中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 刘 刚
当前，传统人工巡检已无法适应变电站改革，设备的安全运行面临着更大的挑战，而智能机器人巡检系统弥补了传统巡检工作中的不足，为变电站的安全运行提供了基础保障。变电站为适应当前时代发展趋势，正逐渐向“无人值守”趋势过渡，在智能机器人巡检系统的应用中，应依据变电站各项工作要求进行规范操作与维护，以此增强运行的安全性和可靠性，确保实践与创新目标一致。
1.1 巡检系统的内涵
变电站智能机器人巡检系统是科技发展的产物，其能够以自动控制等方式来布置工作，由机器人执行相对应的任务，通过配合现代化技术拓展功能，所得数据信息可以传输到电网平台中，准确找到安全隐患问题。机器人巡检系统包括机器人本体、监控后台、远程集控、导航设施及其他辅助设施，应用传输技术、传感技术、检测技术等可以精准捕捉变电站信息，通过自动控制完成各项数据采集操作，按照管理标准优化巡查，将所采集的数据传输至运行监控后台，确保工作开展的安全性和稳定性，有效满足现阶段电力工程建设的运行需求。
1.2 巡检系统的特点
巡检系统能够按照预先设定好的路线完成工作，在抵达巡检位置时自动停车探测记录，完成规划路径之后返航并传输关数据，后台可以直观的了解到当前信息是否存在偏差[1]。智能机器人巡检系统控制需要辅助模块进行快速定位，如将无线遥控与通讯技术综合在一起，从而控制机器人完成带电操作。利用FFT原理识别噪声，通过后台自动生成曲线图，在此过程中必须融入自检功能，异常情况快速上传至终端，分析当前所存在的故障信息，复杂地形可通过人工控制完成，通过完善的调配制度及管理制度节省消耗，最终顺利达成巡检工作预期目标。
图1 变电站巡检机器人
2.1 定位导航
变电站传统巡检以人工方式为主，不仅工作量繁重，且效率也并不高，存在一定的风险，而应用智能机器人巡检系统则可以有效解决这一问题。基站系统层的由多个部分构成，可以采用PLC编程语言来规划运动路线，在此过程中可以配合RFID完成数据信息采集，并在此基础上应用视觉传达器进行定位和导航，依据工作需求进行调整。为了精准掌握各设备运行实况，需要进一步完善运维管理工作，使其能够安全稳定的运行，在检查环节中分析设备实况，发现变电站存在问题后第一时间进行汇报，便于管理部门及时处理，有效杜绝风险问题的发生。
2.2 视频分析
智能巡检机器人可以对当前环境的情况进行视频分析，配合可见光技术对各项设备运行状态进行检测，在一定程度上取代了传统人工执行的方式，与“无人值守”创新目标一致。智能巡检机器人可以综合应用各类附加模块，强化其功能与性能，进一步提高自身的应用性、时效性，满足变电站巡检工作的要求。视频分析能够精准地掌握各项设备的情况和具体位置，如在此过程中发现某一设备存在隐患问题，可以实时将信息资源传输到控制中心，随后得出具体的故障类型、位置、影响程度等，有效避免因处理不当而造成较大的经济损失。
2.3 噪声诊断
为了确保变电站的长期稳定运行，需要对其内部开关、线路布置以及设备工作状态等情况进行了解，根据后台编程控制机器人的运作，搭配各类数据获取设备精确收集当前变电系统的信息，保证信息交换与传递的有效性。在语音识别技术应用过程中，通过对其音质提升，最大限度提高噪声识别的灵敏度，可为变电站后续诊断工作提供有利条件。同时，要考虑自身的智能化特点，打造出符合实际应用需求的变电站，为此在后续应进一步加大对智能巡检机器人的研发，通过合理应用各类技术和设备进行相应的优化，从而有效满足检测需求[2]。
2.4 红外测温
变电站作为电力系统中的重要组成部分，其安全性和稳定性也备受关注，智能机器人巡检需要融合多个组成模块才能完成任务，在实际执行过程中可以通过交互获取任务目标，为此系统设计过程中必须考虑整个项目的可扩展性，避免任务过程中数据异常而无法及时发现。同时，基站系统是控制中心，框架则是一种驱动方式，工作开展中应用智能巡检机器人，只需对各设备运行状态检测，就能获取到相应温度，配合其他硬件与软件系统对测温后的数据进行处理，将运行中的固定标准作为主要依据，从而有效避免安全事故的出现。
