王鹤翔
国网西咸新区供电公司，陕西 西安 712000
摘要：随着国民经济的持续发展，科学技术的不断进步，劳动力成本的不断上升，智能化自动化技术逐步代替人力成为巡检工作的新趋势。传统的人工巡检方式有很多欠缺，如劳动强力大、工作效率低下，且在恶劣天气环境下易受到影响难以进行巡检，存在安全隐患等。本文对智能机器人巡检系统在输变电工程中的应用进行分析，以供参考。
关键词：智能机器人；巡检系统；输变电
引言
随着科技的发展与进步，一些危险行业逐渐采用以智能技术为基础的智能机器人来代替人工，在巡检过程中模拟人工操作行为，既降低了工作风险和人力消耗等问题，又能提供精准数据检测和数据收集，成为当今社会三种主要巡检作业中最有应用前景和发展潜力的方式。
1智能巡检技术的优势分析
智能巡检技术是通过智能化设备代替人进行变电站巡检的一种新兴技术，是变电站管理智能化和信息化的重要标志。在当前的实践中，所谓的智能巡检技术实际上是以智能巡检机器人的应用为代表的。智能巡检机器人的应用较好地解决了人工巡检中安全问题和效率问题，同时在各种参数的检测中比人工巡检具有无可比拟的优势，智能巡检机器人可以在短时间内完成大范围、多参数、高可靠的巡检任务，大大变电站智能化运营水平。
2智能巡检机器人的仪表图像计算
2.1现状
近年来，电力行业的智能机器人发展势头强劲。变电站智能巡检机器人主要代替人工对室外的仪表进行读数或进行状态识别，提高了智能化程度和巡检效率。其中，视觉识别为上述功能提供了有力支撑，也是智能巡检机器人的核心技术之一。由于机器人的重复导航定位和云台控制存在误差，造成机器人每次拍摄同一设备的位置和角度有一定误差，因此成像上有差异。为了能精确识别仪表读数，需找到建模图像和待识别图像的映射关系，将待识别图像映射到建模图像空间进行识别。利用鲁棒特征点进行图像匹配的方法是较好的选择，目前基于ＳＩＦＴ、ＡＳＩＦＴ、ＳＵＲＦ、ＯＲＢ等算法被应用于寻找图像之间的匹配关系，但是单向的匹配易造成误匹配，并会进一步导致投影失败。本文综合考虑了上述特征提取算法，采用ＳＵＲＦ来作为特征提取算法，以解决以上问题。
2.2ＲＡＮＳＡＣ
本文利用ＲＡＮＳＡＣ算法寻找一个最佳的单应性矩阵。其目的是找到一个最优的参数矩阵，使满足该矩阵的匹配对最多。一般令ｈ３３＝１，Ｈ有８个未知参数，所以需要８个线性方程求解。对应到特征点的位置信息上，一组匹配点对可列出两个方程，则至少包含４组匹配点对。ＲＡＮＳＡＣ算法从匹配数据集中随机抽出４组匹配对，并保证这４组匹配对之间不共线。计算出单应性矩阵后，利用这个模型测试所有数据，并计算满足这个模型数据点的个数与投影误差（即代价函数）。
3智能机器人巡检系统整体设计
输变电工程中的智能机器人巡检系统，可将其划分到分布式架构中，整个系统能够划分成三个不同的部分，分别为：基站子系统、通信子系统、终端设备。基站子系统中包含机器人后台、硬盘录像机等；通信子系统包含网络交换机、无线网等设备，通信子系统主要负责各个系统的信息交流；终端设备中包含人工智能处理模块、充电室等。系统设计的过程中，设计了集控中心，能够通过集控中心，实现人工智能控制。巡检机器人使用的导航方式，是现阶段使用比较广泛的磁导航。其中选取以下两种封条进行道路铺设：防水封装磁条、薄ABS封装磁条。前者适用于一般行走轨道的铺设，它需要先切缝将其放入地下，然后再进行掩埋，最后进行封条固定。后者则适用于具有特殊电缆盖板操作的轨道铺设，其特殊性是在轨道打孔之后，需用胀塞和自适应的攻丝固定在孔内。这种导航方式能够有效抵抗外界干扰，整个导航系统的可靠性较强，是目前使用最为广泛的一种导航方式。定位点主要是利用机器人在输变电过程中的巡检任务制定的，能够有效提高检测精度以及检测效率。
4智能巡检机器人关键技术设计
