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摘要：传统变电站巡视维护依赖于人工经验和手动操作，存在主观性较大、检测质量分散、劳动强度大等缺陷，随着电网智能化水平的不断提高，无人值守的变电站引入智能巡检机器人进行智能化的巡检操作，体现出不受天气因素影响、控制运行方式灵活等优势特点，较好地适用于变电站户外设备巡视过程，确保设备运行稳定和变电站运行的安全。
关键词：智能巡检机器人；变电站；巡视
引言
随着国民经济的持续发展，科学技术的不断进步，劳动力成本的不断上升，智能化自动化技术逐步代替人力成为巡检工作的新趋势。传统的人工巡检方式有很多欠缺，如劳动强力大、工作效率低下，且在恶劣天气环境下易受到影响难以进行巡检，存在安全隐患等。随着科技的发展与进步，一些危险行业逐渐采用以智能技术为基础的智能机器人来代替人工，在巡检过程中模拟人工操作行为，既降低了工作风险和人力消耗等问题，又能提供精准数据检测和数据收集，成为当今社会巡检作业中最有应用前景和发展潜力的方式。
1智能巡检机器人的概述
智能巡检机器人利用智能语音识别、移动终端和中控端控制巡检机器人行走到指定位置，通过关键技术准确获取外界环境信息，检测对象相应指标数据，并将相关数据采集收集传输到客户端，是一种适应于多种环境下具备多种功能的移动设备。目前智能巡检机器人类型多样，从移动方式来看大致包括三种：轨道悬挂式、地面移动式以及管道滚动式。三种机器人分别对应完成不同领域或工作环境下的巡检工作。智能巡检机器人根据功能属性，其作用主要表现为：日常巡检，能够定时、定点、定轨迹进行巡检工作；视频监控采集数据，通过自带摄像头智能识别检查项目，采集巡检对象相关信息，并传送回相应的数据；采集数据分析，将采集回来的数据分析判断筛选，结果输送到用户客户端，提高工作效率；自主导航回充，当巡检任务结束后，能够根据充电桩发出的信号回航充电。
2智能巡检机器人工作流程
变电站巡检机器人在整个工作过程中，主要依赖于监控中心、管理中心、通信系统、机器人等四个环节的相互协调。首先，由技术人员在监控中心的系统界面上编辑好需要执行的巡检任务，然后将巡检任务转换为机器指令，通过通信系统的发送端将指令发送到机器人的主控芯片上，机器人在接收到指令后，会调用相应的算法模块进行路径规划，该路径会先反馈回监控中心，由监控中心的技术人员根据实际情况进行修正并确认后，再次发送回机器人终端，机器人会根据确认后的路径开始巡检。其次，机器人在巡检过程中会根据任务指令分别完成每一个子任务，并将结果记录实时反馈给远程监控中心，机器人前方摄像头的画面也会同步传输到监控中心，实现巡检过程的可视化。接着，机器人巡检中产生的数据会通过监控中心的大屏幕显示出来，通过GIS 系统的应用，技术人员可以直观地了解每一个设备的运行状态。最后，机器人完成巡检任务后，会进行一个综合评估，评估结果返回给监控中心，完成巡检任务。到此，一个完整的机器人智能巡检过程就完成了。监控中心则需要通过大数据平台进行数据的统计分析，在现有数据基础上预测变电站各设备的未来运行状态趋势，为变电站的管理提供决策依据。
3智能巡检机器人在变电站户外设备巡视的应用
3.1终端层的设计和应用
可以将智能巡检机器人主体高度设置为1m，重量80kg，运行速度0-1m/s，定位精度低于7.5mm，运行温度为-35℃ -40℃，电池续航能力不低于5h，实现全方位的云台移动，进行巡检时红外热像仪、可见光摄像头拍摄角度的自动控制，实现巡检角度的全覆盖。同时，在智能巡检机器人机身前后装有近距离碰撞停障和远距离超声停障，避免智能巡检机器人被障碍物撞击损伤的现象。另外，智能巡检机器人还能够利用可见光摄像仪进行变电站户外设备运行状态的监测，及时发现设备运行故障，如：主变风扇停滞、气体压力异常、渗漏油等，并进行故障排除处理。