智能机器人巡检系统在减少工作量、提高操作维护效率和异常设备应急处理等方面取得了重大进展，其应用优势主要表现在以下方面。
3.1 节约成本
智能机器人巡检系统作为智慧电子系统，灵活性高，可以根据当前变电站的实际情况进行调整，配合集成功能模块拓展应用，按照设计师的意图完成工作。在使用机器人前，需要做好相应的编程，使其能够按照既定要求完成任务，检测范围应囊括整个电站的所有设备，合理应用能够将工作时间减少到约 100个人工时，不仅缩短了时间，且节约了大量的劳动力成本。
3.2 提高效率
智能机器人巡检系统投入使用，可以有效提高相关工作开展的效率，如机器人通过测量红外温度来分析每个设备的实时温度分布，通过自动控制系统软件对数据进行独立分析，缩短远程视频和处理的时间。同时，由于人工方式进行数据分析往往耗时多且误差大，为此可以通过配合智能机器人巡检系统提高统计分析的准确度，精确收集设备当前的实际信息，结合当前实际情况定位缺陷。
3.3 拓展功能
智能机器人巡检系统的拓展功能性较强，其可以通过搭配不同技术与设备完成相应的工作，实现油位、SF6气体密度、避雷器泄漏电流、数据读取、超限报警等，也可以检测出设备断裂破损、运行异常或缺陷问题，利用可见光设备位置自动识别功能实现对倒闸操作过程中全程远程监护。在此基础上，通过红外仪检测全部户外一次设备发热情况，可以配合人工实地考察以保证工作效果。
4.1 运动模块
运动模块是带动智能机器人运行的核心，可以选取TMCM-1161控制器控制步进电机，高转速可达15000r/min，最大电流19A，减速机减速比为15∶1，实际应用中控制方便，可配合轮毂转向模块选取转向。
4.2 主控模块
控制系统是机器人行动的核心，以STM32f407系列控制芯片为例，其具有运行速度快、存储空间大、连接串口多等优点，连接功率放大器部分在功率放大器模块中执行，可有效满足机器人的复杂控制需求，减少各项功率消耗[3]。
4.3 通信模块
通信模块的主要作用是收发数据信息，根据现场情况向控制模块发出模拟信号，控制相关电机运行，发送与接收可以采用通过网络配合卫星的方式来扩大信号覆盖面，摆脱PC电脑主导的控制模式，避免信息通信效果不佳。
4.4 采集模块
采集模块的功能在于对信息参数进行收集和整理，实时察看接收机的各项运行数据，配合故障报警、故障定位、故障处理等，且能够对各类状态信息及时进行动态更新，以此保证机器人在运行过程中的安全性和稳定性。
5.1 基站控制系统层
基站控制系统层包括了多方面的内容，在机器人的实际应用的时候，对机器人的行驶进行操作，控制可以在键盘和鼠标等基础上完成，在这一过程中可以自由设定相应的巡视时间，所需执行的主要任务包含红外检测、图像获取、数据传输等，切实保障变电站的实际运行效果。在智能机器人的巡检系统处理中，可以配合遥控功能实现自由操作，在此过程中的各项信息可以储存至数据库中并做好分类与记录，巡视记录分析后可以得出最终结果，为后续的工作开展提供支持。为实现智能巡检机器人统一管控发展目标，需要设定统一的接口规范，对其服务接口进行控制，增强智能巡检机器人运行可靠性。查询模块可以即对储存的信息进行调取，将数据进行整理和备份，相关的红外图像或图表、线形图等则需要借助计算机进行准确分析，避免因数据异常而导致后续工作无法顺利进行。
5.2 移动站系统层
