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摘要：电力系统中主要由配电室的开闭所、配电柜、受电柜、电压互感器柜、隔离柜、母线联络柜、电容器柜等设备输送电能，这些设备的正常运作直接影响到用户用电质量，并且随着目前一些大型企业用电量激增，造成电能供应的不稳定性，因此部分企业在内部设置了配电室，以保障用电设备正常运行。在此情况下，对于配电室内设备运行情况进行巡检显得尤为重要。传统配电设备巡检主要以人工巡检为主，通过对设备仪表勘察以及比较设备正常指标，将异常情况上报，但是这种方法费时费力，并且不能彻底解决设备存在的安全隐患问题。
关键词：配电开关站；智能巡检系统；设计与应用
引言
随着智能化水平的不断提高，化工、石油、电力、交通运输等行业逐渐开始将智能巡检技术运用到巡检中，各领域根据其需求不断完善巡检机器人功能，逐渐形成了符合行业生产特点的智能巡检系统。
1智能巡检系统主要技术
1.1图像识别与视频流识别
图像识别和视频流识别主要是在拍摄照片或录制视频后，对其进行去噪处理，提取特征量后通过智能算法进行对比识别，从而达到对图像及视频进行识别判断的作用。采用此技术，智能巡检系统可以对表计读数、指示等信号进行识别，还能够识别油水系统的“跑、冒、滴、漏”现象，火灾及带电设备放电等现象。视频流识别其实质属于图像识别，是一个动态检测技术，主要对连续帧的视频图像做减法，减去相同的图像元素和余下变化的差异部分，从而检测出视频图像变化的异常信息。
1.2红外成像
在对设备进行巡检过程中，大多采用红外成像对设备温度进行检测。红外成像技术是一项应用十分广泛的成熟技术，在智能巡检设备上安装红外成像摄像头或红外成像元器件对巡检区域进行红外成像，即可测量设备表面温度。系统对红外成像进行图像去噪处理，对图像配准叠加多幅图像后，将去噪处理后的红外图像回传至数据处理中心进行处理。红外热成像设备通常分为制冷焦平面热像仪和非制冷焦平面热像仪。因焦平面探测器材料以及工艺存在缺陷，通过对成像仪制冷以提高成像精度的方法称为制冷焦平面热成像技术。随着新材料的研发和制造工艺的提升，用于红外成像焦平面阵列探测器不进行冷却即可满足成像精度要求。非制冷红外热像仪无需制冷、体积小、功耗低，是目前智能巡检系统使用的主流产品。
1.3声音识别
声音识别属于声学“诊断”领域技术，应用较为广泛。迁移学习是声音系统识别和应用之前领域或任务中所学知识和技能的过程，在现场环境的多种噪声混响中，挑出属于设备运行的声音，并与建立的设备正常运行时的“音库”进行比对，判断出设备运行是否正常。例如，水电站水车室，其噪声混响严重且噪音较大，为了能将异常声学信号检测出来，硬件实现指向性拾音过程，并屏蔽无关区域的噪声混响。故障导致的异常噪声通常表现有如下特征：噪声源的检测位置是固定的，即异常噪声源只在某个区域才能被监听到，在其他区域无法监听到此噪声源。
2配电开关站智能巡检系统设计
2.1设计框架
智能巡检机器人利用一个自主运行平台，使同类或不同类传感器融合在一起，通过利用多种不同类型的传感器技术优势将各自采集到的数据提供给整个系统，通过数据校准及相关性分析，以提升系统数据规划、分析以及智能化处理能力，实现对配电室内设备的可见光、声音、红外成像等的检测，使配电室设备全方位检测水平进一步提高，为设备安全运行提供保证。
2.2智能巡检机器人的工作原理
在该文所设计的系统中，智能巡检机器人还需要运动控制子系统和后台控制子系统控制其运行过程，运动控制系统和后台控制系统分别位于机器人内部和外部工控机中。
智能巡检机器人的工作流程如下：
1）Web服务模块会为智能巡检机器人发布一个巡检任务，智能巡检机器人将执行该任务的时间、哪些设备需要巡检、巡检设备的安全检测范围等相关资料存储到数据库中。
2）智能巡检机器人的运动控制子系统会收到智能巡检机器人目前正在执行的任务和巡检设备的位置信息，这些信息通过任务控制模块对数据库中的数据进行反复读取获得。
3）智能巡检机器人会通过判断巡检设备类型，智能制定出对该设备要进行的巡检项目。巡检仪表类设备时，智能巡检机器人通过拍摄仪表读数照片，并对其进行视觉识别，以判断该设备是否在安全；巡检需要测温的设备时，智能巡检机器人采用红外相机对该设备进行测温，以判断该设备是否在安全。
4）数据库会记录设备巡检结果，其中包含超出安全范围的警告。
5）Web服务模块读取对设备巡检后的结果及超出安全范围的警告并显示在页面上。
2.3运动控制
分析上述智能巡检机器人的工作流程可知，机器人运动控制是保证机器人巡检质量的基础，因此对任务控制模块发送的控制指令和设备位置信息给运动控制模块，运动控制模块通过控制电机运动，使机器人移动到要被巡检的设备处。其过程如下：
1）运动控制模块接收任务控制模块发送的初始化命令、运动控制命令和位置信息命令。通过执行初始化命令将电机参数归零，为进一步提高设备定位精准度，需要使电机驱动误差降到最低；通过执行运动控制命令完成手动控制；机器人通过执行位置信息命令自主控制电机运动到指定位置，到达指定位置后将到达信息返回给任务控制模块。
2）运动控制模块将运动命令发送给电机驱动器，以实现电机运动控制，通过不断识别电机驱动器数值，判断机器人是否到达指定位置，如果到达，就发送停止运动命令；如果未到达，则继续发生运动命令。在整个运动控制过程中，水平方位条形码位置检测由运动控制模块通过不停识别扫码枪数值实现，竖直方位位置由运动控制模块读取电机驱动器脉冲实现。
3）当机器人前面有物体阻挡其前进时，运动控制模块通过读取传感器数值控制机器人是否继续运动或者停止运动。
4）当发现传感器和电机驱动器存在异常时，会将异常数据发送给任务控制模块，Web服务模块会显示数据库收到任务控制模块发送的异常报告，并对故障进行及时处理。
3配电开关站智能巡检系统的应用
将该智能巡检系统应用到国网厦门供电公司运维班组管辖范围内的6个开关站（民生开闭所、白鹭洲开闭所、中华城开闭所、罗宾森＃2开闭所、嘉丽广场开闭所、故宫裕景开关站）。由于该配电开关站智能巡检系统能够代替人工进行开关站巡视工作，因此其投入使用后配电运维班组巡视模式发生了一定的变化，通过智能巡检系统实时监控并向后台上传数据，有效地提升了巡视效率。采用该智能巡检系统后，对班组管辖范围开关站在一定时间段内的缺陷、故障处理情况进行统计。由此可见，采用该智能巡检系统后，缺陷、故障处理及时率达到100％。
结语
该智能巡检系统替代人工进行开关站设备的巡检，契合了公司的规划方案，提高了巡检工作效率和质量，减少了运检工作对人工巡视的依赖，提高了开关站运行的智能水平，为电力系统安全经济生产提供了保障，可产生较高的社会效益。
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