基于物联网的智慧配电房监控系统 轨道机器人巡检

智能轨道型电力巡检机器人系统设计方案1、项目背景1.1传统的人工巡检难以适应发展要求目前电力公司对于所管辖的配电房、开关室，例行巡检每月1次，红外测温巡测每月1次，全部依赖于人工巡视作业。

在高负荷期间和有特殊保供电要求时，须增加巡检频次。

随着近年来电网飞速发展，生产人员不足和巡检工作量增加之间的矛盾日益突出，而运维一体化等工作在扩展业务范围的同时也给变电运维工作提出了更高的要求，在这样的形势下，传统的“人工巡检、手动记录”的巡检作业方式难以适应电力系统精益化、集约化的发展要求。

1.2 电力巡检机器人的研究意义重大电力安全巡检工作对保障电力安全生产至关重要。

除人工巡检以外，目前变电站/配电房内通常采用数量有限的固定传感器及固定监控摄像头进行监测，很难全面的、准确的、实时的检测并获得设备的运行状态。

变电站/配电房需检测变压器与高低压开关的运行状态及仪表面板读数，检测信息多。

通过智能轨道巡检机器人的应用，对减少工作量、提高操作维护效率和设备异常应急处理速度有明显的效果，主要体现在以下二个方面：一是大大降低操作维护人员工作台的强度。

二是缩短应急响应时间。

使用机器人检测系统后，可为操作维护人员提供远程视频，缩短处理时间。

智能轨道巡检机器人可在设备运转期间对设备进行多方位、多功能监测并做出及时预警，对保障电力设备正常运转，提高设备巡检效率与质量、减少巡检人员数量具有重要意义。

2、电力轨道式智能巡检机器人系统设计2.1项目目标本项目实现开关柜红外测温、局放检测、柜面及保护装置信号状态指示等的自动识别，继保室保护屏柜压板状态、空开位置、装置信号灯指示以及数显仪表的自动识别读数。

并且采用无缝滑环型导轨取电，实现24小时不间断巡视，也可自定义周期和设备进行特殊巡视。

智能轨道巡检机器人可沿轨道精确定位检测点，通过搭载的传感器采集设备参数、环境信息，实现视频监控、仪表的智能读表以及信息传输等功能，代替人工巡检方式，提高巡检效率和安全性，达到“自动化减人”的目的。

