（国网忻州供电公司 山西忻州 036200）
摘要：我国电网设施分布广，需要使用超高压输电以保证电能的传输效率。采用机器人巡检有助于提升巡检的效率，保障生产和生活用电稳定供应。
关键词：变电站；巡检机器人；输电
1巡检机器人
由于变电站占有一定的面积和规模，加上电力一、二测设备放置较为分散，难以用一个固定的机器人完成整个变电站的巡检功能，因此变电站巡检采用移动机器人，主要完成变电站告警信号的图像视频、现场巡视及环境信息的信息采集功能。当前变电站逐步采用现场无人值守模式，变电站主控室的室内环境、屏柜状态、二次设备运行状态等运行人员重点关注的信息，具有数量多、逻辑关系复杂等特点。[1]由于机器人多采用功能相对有限的嵌入式控制器，单个机器人难以同时完成变电站信息采集、信息处理和功能识别等多项任务。因此，在主站增加变电站运行智能辅助系统，与巡检机器人配合，高效地完成变电站的巡检功能。巡检机器人主要实现变电站的信息实时采集及站内巡视功能，完成主控室内屏柜及二次设备的巡视、主控室内温湿度的监测等巡视任务，并将巡视结果以视频或图像的形式，上送至主站的变电站运行智能辅助系统，方便运行人员对主控室设备的远程监视。
2变电站智能巡检机器人的优势
2.1巡视频次有保障
智能巡检机器人巡视设备少受天气、人员等因素制约，可按固定周期和路线，对预定的巡视点进行可见光和红外检测，确保巡视点每次都能按时巡视到位。
2.2巡视质量高
智能巡检机器人可以对巡视点的仪表读数进行可见光拍照并识别，对越限的读数自动报警；对设备外观进行可见光拍照并远传至有人值守场所；对瓷瓶破裂放电闪络、渗漏油等进行性缺陷实现远方人工识别定位；对设备易发热部位进行红外检测，并自动判别温度超限和报警[2]。
2.3实现对个别部位的不间断巡视
如果设备出现严重缺陷，就可以让智能巡检机器人不间断地对缺陷部位进行监控，一旦缺陷继续发展就立即报警，提醒运维人员进行处置，人工巡视就很难做到这一点。
2.4可以在不适宜人员巡视的场所进行巡视
因灭弧后SF6气体含有剧毒物质，不适宜人员进入，此时就可以让智能巡检机器人进入故障区域拍照上传，让有关人员掌握现场情况，并采取相应的措施进行处置。
3变电站巡检机器人控制
3.1图像识别
因为变电站需要精确监测机器设备是否缺陷或故障，所以发挥着巡检温度和图像信息的图像识别技术在巡检机器人的各功能组成部分中占据十分重要的地位。集红外热成像仪和可见光高清摄像机于一身的具有云台双目视觉系统的巡检机器人可以用来采集红外图像、变电站各仪表指针数据以及断路器开关位置等数据信息，然后在处理所收集的图像文件的基础上还需要将其与数据库中的信息进行比对，通过图像累计分析和纹理判断来进一步预判设备是否异常。在图像识别方面，结合尺度不变特征转换（SIFT）和霍夫变换（Hough Trans鄄form）等特征算法可以有效识别断路器等开关的具体位置。此外，基于深度学习的图像识别算法有利于帮助巡检机器人在图像分类、图像分割以及目标检测等方面发挥高效作用。可见，算法的优化是图像识别技术最关键的问题。
具体来说，红外热成像仪是一种通过红外传感器来采集被测物体所辐射红外能量的仪器，然后经过信号放大和滤波这样的处理，最后可以获得被测物体表面的温度信息。通过红外热成像仪图像中的像素点，可以观察到被测物体每一点的具体情况，进而在运算处理后获得其代表的温度值。也就是说，红外热成像仪的图像仅仅代表被测物体的温度信息，但不能清楚地显示变电站中各设备的实物图像。可见光高清摄像机是一种依托覆盖距离高达300米的激光摄像机且集光、电、图像于一体的先进的智能监控设备，其主要构成部分有激光照明、CCD摄像头、数字解码器、精密传动装置、控制器和图像处理单元等等[3]。这种设备具有自适应环境变化的特点，还可以自动调节目标距离、图像尺寸焦距，能够满足一些特殊情况下的图像采集需求。