局部放电异常声音检测定位，在完成巡检过程中特定目标图像定位，需定位检测局部放电异常声音。局部放电异常的图像特征很难捕获，可根据特有的声音特征进行识别，局部放电异常声音检测的确定可提高巡检过程中的工作效率。依据声音学原理，声音越趋于一致，则特征矢量在空气中传播越接近。若声音故障具有收敛性能，将收敛到空间位置中的一个点。由此，在局部放电异常声音检测定位中，确定巡检目标质心后，只需提取局部特征向量即可，其可用于局部放电特征的定位监测。
5智能巡检机器人在变电站的应用
变电站巡检机器人在整个工作过程中，主要依赖于监控中心、管理中心、通信系统、机器人等四个环节的相互协调。首先，由技术人员在监控中心的系统界面上编辑好需要执行的巡检任务，然后将巡检任务转换为机器指令，通过通信系统的发送端将指令发送到机器人的主控芯片上，机器人在接收到指令后，会调用相应的算法模块进行路径规划，该路径会先反馈回监控中心，由监控中心的技术人员根据实际情况进行修正并确认后，再次发送回机器人终端，机器人会根据确认后的路径开始巡检。其次，机器人在巡检过程中会根据任务指令分别完成每一个子任务，并将结果记录实时反馈给远程监控中心，机器人前方摄像头的画面也会同步传输到监控中心，实现巡检过程的可视化。接着，机器人巡检中产生的数据会通过监控中心的大屏幕显示出来，通过GIS系统的应用，技术人员可以直观地了解每一个设备的运行状态。最后，机器人完成巡检任务后，会进行一个综合评估，评估结果返回给监控中心，完成巡检任务。到此，一个完整的机器人智能巡检过程就完成了。监控中心则需要通过大数据平台进行数据的统计分析，在现有数据基础上预测变电站各设备的未来运行状态趋势，为变电站的管理提供决策依据。
6智能巡检机器人的设计发展趋势
6.1提升功能与审美的优化设计
智能巡检机器人的功能与审美优化主要三个方面：一是造型功能优化，目的在于明确智能巡检机器人的功能区以及使用方式。智能巡检机器人的外型形态很大程度上能引导用户使用及安全规范操作。局部造型特征能引导用户视觉着力点，以便快速有效获取重要信息等。二是色彩审美优化，在色彩搭配采用现代设计色彩配色，提升设计美观性和时代感，同时色彩语义能辅助功能使用，如红白能起到警示作用，蓝白显示操作区等。三是关键技术智能优化。在多种传感器技术设备融合的基础上探索智能化技术应用。如3D扫描技术、AR实景检测、预警应急处理以及虚拟现实等。关键技术设计的优化和创新应用为每次巡检作业自动规划巡检任务，调整巡检路线，优化决策等，提供坚实技术保障并节省人力物力消耗。
6.2满足不同需求导向的定制化设计
定制化智能巡检机器人可以满足在不同环境下和不同用户需求下在外观、功能、结构等方面的个性化需求。加大外型设计上的投入能增加对广大用户或企业对吸引力。从设计发展来看，未来智能巡检机器人的定制化设计不仅是颜色搭配的个性化变化，更注重深层次的智能巡检机器人与环境之间的呼应关系。一方面表现为智能巡检机器人在造型结构上与环境呼应，如仿生设计，根据智能巡检机器人所使用场地，合理布置仿生设计主题，对智能巡检机器人的造型进行再设计优化，建立用户与智能巡检机器人之间的认知感知联系，以便提升用户对智能巡检机器人的理解和体验感。另一方面表现为智能巡检机器人在设计理念上与环境的呼应。
结束语
文中重点设计了一种智能机器人巡检系统，将其应用于输变电工程中，其主要用于输变电工程中异常放电的检测。通过具体的实验数据证明，在输变电工程中使用智能机器人巡检相比传统的巡检方式，运行成本较低，运行效率较高。
参考文献
[1]孙晓迪.智能巡检机器人在变电运行中的应用[D].山东大学,2019.
[2]李海英.智能巡检机器人在变电运维工作中的应用研究[J].技术与市场,2018,25(07):176.
[3]郑亮.变电站智能机器人的设计与实现[D].华北电力大学,2018.
[4]吴益虹.变电站智能巡检机器人的可靠运用[J].通讯世界,2017(20):218-219.
[5]赵小伟.变电站智能机器人巡检集中监控系统设计与实现[D].山东大学,2017.