电力行业智能电网智能巡检方案第一章智能电网智能巡检概述 (3)1.1 项目背景 (3)1.2 项目目标 (3)第二章智能电网智能巡检技术原理 (4)2.1 巡检基本组成 (4)2.2 巡检工作原理 (4)2.3 关键技术分析 (5)第三章视觉系统 (5)3.1 视觉系统设计 (5)3.2 图像处理与识别 (5)3.3 视觉导航与定位 (6)第四章导航与路径规划 (6)4.1 导航系统设计 (6)4.1.1 导航系统构成 (6)4.1.2 导航原理 (6)4.1.3 导航系统优化 (7)4.2 路径规划算法 (7)4.2.1 路径规划算法概述 (7)4.2.2 常用路径规划算法 (7)4.2.3 改进路径规划算法 (7)4.3 运动控制 (7)4.3.1 运动控制原理 (7)4.3.2 运动控制策略 (7)4.3.3 运动控制优化 (8)第五章感知与避障 (8)5.1 感知系统设计 (8)5.1.1 概述 (8)5.1.2 系统架构 (8)5.1.3 传感器选型与应用 (8)5.2 避障算法与应用 (8)5.2.1 概述 (8)5.2.2 算法原理 (8)5.2.3 算法应用 (9)5.3 安全防护措施 (9)第六章数据采集与传输 (9)6.1 数据采集方式 (9)6.1.1 视觉数据采集 (9)6.1.2 红外数据采集 (9)6.1.3 声音数据采集 (10)6.1.4 振动数据采集 (10)6.2 数据传输技术 (10)6.2.2 有线传输技术 (10)6.2.3 自组网传输技术 (10)6.3 数据处理与分析 (10)6.3.1 数据预处理 (10)6.3.2 数据挖掘与分析 (10)6.3.3 模型训练与优化 (11)6.3.4 实时监控与预警 (11)第七章自主充电与维护 (11)7.1 自主充电技术 (11)7.1.1 技术原理 (11)7.1.2 充电方式 (11)7.1.3 充电策略 (11)7.2 维护策略与实施 (11)7.2.1 维护策略 (11)7.2.2 维护实施 (12)7.3 故障诊断与处理 (12)7.3.1 故障诊断 (12)7.3.2 故障处理 (12)第八章智能决策与优化 (12)8.1 智能决策系统 (12)8.1.1 系统概述 (12)8.1.2 系统架构 (13)8.1.3 关键技术 (13)8.2 巡检任务调度 (13)8.2.1 任务调度策略 (13)8.2.2 调度算法 (13)8.3 优化算法应用 (14)8.3.1 路径优化 (14)8.3.2 巡检策略优化 (14)8.3.3 故障诊断优化 (14)第九章智能电网智能巡检系统集成 (14)9.1 系统架构设计 (14)9.1.1 总体架构 (14)9.1.2 模块详细设计 (15)9.2 系统集成与调试 (15)9.2.1 硬件集成 (15)9.2.2 软件集成 (15)9.2.3 系统调试 (15)9.3 系统功能评估 (16)9.3.1 功能指标 (16)9.3.2 评估方法 (16)9.3.3 评估结果 (16)第十章项目实施与推广 (16)10.1.1 项目目标 (16)10.1.2 实施步骤 (16)10.1.3 资源配置 (17)10.2 推广策略与建议 (17)10.2.1 推广渠道 (17)10.2.2 推广策略 (17)10.3 项目风险分析及应对措施 (17)10.3.1 技术风险 (17)10.3.2 运营风险 (17)10.3.3 市场风险 (18)第一章智能电网智能巡检概述1.1 项目背景我国经济的快速发展，电力系统规模不断扩大，对电网的稳定运行和安全性提出了更高要求。

变电站/配电房挂轨巡检机器人技术方案20XX年XX月目录一、项目简介 (3)二、系统设计方案 (4)2.1系统框架设计 (4)2.2机器人配置设计 (4)2.3轨道配置方案设计 (5)2.4充电配置方案设计 (6)2.5网络配置方案设计 (7)2.6机器人系统软件平台 (8)2.7材料清单 (9)三、机器人简介 (11)3.1巡检机器人介绍 (11)3.2.1巡检机器人技术参数 (11)3.2.2充电系统参数 (14)3.2.3通讯设备参数 (15)3.2.4轨道参数 (15)3.3功能介绍 (16)3.3.1多种巡检模式 (16)3.3.2配电房内设备测温功能 (16)3.3.3配电房内异物识别 (16)3.3.4遥控实时监控功能 (16)3.3.5环境数据采集、监测功能 (17)3.3.6配电房配套自动化设备对接 (17)3.3.7人员入侵检测功能 (17)3.3.8双向语音对讲功能 (17)3.3.9自检及自身安全防护 (17)3.3.10自主充电 (18)3.3.11固定摄像机信号接入功能 (18)3.5拓展性 (18)3.5.1固定摄像机信号接入功能 (18)3.5.2配电房配套自动化设备对接 (18)3.5.3传感器灵活增加 (18)四机器人运维方案 (19)4.1 机器人硬件设备检查 (19)4.1.1 外观检查 (19)4.1.2机械部件检查 (19)4.1.3电池检查维护 (19)4.2软件平台维护 (19)4.2.1设备通信 (19)4.2.2网络通信检查 (19)4.3充电系统检查 (20)4.4通信箱检查 (20)4.4.1无线AP检查 (20)4.4.1交换机检查 (20)4.5备件更换 (20)4.5.1行走轮、导向轮更换 (20)4.5.2电池更换 (20)4.6 常见问题与异常恢复 (20)4.6.1机器人启动异常 (20)4.8.2故障检测办法 (21)五效益分析 (23)5.1经济效益分析 (23)5.2社会效益分析 (23)一、项目简介XXX配电房挂轨式智能巡检机器人项目，计划在XXXX配电房采用智能巡检机器人，通过机器人自身搭载的高清摄像机、红外热像仪等传感设备，实现对配电房内图像识别、电缆温度以及设备温度检测等作业内容，确保了现场设备的安全、可靠运行。