3.3导航定位
应用于变电站的巡检机器人的导航定位技术主要有磁轨道导航、视觉导航、惯性导航、GPS导航以及同步定位与地图构建（SLAM或Simultaneous Localization andMapping）。具有磁轨导航系统的巡检机器人能够有效抵御外界环境因素的干扰而发挥良好的稳定性，一般通过磁导航、RFID定位以及多传感器等先进设备和技术来实现该功能作用。具体在变电站中运用时，首先需要在地面上安装磁条，然后在巡检机器人所经过路线周围按照一定的间隔距离增设RFID标签，这样才能通过巡检机器人内部控制系统的读写器来读取标签中的信息，最后与摄像头进行联合使用以实现机器人的导航控制和定位确定。具有视觉导航系统的巡检机器人主要在移动摄像头的帮助下发挥着实时监视和识别视觉图像这样的功能，将所采集图像信息和实际位置联系起来可以实现机器人自主导航定位的目的。这种技术的优势是信息获取量大、投入成本较低，但是事物都有两面性，此类机器人在处理图像信息时计算量大，使其无法提供一定的实时性保障，还容易受到周围环境中光照或者烟雾等因素的影响，故而在实际应用中通常与其他导航技术联合使用。在巡检机器人中，同步定位与地图构建（SLAM）是一种较为流行的导航技术，主要工作流程就是利用传感器采集信息数据，然后通过不断计算来确定自身的位置，最后还可以就周边环境构建地图。
3.4移动控制
目前，变电站巡检机器人的移动控制技术可以让其在不同路况环境下进行高速度、高精度、高稳定性的运行，这主要由运用控制系统所决定。根据越过障碍物的方式不同，巡检机器人的移动系统可以分为轮式移动、履带式移动、定轨移动和复合移动等。其中，采用轮式移动方式的机器人具有很强的机动性和灵活性，可以在狭窄的空间中行走和转弯，这类机器人的高效移动取决于变电站中的地面是否较平坦，在崎岖不平的石子路面上适应性较低，不能发挥其实际作用，因此会在一定程度上影响巡检工作效率。现有的轮式移动巡检机器人有两轮驱动和四轮驱动两种形式，两轮驱动的机器人的稳定性、驱动能力和转向灵活性均弱于四轮驱动的机器人，而四轮驱动机器人的机械结构相对复杂。履带式机器人对复杂的路况具有很强的适应性，可以翻越一定的障碍物，与此同时其爬坡能力也比较强。但是，这种机器人由于机械结构较复杂、本体体积大、灵活性较低，而不能很好地适用于变电站中那些狭窄的道路。定轨移动机器人是一种通过固定轨道来移动的变电站巡检机器人，采用这种方式有利于确保机器人按照预设路径进行巡检，并且其移动精确度比较高进而易于控制。
结束语
智能变电站是智能电网中至关重要的环节，要实现这一目标，离不开巡检机器人的强有力支撑与帮助。通过移动定位和导航控制技术以实现机器人的运行，基于红外热成像仪、可见光高清摄像机的巡检机器人能够在条件艰苦的工作环境下对变电站设备开展全方位巡检工作，利用自主充电技术来保证其长时间、全天候工作，通过这样的方式能够有效监测设备状态从而保障电网安全运行。
参考文献
[1]李宇其.变电站智能巡检机器人系统的研究与应用[D].山东大学,2016.
[2]朱晶亮.变电站智能巡检机器人的应用[J].机电信息,2016(18):53+55.
[3]孙琦.试析变电站智能巡检机器人的关键技术[C].管理科学和工业工程协会.探索科学2016年5月学术研讨.管理科学和工业工程协会:管理科学和工业工程协会,2016:17.