電力巡檢機器人綜合管理平臺開發(fā)與應用

1、    電力巡檢機器人綜合管理平臺開發(fā)與應用    王永強摘要：目前，隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的電力技術(shù)日新月異，信息化水平持續(xù)提升，人工智能技術(shù)得到了廣泛的應用。變電站內(nèi)監(jiān)測對象眾多，常規(guī)的在線監(jiān)測安裝范圍有限，一些施工困難或危險區(qū)域往往難以監(jiān)測，因此許多日常運維工作需要依靠人工巡檢完成。站內(nèi)存在大量的設備，且較分散，人工巡檢工作量大，導致運維人員工作負荷和壓力較大，特別是在電力管廊等工況復雜的環(huán)境中，更加增加了安全風險和隱患。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，近年來巡檢機器人得到了廣泛的使用，陸續(xù)取代了許多人工巡檢業(yè)務，通過遠程數(shù)據(jù)采集，對電氣

2、設備本體及其運行情況開展監(jiān)測分析，包括了母線溫升、變壓器絕緣油各參量等。關(guān)鍵詞：電力巡檢機器人;綜合管理;平臺開發(fā);應用引言綜合管理平臺綜合應用了系統(tǒng)工程、abc管理法等現(xiàn)代化管理方法，以科學管理為基礎，利用計算機信息技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)，實現(xiàn)對電氣預防性試驗數(shù)據(jù)的動態(tài)管理，提高處理問題的及時性和靈活性;優(yōu)化整合崗位職能和勞動力配置，使其在生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)、信息溝通等方面更加協(xié)調(diào)，促進了管理方式的全面創(chuàng)新，形成了一整套新的管理體系。1電力巡檢機器人整體結(jié)構(gòu)巡檢機器人是電力巡檢系統(tǒng)的核心，是完成變電站主動巡檢的執(zhí)行體，主要由電站檢測設備，升降機構(gòu)，行走機構(gòu)，電源，無線通訊設備，后臺數(shù)據(jù)管理等組成。電站

3、檢測設備主要包括紅外熱成像儀、工業(yè)照相機、聲音探測器等;升降機構(gòu)主要用來調(diào)節(jié)紅外熱成像儀以及攝像機的高度和角度;行走機構(gòu)主要就是控制機器人按照預定行走路徑前進;機器人的電源是電池，當機器人完成巡檢任務后，會自動返回機房充電;無線通訊設備負責機器人和控制中心的信息交互;后臺管理中心負責將機器人接收回的數(shù)據(jù)進行處理等。2電力巡檢機器人功能特點電力巡檢機器人能夠利用可見光、紅外線、氣體等傳感器實現(xiàn)對設備運行及環(huán)境狀態(tài)的智能感知，可以代替人工對配電室電柜本體、安防與環(huán)境進行監(jiān)測，范圍可覆蓋配電室內(nèi)全部待檢測設備。本文介紹的室內(nèi)電力巡檢機器人系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：（1）自動化程度高，控制靈活。電力巡檢機器

4、人采用激光導航技術(shù)，基于目標任務以及規(guī)劃路徑，既能夠自主對巡檢路線進行規(guī)劃，實現(xiàn)自動巡檢，也可以在操作界面進行手動控制。（2）可實時監(jiān)控。電力巡檢機器人在到達規(guī)定的地點后，能夠按照要求立即進行拍照監(jiān)視;通過搭載高清相機，還可實現(xiàn)遠程監(jiān)控記錄，并將實時數(shù)據(jù)反饋至站點服務器。（3）安全可靠。巡檢機器人在行駛過程中能夠自行規(guī)避障礙物及高危設備，安全性、可靠性高。（4）及時分析報警。電力巡檢機器人能夠?qū)Πl(fā)現(xiàn)的異常情況，進行自主分析并預警;可自動記錄設備巡檢狀態(tài)參數(shù)信息，并形成報表。3電力巡檢機器人綜合管理平臺開發(fā)與應用3.1業(yè)務功能架構(gòu)電力巡檢機器人一體化應用平臺，滿足超視距控制、多維度監(jiān)測、運行狀態(tài)

5、實時評估的要求，實現(xiàn)站內(nèi)多類設備告警顯示、切換操作及表計數(shù)據(jù)智能研判，及時上送異常監(jiān)測評估結(jié)果，規(guī)范接口協(xié)議，并具有第三方巡檢設備可擴展功能，統(tǒng)一部署和管控。試制符合變電站工作環(huán)境的電力巡檢機器人，具備各項工況參量的詳細監(jiān)測，能夠達到站內(nèi)智能巡檢和分析研判的功能。事故數(shù)據(jù)及時上報及現(xiàn)場異常狀態(tài)傳輸機制分析，滿足各類情況的設備裝置故障預測和狀態(tài)評估要求的高級應用，為站內(nèi)運維業(yè)務奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎。以當前電力調(diào)度業(yè)務網(wǎng)絡、輔助決策及實時監(jiān)控平臺的運行，實現(xiàn)系統(tǒng)間互動互通、數(shù)據(jù)共享，縮短告警處理時間。3圖像識別描述總體識別流程如下：首先以柜體為單位拍攝全景圖，然后依次定位柜體上的各個儀表，并調(diào)整相機

