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摘要：随着科技的发展和进步，智能巡检机器人在各领域的应用更加广泛。传统的变电站巡检模式模式会耗费大量人力物力，其安全性也难以保障，智能巡检机器人的应用可以有效提升变电设备运行的稳定性和安全性，提高电力运行效率和质量，推动变电运行的智能化发展。
关键词：无人值守；变电站；智能巡检机器人
引言
随着机器人技术的发展，其在电力系统的应用逐渐推向实用化，变电站智能巡检机器人系统（以下简称机器人系统）就是其中之一。一方面，机器人系统可以实现无人值守变电站内全天候、全方位、全自主的智能巡检和监控，减轻了运维人员工作压力，提高了巡检作业的工作效率；另一方面，为无人值守变电站的运维管理提出了新的要求和挑战。
1巡检机器人工作原理
变电站巡检机器人是工业机器人的一种，无论是在外观上还是在控制原理上，与其他工业机器人都有着许多类似之处，不同的是变电站巡检机器人的工作环境和工作对象。变电站巡检机器人是针对变电站的运营和维护管理工作而开发，可以克服传统人工巡检的不足，提供24小时的智能化巡检服务。变电站巡检机器人属于高科技产品，建立在机械、自控及通信等前沿技术的应用基础之上。典型的变电站巡检机器人搭载了多种与巡检和维护相关的功能模块，包括主控单元、红外成像系统、高清摄像头、声音感应模块、各类电量传感器、通信导航系统以及电源模块等等。在机器人的“脸部”装有红外成像仪，可以对前方设备的温度进行无接触式的测量，同时配备刮雨器，使下雨时也能正常工作。机器人的“头顶”装有声音传感器和扬声器，通过无线通信模块可以与监控中心的人员进行远程交互。机器人的“脚部”安装了轮组，通过电机驱动行驶。机器人的“肚子”里则是整个机器人的主控模块所在，里面安装了先进的CPU芯片和控制电路，在远程指令的控制下，可以通过一定的算法进行快速运算，通过各种复杂的运动形式，完成变电站的巡检任务。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变电站智能巡检机器人的应用
2.1常规巡检
变电站智能巡检机器人系统利用高清摄像头，采用图像预处理和滤波技术消除外部环境影响，提高图像清晰度，再通过设备图像精确匹配和模式识别技术，对设备外观状态进行自动识别，包括外观异常、刀闸分合状态、仪器仪表读数等。通过执行监控后台发布的巡检任务，自动完成规定时间、路线、内容的巡检，采集相关数据后自动比对，输出报表，实现常规巡检任务自动完成。图4为高清摄像头拍摄到的断路器本体SF6密度继电器，系统可以自动识别出压力值为0.64MPa，其读数的误差小于5%。
2.2导航定位系统
变电站的巡检机器人导航方式多种多样:如激光方式，主要是机器人借助于激光发射器和相应的反光标志等，在变电站中布置上大量的反光柱，若是反光的标志出现了被损坏的情况，机器人便难以行走，可靠性也呈现出逐步降低的趋势，维护工作的难度较大。电磁感应巡线主要是变电站的地面埋设上磁条以及通电线圈等等，运用磁感应传感器或者是霍尔传感器检测埋设的磁条磁性，之后保证机器人可以顺着相应的路径实现合理的运行。这种方式具有较强的可靠性。
在变电站地面铺设轨道的时候，让机器人能够像火车一样顺着相应的方向前行，这种方式机器人的运行情况更加的稳定，但是现场施工的工作量大，巡检路径若是出现了显著的变化，需要重新进行轨道的铺设，但是其相应的成本较高。
2.3表计图像识别
在对机器人拍摄图像进行预处理的前提下，通过对智能巡检机器人云台姿势微调的方式，获取高清目标图像，采用预建模和图像旋转法进行表计识别，其实现过程包括以下内容：1）基于视觉选择性注意机制的图像预处理。可以利用视觉选择性注意机制，提取显著图和最显著图区域的图像，将其与存储的仪表轮廓特征中的显著区域进行比较，再判断其是否为待识别的目标表计。2）基于视觉的机器人云台姿势微调。考虑到变电站环境相对复杂，难免存在定位误差、机器人姿态误差、机械误差等，为此要根据图像进行云台姿势的精准微调，使目标仪表居中显示，实现对仪表的精准判读。3）基于预建模和图像旋转法的指针式仪表识别。可以采用基于预建模和图像旋转法的指针式仪表识别算法，其中，基于预建模的识别过程为：进行仪表图像的预建模；依据建模信息采用旋转匹配的方式进行指针位置检测；再利用插值法进行读数计算。基于图像旋转法的指针位置检测法包括角度搜索区域选取和旋转匹配两个内容，确定正确的角度范围，并以表盘中心为旋转支点，逆时针旋转图像，选取距离最小的角度为指针角度。最后通过拉格朗日插值法计算并获取指针式仪表的示数。
2.4轨道避障
智能巡检机器人前端装有激光扫描障碍物系统。当智能巡检机器人原地旋转转向时，激光扫描指向路边，倘若路边有20 cm以上的杂草或其他物品，智能巡检机器人就会认为有障碍物而停在原地。解决方法如下。(1)修改转向运动避障算法。在智能巡检机器人原地旋转转向时，关闭避障判断，在完成转向后再打开避障判断，这样就既可以避免转向点附近杂物的影响，又可以确保直线前进时路上若有障碍物，可及时停车避让。(2)修改直线运动避障算法。在直线运动时，若扫描到前方有障碍物，发信给运维人员，通知运维人员清理障碍或者人工控制避开障碍物。(3)加强智能巡检机器人运行轨迹附近的环境维护。及时除去轨道附近过高的杂草，避免在轨道上堆积物品。若巡视路线上有检修工作，在巡视任务中将该路段设为检修区域，避免机器人进入检修区域。
3变电站智能巡检机器人的运维
交接班前运维人员应对本值机器人巡视结果进行确认，对部分机器人无法进行自动识别的设备巡视点（如设备外观、充油设备的渗漏油、引线松紧程度、瓷件清洁裂纹、构架锈蚀腐蚀等）所拍摄的图片进行检查，确认和检查结果应在值班日志中做好记录。当机器人系统出现异常时，运维人员应取消机器人的巡视任务，遥控机器人返回充电房，并及时赶赴现场核查。运维人员应对机器人在使用过程中所遇到的问题做好详细记录，并定期汇总、分析及处置。
结语
基于大数据和人工智能的变电站智能机器人巡检技术，可实现机巡代替人巡的目标，有效降低变电站人工巡检工作量，实现偏远地区无人值守变电站的安全稳定运行，有效提升变电站运行和管理的智能化水平，。随着各种智能化技术及其配置技术的日益成熟，智能巡检机器人有望成为未来变电站巡检乃至全电网巡检的主力军。
参考文献
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