毛 胜
国网江山市供电公司 浙江省江山市 324100
摘要
智能巡检机器人作为全新技术模式，在电力部门的配网巡检体系中多有应用，能进一步规范配网的日常运维工作，解决配电站巡检中普遍存在的巡检效率低、巡检人力成本高、漏检率高等问题。本文在全面介绍智能巡检机器人结构和工作原理的基础上，结合实例说明智能巡检机器人的应用效果。
关键词：智能巡检；机器人；配电站
引言：
智能巡检机器人是电力特种机器人系列中的一种，主要用于代替人工完成配电站巡检检测中遇到的急、难、险、重和重复性工作，本文以某地区电力部门应用智能巡检机器人的实例说明其优势所在。
一、系统介绍
1．系统架构。在配电站环境中对室内智能巡检机器人的应用主要为控制方式，总体架构由主控系统、配电站控系统以及设备监控系统三部分组成。
（1）主控系统。主控系统以数据交换总线为基础，采集环境内所有配电站的数据并将其保存在主站服务器和数据服务器中；同时完成对采集数据的分析任务，将分析结果通过大屏GIS方式显示。
（2）配电站控系统。该系统通常布局在配电站环境中并以站内数据总线为核心，收集配电站内传感器上传的数据并保存在数据服务器中。站控系统中内置视频服务器和环境监控服务器，对应室内智能巡检机器人的监控工作。
（3）设备监控系统。设备监控系统布局在数据采集终端部位，设备监控体系包括电力运行监测、环境监测、安防监测三个子模块，电力运行监测部分承担监测开关动作次数、开关储能状态以及电缆头温度的职责，环境监测部分承担气体监测、视频监测以及温湿度监测的职责，安防监测部分则负责监测门禁系统、消防系统以及闯入环境内的异物。
2．后台管理系统。智能巡检机器人的后台管理体系由巡检任务调度系统、巡查信息检索系统和健康评价系统三部分组成。
（1）巡检任务调度系统。在巡检任务调度系统中能够灵活配置调度员的位置，从而实现对配电站内被巡检对象位置和参数的巡检任务；同时任务调度系统能够自动生成调度巡检方案，从而实现自动轮巡、定点巡视等多种工作方式，并完成对配电站内检测对象的故障检查任务。
（2）巡查信息检索系统。智能巡检机器人在现场通过巡查获取的信息经上传后能够到达系统后台管理体系，工作人员通过后台管理体系能够检索到现场巡检上传的所有数据信息，辅助于本人的决策工作。
（3）健康评价系统。当现场采集的数据成功上传到服务器端后，服务器在对比计算上传采集数据的基础上对数据进行汇集处理，保证监控中心获取到所有布控点采集的数据，并保证数据的完整性与准确性，避免数据传输中出现延迟或失真等现象。在对比分析的过程中则充分利用专家信息数据库中的资源，对巡检现场上传的数据进行深入分析，从而确定配电站中所有设施的工作状态和安全特性。
3．功能特征。智能巡检机器人自身具备强大的环境感知能力，通过红外线、可见光等多种传感器方式对所在环境的设备运行状况进行全面感知，在提升检测感知效率的同时确保检测精确性。传统的人工巡检方式在效率与精度层面均存有不足，利用智能巡检机器人能够快速完成对配电站中所有配电设施的巡检工作，精准判断所有设备的工作状态以及配电室内安防环境情况。具体如下：
（1）自动化程度高且易于控制。智能巡检机器人的导航体系中应用到激光导航技术且具备较强的智能性，能够对当前环境内周围事物位置进行精准判断并规划巡检路线的最优解，在实现智能化巡检的基础上快速完成各类巡检任务。同时智能巡检机器人的控制体系相对简易灵活，通过操作界面中的简单操作实现对智能巡检机器人的灵活控制。
（2）实时监控。智能巡检机器人的巡检行为与监视行为是基本同步的；按照既定巡检计划执行巡检任务的同时完成拍照监视工作。
在智能巡检机器人中内置高清相机，在执行巡检拍摄照片的同时记录远程监控的具体数据，并将监控记录的数据实时上传反馈到服务器端。
（3）安全可靠。智能巡检机器人自身具有良好的避障性能，能够准确判断巡检环境中地面物品的摆放位置并及时规避，在保障自身安全的同时完成各类巡检任务。
（4）分析报警敏捷度高。智能巡检机器人在巡检过程中快速检测现场环境异常因素的同时能够对其快速分析，并形成发出相应的报警信号。智能巡检机器人在发出报警信号的同时能够记录巡检状态信息并形成专业化的数据报表。
二、应用案例
1．设备简介