配电室巡检机器人解决方案摘要：文章阐述了一种室内配电室挂轨式巡检机器人解决方案，该方案有效提高了巡检效率，可以大力解决配网范围广、设备多、人手不足等难题，是一套智能配电房综合在线监测系统，能够清楚展示配电房在线监测情况，包括综合环境、综合电气、设备状态的监控等。

关键词：配电;机器人;巡检;自动化一、某车间配电房需求分析某车间配电房共有31个，主变2个，且在地域上分布非常分散，导致对配电房的巡检工作量急剧增加。

传统配电室的日常巡检工作以人工为主，通过固定的监控检测设备和手持式检测设备进行辅助巡检。

目前传统巡检方式存在很多问题，主要有以下几点。

1）巡检工作量大配电房、IDC、继保室、开关室等数量巨大，巡检内容多，人员巡检难以按照实际业务需求全面覆盖。

2）缺少提前预测由于缺少提前预测功能，相关值守人员只能在异常发生之后进行“事后响应”，无法提前进行预警和避免事故的发生。

3）缺乏统一调度现场监测未联网，大量现场设备和环境数据未整合，缺乏一个统一的调度单元。

4）工作安全隐患人员对现场环境感知度差，在巡检过程中，无法预测有毒有害气体，一些辐射场所也有可能对人体产生重大影响。

二、系统方案设计电科恒钛室内挂轨式巡检机器人系统以巡检机器人为核心，集移动视频巡检、红外测温、环境监控、数据智能分析等功能于一体，实现对巡检区域设备的实时监控、数据分析管理。

巡检机器人主要由控制中心、水平运动机构、轨道总成、升降运动机构以及视、音频设备等五大部分组成，所搭载的各类摄像机、拾音器设备在采集了相应的数据后，通过系统的数据传输通道（有线、无线、载波等方式），将网络数字信号或模拟信号传输给监控中心的控制平台；核心解码器支持TCP/IP网络或RS485串行通信模式直接控制，实现监控平台的在线控制功能。

2.1运行轨道室内轨道式智能巡检机器人沿着室内顶部铺设的工字铝轨道运行。

机器人行走导轨选择在室内顶端敷设轨道，机器人在轨道上运行，不影响下方通道的人员通行。

配电房AI巡检机器人巡检方案目录一、效益分析 (3)1.1安全效益分析 (3)1.1.1国产化保障信息安全 (3)1.1.2通信安全 (3)1.2直接效益分析 (3)1.3社会效益分析 (4)二、项目概况 (4)2.1行业背景 (4)2.2 行业痛点 (5)2.3需求分析 (5)三、系统方案设计 (6)3.1 系统架构 (6)3.1.2机器人系统介绍 (7)3.1.3后台管理系统 (8)四、系统主要功能 (11)4.1视频识别 (11)4.2红外测温 (11)4.3环境检测 (12)4.4音频采集 (12)4.5局放监测 (13)4.6双向语音 (13)4.7任务管理 (14)4.8数据分析 (14)4.9报表输出 (15)4.10预警与联动 (17)4.11机器人自检 (17)五、部署方案 (18)5.1 35KV配电室机器人部署 (18)5.2 10KV配电室机器人部署 (19)一、效益分析1.1安全效益分析1.1.1国产化保障信息安全芯片是现代信息技术的基础，无论是手机、电脑、互联网、人工智能、物联网、大数据等等，都离不开芯片的支撑。

