电力智能巡检机器人研究综述

电力智能巡检机器人研究综述

谷湘煜、周仁彬、陈强

深圳市朗驰欣创科技股份有限公司

广东省深圳市

518057

摘要：二十一世纪以来，我国社会的经济在不断发展，电力智能巡检机器人搭载高清可见光相机、红外热成像仪、拾音设备等智能化检测装置以及智能分析算法软件，完成全天候数据快速采集、实时信息传输、智能分析预警到快速决策反馈的管控闭环，从而代替人工巡检实现电力设备状态的自动检测和智能分析，提高了电网和电力设备运行的可靠性。使用电力智能巡检机器人是电网智能化得以实现的重要手段，是智能电网未来发展的重要方向。

关键词：巡检机器人；电网智能化

引言

智能巡检机器人以智能化技术为基础，具有可编程性，随着技术发展，智能巡检机器人的功能逐步完善，使得其在应用过程中模拟人工操作，替代了传统人工巡检。这种巡检方式较为灵活，受到外界气候、环境等因素影响较小，适用于各种巡检工作。智能巡检机器人本身携带有红外热像仪等相关设备，可以在巡检过程中进行自动与手动巡检环境因素的识别和把控、火警预警与消防等。总之，其功能逐步趋于完善，比传统人工巡检具有更大优势，应用前景广阔。

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电力智能巡检机器人研究综述

2.1巡检机器人机构

智能巡检机器人包含的关键技术较多，移动机器人机构是其中重要内容。巡检机器人中仿生机构的应用较多，其中包含的关节较多，结构复杂，本身体积较大，具有较差的适应能力与负载能力。基于其关节较多的特点，其运动控制难度系数较大，在控制过程需要注意精度的把控。由于机器人与人的动态特性存在着较大差异，使得在实际应用过程中受到该特性的制约。因此，智能巡检机器人需要具备小巧、灵活的特征，保证其在应用中可以灵活进行上下线的作业。但是，就目前情况来看，还不能完全满足其应用的实际需求。虽然很多研究人员将轻质材料用于智能机器人设计，减轻了机器本身重量，但是也大大降低了机器本身的驱动能力，加大了自身负载。

2.2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，在智能巡检机器人的作业过程中，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。

2.3巡检机器人系统组成

设备：根据电站运行选择需要配置的设备，其中包括变压器、刀闸、母线、PT、CT等，从巡检图像中选择出模板信息，设定模式识别后将信息植入到数据库当中。刀闸：根据刀闸的类型选择出识别的方向，标识和刀闸方向一致，标志出红外线图像，以此来方便测温和识别，通过红外测温显示刀头位置、引线板接触部分的温度。开关：识别开关闸指示器来辨别开关的所处位置。仪表：通过模式识别判断等级开关的参数值，包括压力表示数、PT油位、油枕油位、PB动作次数等。外观：通过识别判断相关设备的外观，通过对设备外观的检测来方便运行人员后台、远程来检查。

通过查阅相关资料以及结合变电站智能巡检机器人系统的设计，将其设计为网络分布式，系统构成为三层，分别为基站层、通讯层、终端层。系统构成：机器人后台、硬盘录像机、硬件防火墙、智能控制软件、分析软件等组成基层站；通讯层由网络交换机、无线网桥等组成；通讯层负责建立起基层站和智能终端层的网络通道。终端层包括智能巡检机器人、充电室、固定监测点。

2.4后台管理系统

后台管理系统层主要由后台监控终端、交换机、无线AP及环境采集单元等组成，无线AP用于与机器人前端系统进行通信。后台监控终端监控系统基于Windows或linnux系统，通过面向对象编程语言开发设计，为用户提供友好的交互操作界面，实现人机交互。同时能够实现机器人的监视控制功能，采集机器人运行状态、当前位置及环境信息，向机器人下达工作任务及路径规划，实时显示机器人当前采集的可见光图像和红外图像及分析处理结果。对机器人采集数据进行存储，并可方便查询历史数据进行多维度分析。

2.5智能控制系统

智能巡检机器人很多时候被应用于较为复杂、恶劣的环境条件，因此对于控制系统的要求极高。智能巡检机器人的整体设计，机器人自主跨越输电线上的障碍物是智能系统中的重要内容，在穿越障碍物时，两只手臂分别悬挂于线上、脱线跨越以后进行上线。在上线过程中需要结合输电线位置的定位，根据定位以后的结果进行上线操作。悬挂在导线上的机器人，会受到风力、自身调整等作用影响，使得其或多或少地会产生重心偏移与摆动，在这种情况下，就需要进行定位方式的调整与转换，使得机器人可以顺利完成障碍的跨越。在智能巡检机器人的应用中，由于障碍物的类型具有多样性，这就使得其在障碍物的跨越上需要进行科学的运动规划，保证其运行准确性。

结束语

电力智能巡检机器人能在一定程度上代替人工巡检，有效降低运维人员设备巡视强度和安全风险，不但提高了变电巡检作业的自动化和智能化水平，还改善了因巡视人员业务水平差、经验不足、责任心不强、现场环境等原因不能及时发现设备缺陷的问题，为智能变电站和无人值守变电站提供了新型的技术检测手段和安全保障，更快的推进了变电站无人值守的进程。随着人工智能技术的不断进步，智能机器人巡检系统在电网中有着越来越广阔的应用前景。

参考文献

[1]王尤河,游日晴,郑力勇,等.基于卷积神经网络的智能巡检机器人场景识别[J].信息技术,2020(2):51-53.

[2]陶永，王田苗，刘辉，等.智能机器人研究现状及发展趋势的思考与建议［J］.高技术通讯，2019，29（2）：149-163.

[3]苗俊，尤志鹏，袁齐坤，等.智能巡检机器人研究现状与发展[J].设备管理与维修，2019（24）.