，李向东，陈伟. 变电站智能巡检机器人全局路径规划设计[J]. 山东科学，2015，01：114-119.

[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.

[4]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，2011，19：85-88+96.

[5]肖鹏，孙大庆，王明瑞，郭锐，孙勇. 基于激光定位的变电站智能巡检机器人导航系统设计[J]. 计算机测量与控制，2012，06：1629-1631+1635.

[6]李红梅，王滨海，廖文龙，王海鹏，肖鹏. 基于地图匹配的变电站巡检机器人激光导航系统设计[J]. 制造业自动化，2014，01：52-56.