6、倍率和焦距，拍攝待識別儀表的大圖，最后根據(jù)儀表類型調(diào)用相應的圖像識別算法，得到識別結(jié)果。在二次對焦功能中，需要根據(jù)標定的模板從全景圖中定位待識別的儀表，得到儀表的具體位置和尺寸，從而調(diào)整相機參數(shù)實現(xiàn)儀表大圖的拍攝和后續(xù)識別。儀表按照識別策略大致可分為led型儀表、指示燈型儀表、指針型儀表和機械狀態(tài)型儀表。3.2推進系統(tǒng)設計及受力分析由于機器人在充油環(huán)境下運動，推進系統(tǒng)采用微型噴射泵推進，該方式不會產(chǎn)生氣泡，可保證變壓器油的清潔性。為保證機器人具有多個自由度靈活運動的能力，在機器人的中環(huán)矢量布置四個噴射泵，使機器人具備橫移、前后、旋轉(zhuǎn)三自由度運動能力;垂直方向布置兩個噴射泵，使機器人具備下潛的能

7、力，由于噴射泵不能反轉(zhuǎn)，當機器人上浮時，需要關(guān)閉噴射泵，機器人依靠正浮力上浮。由于機器人外形結(jié)構(gòu)采用球形設計，機器人前后、左右都是軸對稱的，同時機器人水平噴射泵呈矢量布置，因此機器人在左移、右移、前進、后退所受到的阻力和推力大小相同。3.3基于模糊pid的電力巡檢機器人路徑糾偏電力巡檢機器人通過配備各種先進儀器，可有效得對電氣設備進行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設備的溫度異常情況，跟蹤關(guān)注站內(nèi)的各種儀表變化趨勢，協(xié)助工作人員更全面地了解設備的健康狀況，代替人工進行一些重復、繁雜、高危險的巡檢任務。由于變電站的特殊性，機器人需要按照其巡檢任務來規(guī)劃路徑，并在任務路線上進行精確定位，讀取并識別任務傳感器來完成需

8、要檢測的任務，完成巡檢任務后需要返回充電房。因此電力巡檢機器人需要準確的導航定位系統(tǒng)。機器人的導航方式，有一種是通過模式識別技術(shù)進行導航，也就是用攝像頭、雙目攝像頭、激光雷達等進行導航;還有一種是通過地圖和定位信號來導航。電力巡檢機器人是利用地面鋪設磁條導航配合rfid定位實現(xiàn)機器人的巡檢與定位。磁導航機器人是利用磁導航傳感器來感應鋪設在地面上的磁條來進行路徑跟蹤和行駛。它具有定位精確，靈活性較好，導引原理簡單可靠，容易實現(xiàn)等優(yōu)點。3.4eup-ucb算法傳統(tǒng)基于ucb的信道選擇算法由于忽視了長期能耗、高可靠低時延通信約束以及任務數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，導致時延和能耗增大、任務卸載頻繁失敗等問題。為此本

9、文提出實現(xiàn)能量感知、高可靠低時延通信約束感知以及任務優(yōu)先級感知的eup-ucb算法。具體實現(xiàn)過程如下：1）能量感知：當能耗遠遠超出當前能量預算時，較大的權(quán)重值f（t）使巡檢機器人傾向于降低能耗，即選擇休眠，實現(xiàn)能量感知。2）高可靠低時延通信約束感知：，nt與zq（t）、zh（t）和zw（t）的加權(quán)和呈負相關(guān)，當高可靠低時延要求偏差變大時，nt大幅度減小。巡檢機器人傾向于降低zq（t）、zh（t）和zw（t）的值來實現(xiàn)高可靠低時延通信約束感知。結(jié)語總之，電力巡檢機器人系統(tǒng)在呼和佳地開閉站投入使用后，有效降低了運維人員勞動強度，提高了工作效率，保障了配電站設備的安全穩(wěn)定運行。目前，實際使用過程中發(fā)現(xiàn)電力巡檢機器人尚存在一些問題需要進一步解決。例如，機器人在執(zhí)行自動巡檢任務時，路徑規(guī)劃不夠精確，有時存在舍近求遠的情況，在導航算法等方面仍需繼續(xù)完善。參考文獻1張冰，宋文婷.基于業(yè)務特征的分布式信息系統(tǒng)自動巡檢方法j.電力信息與通信技術(shù)，2019，17