如果芯片都依赖于外国的技术和供应，这就给我们国家的信息安全带来了巨大的隐患，就相当于把我们国家的信息命脉交给了别人。

别人可以随时切断我们的供应链，限制我们的发展空间，甚至植入后门、窃取数据、发动攻击。

芯片的国产化是为了我们国家的信息安全。

这是一场没有硝烟的战争，也是一场关乎我们国家未来的战争。

AI巡检机器人克服重重困难，毅然使用国产芯片，这不仅是一项科技工程，更是一项民族工程。

使用国产芯片，才能保证我们国家的信息安全，才能实现我们国家的科技强国梦！1.1.2通信安全AI巡检机器人采用PLC 技术:(1)电力系统监控和控制:PLC技术可以用于实时监控电力系统的运行状况，以及远程控制电力系统的运行。

(2)电力网络安全:PLC技术的传输安全性比较高，可以有效防止电力系统数据遭到外来侵害，提高电力系统的安全性。

善，随之而来的是变电、配电的数量越来越多，供电部门的维护压力越来越大。

其管辖的变电站可达数百个，而配电房可达数万个，急需一种技术手段来减轻运维压力。

虽然伴随现代科技的发展，配网自动化的大面积覆盖，但人工的可视化巡检仍然不可替代。

例如，炎热的夏天室外气温实在是高，由于阳光的暴晒，电力设备区的温度甚至让人窒息，而下雨天又影响视线，传统的人工巡检需要在各种天气下进行。

有的表计由于高温蒸汽，肉眼已经无法清晰地读数；有的设备位置高，看起来也是费劲，还有高强度太阳光的刺射，巡视难度就更大了。

而智能巡检机器人的出现，就是为了解决以上的难题。

他们身材都比较娇小，可以在变电站内随意的穿梭。

电力巡检机器人解决方案可实现表计读取、指示灯识别、状态识别、智能分析、缺陷管理、闸刀和开关状态判别等功能的应用，辅助运维人员开展例行巡检、特巡、重大活动保电等工作，大幅度提高变电、配电巡检效率，保障供电质量。

1 电力机器人常见功能电力机器人主要有以下几方面的功能，具体可以划分六大块，第一是自主巡检 实时感知。

它可搭载多种探测模块，实现全覆盖、全识别无人化自主巡检，实时监测环境异常，辅助人工运维巡检。

第二是智能识别 精准判断。

实现自主采集、运算、诊断、精准识别，实时告警设备缺陷。

第三是便捷部署 轻松管理。

二维码、激光等多种定位方式，变电站、配电房多种环境灵活选型、便捷部署；管理平台实现多个站房可视化管理。

第四是大数据智能分析。

深度挖掘巡检数据价值，精准把握设备状态。

第五是智能联动 实时报警：自身传感器保障设备安全，电池管理、无线加密，环境设备联动保障环境安全。

第六是巡检报表 自动预警。

自动执行2 智能运检发展趋势智能运检是电网运维检修未来发展的新方向，其作为电网企业核心业务单元之一，在保障电网设备安全健康、支撑大电网安全运行等方面发挥了重大作用。

近年来随着电力技术的发展，尤其是特高压电网带来的强电气连接和智能电网带来的智能化交互，电网结构、运行特性和物理形态都发生了深刻变化，未来电网运检模式必将呈现为智能化发展。

·42·NO.20 2018( Cumulativety NO.32 )中国高新科技China High-tech 2018年第20期（总第32期）在电网规模不断扩大的背景下，配电房的配电设备也越来越多。