移动站系统中的组成部分较多，主控计算机系统在智能机器人的实际应用的时候，需要进行实时全方位和多功能的操作处理，对这些信息内容有效分析。导航定位系统则需要配合传感器，跟踪地面机器人的运行轨迹，配合动力系统完成具体操作，经对产品进一步开发，把监控管理软件设置在集控子站系统中，系统可各级产品类型、生产厂家等进行统一化管理，保证系统中的管理软件与硬件自由切换，为智能巡检机器人正常运用奠定良好基础。电池和电源管理器等相关内容，主要是为机器人提供基础，促使电池得到合理配置和管理，在移动站系统层中的检测采集系统下，核心目标放在服务交互数据格式方面，考虑标准数据接口规范能与多个智能巡检机器人交互、控制，对摄像机以及红外热像仪等设备提供依据，从而保证机器人实际运行能够满足变电站的需求。
6.1 改造
考虑变电站创设要求越来越高，其自身智能化特点、技术水平等也发生显著变化，为保证智能巡检机器人能满足现代化变电站运维工作开展需求，还需在智能巡检机器人设备改造方面引起重视。以“小型化”为目标，扩大其工作范围与应用领域，保证在不同环境下，各类智能巡检机器人均能正确充电与运用。智能巡检机器人可依据充电任务自动识别及选择相应的模式，便于其在实践运用中有较强的灵活性，且可以降低产品综合成本，包括投资成本、产品体积、重量等。在此基础上，需要进一步提高智能巡检机器人集成度，在改造阶段以驱动转向结构为主，提升变电站运维技术水平、工作效率，对变电站工作带来积极影响[4]。
6.2 开发
在电站的运行维护方面，应用智能巡检机器人能够有效地提高巡视的数量和质量，及时地获取到电站中的相关数据信息，并结合数据的具体处理结果来判断电站在运行过程中产生的故障。智能巡检机器人的开发工作需要考虑产品性能、功能、安全等方面，为此在对产品运用中需要了解监控系统文件、系统软件等因素影响，规避应用过程中的风险问题。在服务接口管控阶段，需要将集控子站系统作为主体，为满足变电站运维工作各项需求，需在服务接口规范统一管理，做好路径文件规范、巡检作业流程、人物信息、地图规范等，从而突出其特点与优势，有效提升工作效率，以此确保其能够与变电站运维工作开展相符合。
7.1 信息分析
智能巡检机器人在变电系统运行中，必须设定相应的目录，了解传感器中的各类信息所代表的参数，避免与变电站使用要求不符。在智能巡检机器人改造阶段，要做好产品性能强化工作，强调障碍检测、分析、避让，设置超声识别系统获取信号，把路径上存在的障碍物各项检测数据反馈到控制中心中，由工作人员对障碍物及时清除，以此确保变电站运维工作有序实施。
7.2 温度测量
人工巡检工作方式已经无法满足智能变电站运维工作实施要求，会受各项因素影响而引发安全问题，所产生的后果与影响程度均比较大。在智能巡检机器人应用阶段，要做好性能可靠性提升工作，保证巡检中拍摄的图像与标准匹配，通过改造扩增温度测量的范围，根据变电站运维要求提高其应用效果，增强变电站整体安全性、可靠性，在根源上杜绝设备故障问题发生[5]。
7.3 缺陷跟踪
变电站运维工作中的缺陷跟踪，考虑变电站各设备运行实况，依据巡检环节中所获取的信息数据，借助智能巡检机器人对其缺陷跟踪监视，再加上技术人员对设备性能、特点、工作内容等综合探究，及时解决设备故障问题，从而保证变电站设备管理工作有效性。随着智能巡检机器人应用流程规范，能逐渐减少人员数量，降低变电站运维工作成本，从而提升整体工作效率。
7.4 夜巡工作
变电站内各电气设备呈24h不间断运行状态，夜巡阶段所面临的影响因素更多，在智能巡检机器人应用阶段，要设置相应的照明系统，把夜巡阶段所产生的各项信息数据及时传输、反馈，满足智能巡检机器人夜巡工作实施要求。为了能够进一步提高数据获取的精确度，实际执行中可以通过与电机之间的触动来检查电机情况析，并在系统中设定查询的时间，提高夜间检测的效果。
随着我国科技水平不断提升，在变电站创建阶段就提出了更高要求，为了能够实践应用中突出智能巡检机器人功能，需要做好相应的改造优化，为其改造与开发提供基础条件，最终显著提升变电站巡检工作质量与效率。
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