摘要：随着电力行业新型工业化的发展，变电站作为电力系统重要的组成部分，建设程度日益完善。但在电力检修、运行、安全多方分析仍存在信息技术落后，系统孤立，针对性差等突出问题。智能化移动设备是基于数字化、网络化、集成化的智能设备，可以准确地向远程监控端反映出现场状况，并自身具有智能识别模式，可对现场作业的安全性提供保障。随着感应、探测装置的数据准确性越来越高，网络传输环境越来越好，智能化移动设备在变电运检作业中的优势越来越明显，使用也越来越普遍。
关键词：互联网+；变电运维；智能机器人
引言
随着智能运检技术的深入推广和应用，智能机器人越来越多地运用到变电站运维工作中，应用范围广，工作频次高，减少现场一线员工繁杂、低效、重复的工作量，提升运维工作的质量和效率。采用机器人技术进行巡视，既具有人工巡视的灵活性、智能性，同时也克服和弥补了人工巡视存在的缺陷和不足，更适应智能和无人值守发展的实际需求，是智能和无人值守巡检技术的发展方向，具有广阔的发展空间和应用前景。长久以来，变电站内机器人巡视工作一直处于变电站运维人员和生产厂家不断改进的过程当中。然而，随着应用的不断深入和对机器人工作要求的逐步提高，目前机器人巡视暴露出来一些问题，比如周围环境改变导致的机器人停滞或跑偏、机器人无法自主充电，经常性使机器人停止巡视作业，影响机器人巡视在日常运维工作中的应用。
1机器人系统结构概述
带电操作机器人系统由机械臂模块、视觉伺服模块和行走升降模块组成。机械臂模块由末端执行器、俯仰机构组成，行走升降模块由轨道、平移机构、升降机构组成，视觉伺服模块由深度相机和核心算法组成，机器人本体结构。带电操作机器人软件系统分为服务端和远程计算机两部分，服务端运行在机器人本体的工控机内，远程计算机放置在集控中心，实现3D运动仿真，还原机械臂运动规划的动作演示。
2模块介绍
1.1主控板
本设计的主控制器为STM32F103。STM32F103为ARM32位Cortex-M3内核拥有2个DMA控制器，共12个DMA通道:DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。2个12位模数转换器，拥有低功耗等特点可利于与多个传感器连接。
1.2机器人视觉模块
视觉模块包含了机器人系统的核心算法，负责目标开关的定位识别和手眼标定。目标开关的定位是基于ＲGB－D传感器返回的可见光图像和深度图像，应用视觉算法识别并计算出目标开关旋转中心的空间坐标。手眼标定目的是将相机坐标系移到机器人坐标系中，构建机器人的空间模型。通过定位标定板，获得相机坐标系与机器人本体坐标系的变换关系，从而将深度相机中获取的目标融合到机器人模型当中。
1.3工作模块
此模块由可见光CCD摄像头、红外图像摄像头、微型前端处理机FEP、SX1278无线模块、GPS定位系统等组成。当本款巡检机器人开始工作前可将场地CAD图纸传输至微型前端处理机FEP中以便主控制器以图纸中路线进行巡检。期间巡检机器人可对设备使用可见光CCD摄像头和红外图像摄像头，从而判断设备是否正常工作。并且将已经获得的信息通过报表形式自动形成储存在微型前端处理机FEP中。随后微型前端处理机FEP通过SX1278无线模块传输至上位机从而进行汇总和整理，以节省人力。期间若工作人员需要调控现场情况可将巡检机器人从自动调至手动状态，从而接收驱动模块、摄像头、机械臂等权限可以更好的对现场进行调控。期间GPS开始实现功能可使工作人员依靠摄像头和上位机GPS显示成功到达目标地点。其次GPS系统也可观察巡检机器人在自动基金项目：天津农学院大学生创新创业训练计划项目（201912061641）。状态下是否偏离预定轨道。
1.4相机标定
目的是获得相机在机械臂坐标系中的位置，其是机器人手眼协调的关键。由于视觉模块定位的目标位置在相机坐标系下，机械臂无法直接使用定位参数，因此需要通过统一相机坐标系和机械臂坐标系，将定位坐标转换到机械臂坐标系下，作为机械臂操作参数。本文提出了一种基于三维点云的深度相机标定算法，可在每次任务开始前执行标定任务。相对于传统的依靠硬件测量的方法，该算法更加准确和灵活。
1.5感应模块
感应模块主要为红外线感应模块和磁传感器组成。红外线感应模块为实现本款巡检机器人进行避障、循迹、跟随部分。此处使用了LM324运算放大器该四路放大器可以工作于低至3.0V或高达32V的电源电压，静态电流是MC1741的五分之一左右。共模输入范围包括负电源，因此在众多应用中无需外部偏置元器件。输出电压范围也包括负电源电压。通过使用AD软件以LM324为核心运用多个PNP和NPN管还有两个调节电位器（灵敏度）配合红外线传感器从而更好的来实现避障、循迹、跟随功能。磁传感器则是为了启动机械臂的先决条件。
1.6操作模块
操作模块重要则是机械臂。机械臂前端安装通行磁条可以开启带有门禁的设备间门，当磁传感器感觉到门禁时传输高电平给来L293D从而启动机械臂来开启设备门。此外，当处于手动状态时机械臂也可帮助工作人员调试现场设备，从而极大地提高了安全性和有效地节省了人力。
2“互联网+”模式的变电运维智能机器人运行的问题分析
主要为硬件和软件两个方面。软件方面，在运用AD软件绘制电路板时，因器件库无法找到PNP2SB772管与NPN2SB772管只得自己绘制，绘制图无法实现功能，后来经过调阅资料，反复检查才最终确定AD图的正确性。其次焊接电路板时，焊锡烫坏电路板底纹，无法进行正常工作，后将一根导线焊进PCB板中才使其恢复功能。在机器臂和电动机的运行时L293D明显散热不好，严重时自动烧毁，最后经查阅资料得知，对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），不得将它放在发热器件的正上方，本小组决定将L293D焊接在PCB板的底部，从而达到散热效果。
3解决思路
伴随传感器技术的进步和变电站内机器人无轨巡视的趋势，目前大多数巡视机器人采用激光定位导航系统。当发生各类场地因素导致的机器人停止作业时，机器人导航系统会由于场地因素而无法工作或主动触发避障功能而停止在现场，除此之外机器人本体可以正常运行。因而课题组从机器人导航系统出发，设计机器人避障绕行程序，当机器人导航系统无法判定当前位置或遇到障碍物时，选择备选巡视线路继续巡视。为提升机器人巡视作业率，调查统计了导致机器人停止巡视作业的各项因素，并通过归纳分类将因素分为场地因素和机器人故障因素。根据机器人导航原理，结合巡视路线拓扑结构，编写机器人避障绕行程序模块，让机器人遇到障碍物后沿备选巡视路线执行任务，消除场地因素导致的机器人停止作业情况，并结合后续的场地维护工作进一步优化，提升了机器人巡视作业率。
结束语
随着智能程度的提高，移动携带设备和智能移动机器人越来越多地应用于发电厂。移动携带设备和智能移动机器人的优缺点明显互补，相应的远程监控功能相互兼容。合理高效地应用于电网修复，大大改善了电力性能变化系统的管理。智能移动硬件和软件吸引设备和智能移动机器人是其智能的基础。随着硬件产品变得越来越小，软件算法的自动化变得越来越重要，它们在调查停电方面发挥着越来越大的作用，对于电力的安全、经济运行至关重要。
参考文献
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