单纯依靠人力进行配电房的巡检不仅将产生大量的人力、物力消耗，也将给工作人员带来一定的安全隐患。

目前，配电房轨道式自动巡检机器人已经得到了开发，但是难以实现自动化操控，仍然需要人工操作进行配电房设备监督管理，导致机器人缺乏实用性。

因此，还应加强对配电房轨道式自动巡检机器人控制系统的研究，从而进一步提高配电自动化水平。

1　配电房轨道式自动巡检机器人控制系统设计1.1　系统总体设计结合配电房设备状态监控管理需求，设计的轨道式自动巡检机器人控制系统应当根据上位机发送指令对机器人进行操控，使机器人在轨道上运行至待测位置，利用配备的检测传感器对仪表读数、柜体内温度、设备柜体号等各种数据信息进行采集，并通过实时上传数据满足人员监控管理需求。

从总体设计来看，系统应由主控模块、运动控制模块、配电房轨道式自动巡检机器人控制系统设计与实现李月芹（大国重器自动化设备（山东）股份有限公司，山东 德州 253700）摘要：文章结合配电房轨道式自动巡检机器人的操控需求，完成了机器人控制系统的设计，并对系统的实现问题进行了研究。

从实验结果来看，采用系统对巡检机器人进行操控，可以使机器人以最大0.32m/s速度工作，并且时长能够达到8h，在2mm范围内可以实现精确定位，能够满足配电房自动化巡检的需求。

关键词：配电房；轨道式自动巡检机器人；控制系统 文献标识码：A 中图分类号：TN710文章编号：2096-4137（2018）20-042-03 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2018.20.15拔销过程中对锁紧销造成的破坏，进而间接性地减少了锁紧销更换成本，具有良好的经济效益。

图3　拆销器拔销示意图5　结语综上所述，该配电线路防污性绝缘子锁紧销拆销器投入使用后取得了良好的应用效益。

物联网技术在智慧巡检系统中的应用研究引言：随着物联网技术的不断发展和应用，智慧巡检系统在工业生产和设备维护中发挥着越来越重要的作用。

物联网技术的广泛应用为智慧巡检系统的实现提供了技术支持和解决方案。

本文将探讨物联网技术在智慧巡检系统中的应用研究，重点介绍其在设备状态监测、故障预警和数据分析方面的应用，并分析其带来的效益和未来的发展方向。

一、物联网技术在设备状态监测中的应用智慧巡检系统通过无线传感器网络和云计算技术实现对设备运行状态的实时监测和数据采集。

物联网技术提供了连接设备和平台的能力，使得设备与巡检系统之间的数据交互更加便捷和高效。

在设备状态监测方面，物联网技术的应用主要体现在以下几个方面：1. 传感器网络：通过将传感器部署在设备上，实现对设备运行参数的实时监测，如温度、压力和振动等。

传感器网络通过无线通信方式将数据传输到巡检系统中，实现对设备状态的远程监控。

2. 数据采集和存储：物联网技术通过云计算平台实现对传感器数据的高效采集和存储。

传感器数据可以以实时或定时的方式上传到云平台，实现数据的集中存储和管理，方便后续的数据分析和决策。

3. 远程监控和控制：物联网技术使得巡检人员可以通过移动终端设备对设备状态进行远程监控和控制。

通过移动应用程序，巡检人员可以实时查看设备的运行状况，对异常情况进行实时处理，并发出相应的警报通知。

物联网技术的应用使得设备状态监测更加智能化和自动化，提高了巡检的效率和准确性，减少了人工巡检的工作量和人员风险，提升了设备的故障诊断和维护能力。

二、物联网技术在故障预警中的应用智慧巡检系统通过分析设备运行数据和模式识别算法，实现对设备故障的预警和预测。

物联网技术的应用在故障预警方面主要有以下几个方面的应用：1. 数据分析：物联网技术将传感器采集到的设备运行数据上传到云平台，通过大数据分析和机器学习算法对数据进行处理和分析，提取出设备运行的特征和模式，并建立故障预警模型。

2. 实时监测和预警通知：物联网技术使得巡检人员可以实时查看设备的状态和预警信息，并及时采取相应的措施。