探究变电站设备巡检机器人的研究与应用

洪叶

摘 要：本文从工作内容、主要功能、优点三方面介绍了巡检机器人，并给出三种变电站运维中机器人的使用，以及一点使用建议。以供参考。

关键词：变电站设备;巡检机器人;人工智能

引言：传统的变电站巡检工作，主要由人工负责，但是巡检工作内容繁多，工作量巨大，使用人力的效率较低。随着科学技术和人工智能的不断发展，现在已经有一部分变电站的巡检工作由巡检机器人代替人工完成。巡检机器人使得巡检工作更加规范化、标准化，高效率的工作完成状态为变电站的维护提供了便利。

一、巡检机器人的研究

巡检机器人是为了提升巡检工作的安全性、效率性、时效性等方面的内容而产生的。巡检机器人中使用到了地图的构建、定位、视觉和激光导航等技术[1]。巡检机器人在很多场景中都能发挥积极作用。例如变电站的巡检工作、电力隧道的巡检、核辐射的检查等。巡检机器人的主要工作内容有：检测变电站内设备的温度、检测变电站设备的外部是否存在破损或者放电情况、检测变电站设备的运行状态和仪表数据、检测变电站的设备声音情况、检测变电站周围的环境情况等。目前大多数巡检机器人都是由六部分组成，分别是智能云台、驱动底盘、激光传感器、可见光的摄像机、红外热像仪以及其他零部件。

巡检机器人的功能有以下几种。第一，巡检机器人能够进行导航和定位，通过激光导航的技术形成地图，并在巡检工作中自行定位。变电站无需使用磁条作为指引，能大大降低巡检工作的投入成本。第二，巡检机器人能够自行规划巡检路径，在巡检工作中，机器人可以根据任务的需求，在地图中找到最佳的行驶路线。第三，巡检机器人能够使用红外线进行设备的诊断工作。在巡检过程中，机器人会自动记录设备的温度变化情况，如果设备最高温度超过安全值，就会判定系统运行状态异常，帮助巡检工作人员完成后期的鉴定和维护。第四，巡检机器人能够进行视频监控，机器人上安有高清的摄像机，在巡检过程中能将设备的外观情况进行图像记录。第五，巡检机器人能够将图像和数据信息进行传输，巡检机器人在工作过程中会记录变电站设备的多种信息，并通过网络上传至站点的服务器，以便维护人员及时查看变电站设备运行信息。第六，机器人能够自动充电，巡检机器人的电量如果即将耗尽，就会自动返回充电站进行充电。

巡检机器人有以下几个优点。第一，自动化程度高，巡檢全过程使用计算机完成，机器人能够自主设定巡检任务。并且，巡检机器人还具备自动充电的优点，数据显示，只需要充电15分钟，就可以正常工作2个小时，续航能力较强。第二，巡检机器人的安全系数高，无需人工进入复杂的工作环境，并且机器人能够自己躲避路障，工作的安全性大大提升。第三，使用巡检机器人能降低成本，尽管前期在机器人的研发和购买上，需要投入大量的资金，但是后期用于维护和发放维修人员工资方面的支出将会大大减少。第四，巡检机器人的灵活性强，本身机器人的体积较小，能够自由穿梭在巡检环境中，并且规划最优路径。第五，巡检机器人的适应性强，能够在很多特殊环境中代替巡检人员完成巡检工作。

二、变电站设备巡检中使用机器人的应用

（一）设备精测

设备精测，就是巡检机器人对单一设备的精度诊断[2]。在变电站的运维中，如果有新设备，需要先试运行24小时，在这个时间段，就需要机器人对设备的温度进行精确测量，这样运维人员可以在后台发现设备的缺陷。机器人不仅能在规定的测温点精确测量，还能多方位、多角度的检测同一台设备，提高检测值的参考价值。机器人还可在系统内部储存数据信息，运维人员能够根据系统生成的分析报表，进行变电站设备的诊断。

（二）恶劣天气巡检

在巡检过程中不可避免会遇到较为恶劣的天气，例如暴雨、大雪天等，如果只凭借运维人员的巡检，很难保证巡检内容的全面性，且巡检的安全性得不到保证。使用巡检机器人，能够远程操控机器人克服恶劣天气的影响，检测设备的开关情况，以及避雷器泄漏电流的数据信息等。

（三）异常状态警告

传统的变电站运维中，尽管能够集中监控，但是监控中心在收到设备异常信息后，需要人员先去现场进行确认，然后根据设备情况制定维护措施，在赶到现场的时间内，很可能加重异常情况的影响。因此，当运维人员收到警报信息后，可以操控机器人最快到达现场，使用监控的功能记录设备异常情况，这样运维人员就能远程确认异常情况，加快决策的时间，提升决策的效率。

（四）实际应用的建议

在变电站设备的巡检中使用机器人，可以将无轨激光导航的地面机器人与有轨道的机器人结合使用，这两种巡检机器人有着不同的巡检范围和巡检侧重点，二者结合，能够将一些不便人工巡检的死角也照顾到。同时，巡检机器人的智能平台能够将巡检过程中的数据信息进行整理和汇总，根据数据分析的结果，提升机器人的预判功能。

此外，为了进一步提升巡检工作的效率，可以将无轨激光导航机器人的电力来源改为蓄电池，在变电站的巡检范围内，定点设置充电站，方便机器人自动检测电量并进行及时的电量补给。如果是轨道式机器人，就可以使用蓄电池和滑触线相结合的方式进行供电，这样能够提升巡检机器人的安全系数，保证机器人在巡检工作中具备抵抗风险的能力。

结论：尽管巡检机器人在巡检工作中有着明显的优势，但是仍会发生故障，或者稳定性较差的情况，因此，变电站的维护人员应该针对机器人的缺陷进行改进，保证机器人良好的巡检状态，为变电站的运维提供帮助。

参考文献：

[1]孙显鹤，郭小凯.室内变电站设备巡检机器人关键技术研究与应用[J].机电信息，2018（27）：100-101.

[2]牛祉霏. 变电站设备巡检机器人系统设计方案的研究与应用[D].华北电力大学，2016.