3.2通讯层的设计和应用
可以在变电站内铺设无线、无死角网络系统，实现智能巡检机器人本体采集信息与后台客户端之间的网络连接，采集并存储变电站的音频、可见光图像、红外图像等信息。同时，智能巡检机器人采用运行维护主站与从站协调运行的方式，进行集群调配应用组网方案设计，通过一对多的调度策略实施作业。从网络安全的角度来看，智能巡检机器人采用VLAN 单独组网的方式，不与电力系统内部网任意节点发生任何形式的数据交互，必要时采用防火墙和数据加密技术，确保网络的安全。
3.3基站层的设计和应用
智能巡检机器人基站层由机器人后台客户端、存储硬盘、分析软件所构成，体现出强大的系统功能、丰富的数据库内容和便捷化的操作界面，实现智能巡检数据的实时采集、传输、分析、处理和预警。在基站层的设计中，预留与生产管理信息系统的交互接口，并要预留与变电站辅助监控系统协同联动的交互接口，并在接口间设置防火墙。该基站层的系统功能主要包括有：机器人管理、各种巡检任务管理、实时监控管理、巡检结果确认、巡检结果分析、用户设置及机器人系统调试维护等。另外，在基站层的接口设计中，采用Web Service 接口进行数据交互，进行数据的实时上传和存储。
4智能巡检机器人的发展趋势
4.1提升功能与审美的优化设计
智能巡检机器人的功能与审美优化主要三个方面：一是造型功能优化，目的在于明确智能巡检机器人的功能区以及使用方式。智能巡检机器人的外型形态很大程度上能引导用户使用及安全规范操作。局部造型特征能引导用户视觉着力点，以便快速有效获取重要信息等。二是色彩审美优化，在色彩搭配采用现代设计色彩配色，提升设计美观性和时代感，同时色彩语义能辅助功能使用，如红白能起到警示作用，蓝白显示操作区等。三是关键技术智能优化。在多种传感器技术设备融合的基础上探索智能化技术应用。如3D扫描技术、AR实景检测、预警应急处理以及虚拟现实等。关键技术设计的优化和创新应用为每次巡检作业自动规划巡检任务，调整巡检路线，优化决策等，提供坚实技术保障并节省人力物力消耗。
4.2强化人机协作模式的交互设计
在人机协作模式中，智能巡检机器人在加快动态感知、优化决策等关键技术研发外，增强人机交互体验效果也是强化人机协作效能的一个重要部分，换言之就是处理好人、机器、环境之间的和谐交互关系。巡检机器人的智能化无疑强调的是三者之间的交互关系。由于全智能化巡检还有待发展成熟，在智能巡检机器人在作业过程中，人为起到至关重要的作用，运用人的多感官如视觉、语言听觉等来理解周围环境和检测对象，让用户获得自然、沉浸式的交互体验。可以利用肢体动作、手指、语音，甚至是眼动追踪等方式来实现与智能巡检机器人的交流与对话，使得人机操作方式更加自然和谐。通过不同的肢体动作和语音系统控制巡检机器人的操作，完成巡检任务。依靠智能交互新技术发展成为未来智能巡检机器人一个设计发展大趋势。
结束语
综上所述，智能巡检机器人在变电站户外设备巡视中的设计和应用不断深入，要全面认识和分析智能巡检机器人在变电站户外设备巡检中的功能，从终端层、通讯层、基站层等不同层级进行设计和分析，实现户外设备智能巡检机器人的全方位、全覆盖、全识别设备检测。后续还要进一步深入研究能够自主进入开关室、保护室进行室内设备巡检的智能巡检机器人，加强智能巡检的覆盖面和巡检实效，实现对变电站全站设备的全方位巡视和管控。
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