某市供电公司配电站是该市供电体系的重要场所，内置数量众多的10kV级别开关柜设备并承担重要的供电任务。为保证区域内供电体系的正常运转，该市供电公司不断加大对供电设备的巡检力度，并基于优化供电设备巡检体系、提升巡检效率为目的应用智能巡检机器人以及配套的综合管理系统。根据实际应用效果，在提升巡检能力、监督效果以及诊断效率等方面作用显著。该配电站应用SIRD-3000配电房智能巡检机器人，主要由移动载体、通讯设备、检测设备组成，组成部分为：
供电单元：机器人通常采用锂电池供电，保证各个功能模块正常工作。
传感单元：包括高清摄像机、红外线热像仪一体式云台、超声传感器、拾音器、温湿度传感器、sf6气体检测传感器等，用于实现可见光检测、红外测温、表记读取、温湿度和有害气体采集、声音拾取、防碰撞等功能。
控制单元：是机器人的核心处理和控制系统，负责对各传感器数据进行集中处理、运算及对执行机构的控制。
驱动单元：机器人通常采用直流电机保证机器人的驱动能力。轮式机器人通常是采用四轮驱动或两轮驱动。
导航单元：机器人的导航单元是指机身配备的二维激光雷达。
2．主要功能
该配电站应用的室内智能巡检机器人本质上是一种巡检系统，巡检内容包括且不限于：
1）设备红外检测；2）超声波局部放电检测；3）开关刀闸状态识别；4）状态指示灯自动识别；5）压板位置识别；6）空开状态识别；7）旋钮开关位置识别；8）仪表数据读取；9）保护压板位置判断；10）SF6气体检测；11）环境温湿度检测；12）声音检测。
SIRD-3000 配电房智能巡检机器人后台巡检系统包括机器人通讯、移动终端、数据库管理、巡检任务执行、模型配置、任务配置、人机交互、信息查询检索、数据分析、报表统计等功能。
通过与机器人的交互，按照系统预设的巡检任务来控制机器人来控制完成配电房的例行巡视和特殊巡视工作，并将机器人采集的设备巡检数据进行校验后存储；系统针对机器人采集的设备巡检数据进行分析，根据设定的告警阈值自动生成设备警告信息。
3．应用效果
智能巡检机器人系统的使用全面优化某配电站的设备巡检体系，在充分解放人力的同时实现对配电站设备高频率、高精度的巡检；智能巡检机器人每天对配电站执行1次全面巡检，在全面巡检配电站内设备运行状态的基础上保证配电站工作的可靠性。该系统于2019年5月正式投入使用，至今已经承担500余天的巡检任务，共生成各类巡检报告约1100份，生成巡检数据约80000条。
智能巡检机器人系统应用最突出的效果在于提升配电站运维巡检工作的针对性和效率，降低电力部门人员现场巡检的工作量，保证巡检工作的精细化程度。智能巡检机器人系统通过巡检及时发现配电站内设备工作异常情况，例如2019年12月某日，智能巡检机器人在执行日常巡检任务时发现开闭所内柜体设备工作温度区间异常，通过机器人内置的故障判断体系快速定位为高压断路器处于超载工作状态；在及时上报异常情况后由电力技术人员快速维修，在确保柜体恢复正常工作状态的同时避免由于其异常工作造成更大的损失。智能巡检机器人的应用充分体现现代化电力体系中的自动化巡检理念，电力技术人员通过远程监控方式获取智能巡检机器人上报的现场巡检数据以及实时监控的视频，快速掌握配电站现场的异常情况并快速处理现场设备的不安全因素，从根本上保证配电站持续处于稳定运行状态并提升供电体系的经济效益。
智能巡检机器人的应用在优化巡检数据管理模式、提升配电站巡检体系的精细化程度方面作用甚大。通过智能巡检机器人在现场快速的数据上报，帮助技术人员快速掌握配电站中设备的工作状态，从而真正实现状态检修理念；电力部门利用智能巡检机器人上报数据建立基于全生命周期的配电站设备巡检体系，满足现代化电力巡检体系的具体要求和发展方向。
结束语：通过某地区电力部门应用智能巡检机器人开展配电站巡检工作的实例，不难看出智能巡检机器人具有显著的应用价值。该地区电力部门成立全省首个“配网智能巡检机器人班组”，召开了现场会。各地区电力部门在掌握智能巡检机器人性能优势的基础上，有意识地将其应用到本单位的配电站巡检体系中。
参考文献：
[1] 杨海.电力巡检机器人自动避障与轨迹规划系统研究[J].自动化与仪表,2020,30(14):25-28.
[2] 宋庆武.电力巡检机器人综合管理平台开发与应用[J].价值工程,2020,15(04):3-4.