变电站智能巡检机器人应用分析

２０１４年１１月
第２ｌ期总第３１９期
内蒙古科技与经济

ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＳｃｉｅｎｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ

Ｎｏｖｅｍｂｅｒ
２０１４

Ｎｏ．２１ＴｏｔａｌＮｏ．３１９

变电站智能巡检机器人应用分析
付小平
（内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局，内蒙古包头０１４０３０）

摘
要：分析人工巡视的不足，介绍智能巡检机器人功能及结构特点，例举智能巡检机器人现场应

用效果，比较智能巡检机器人和人工巡视质量的优缺点，查找智能巡检机器人现场应用的不足之处，确
定变电站智能巡检机器人的发展方向，论证变电站应用智能巡检机器人的良好效果，具有进一步推广的
价值。

关键词：变电站；智能巡检机器人；巡视
中图分类号：ＴＰ２４２
文献标识码：Ａ

文章编号：１００７—６９２ｌ（２０１４）２１一０１５８一０２

近年来，伴随包头地区经济的发展，地区用电负
荷不断增加，为适应用电负荷增长的需求，包头地区
变电站的数量不断增加，仅变电管理一处所管辖的
变电站从２００５年的２０座增加到现在的３１座，所管
辖的主变数量增加到５３座，但运行人员的数量基本
保持不变，在此前提下，提高变电运行劳动效率的管
理模式不断更新，变电站管理从集控管理过渡到运
维管理，同时积极推进科技进步，不断引进先进的技
术装备来提高工作效率。
沙河变电站的智能巡检机器人便是目前包头地
区引进的变电运行管理方面最先进的设备。它可替
代固定视频监控，完成视频信息的远传，同时可完成
固定图像监控系统与人工红外测温的双项功能，具
有投人成本低、智能化水平高等优点，此外还可结合
运行经验建立专家库进行设备缺陷红外诊断功能，
这些功能对于设备的运行管理提供了有力依据。１人工巡视与智能巡检机器人巡视比较分析为了完成对变电站内一次设备运行状态的监控，需要对变电站进行定期的检查和维护。目前，巡视主要通过人工方式对设备进行感官的定性判断或人员使用仪器进行测量。运行人员在现场进行设备巡视，主要通过看、触、听、嗅等感官或者仪器去实现，并与积累经验对照，从而判断其运行状况。设备的缺陷或隐患能否被及时发现，除了与巡视人员个人的业务素质、工作态度及工作状态有关，还与巡视人员使用的设备和工作方法有关，而且事故发生后缺乏故障分类、系统分析、责任不清，这样很难满足对供电质量日益提高的要求，同时在高压、恶劣气象环境及设备不稳定运行条件下，不仅对人身安全造成威胁，而且给电网的安全稳定运行埋下一定隐患。变电站智能巡检机器人可以按照预定任务完成变电站内户外一次设备部分项目的巡视工作。它按照预定的任务或者操作人员的遥控指令，在变电站内沿预设轨道和预设巡视点按部就班地进行规范的巡视工作，对于设备发热、外观异常变形或者是否存在异物逐一排查，机器人应用自身的设备巡视过程当中，不断地将自身所采集到的数据上传到监控主机，如果发现不正常运行状态，监控主机可以实现报警，提醒运行人员注意，并能生成异常报告。利用智能巡视机器人对变电站的设备进行巡视，避免了人工巡视主观方面可能造成偏差，同步记录所有巡视资料，为故障分析提供可靠依据，同时避免了人员在巡视过程中可能遇到的危险。２智能巡检机器人简介变电站智能巡检机器人是集机电一体化技术、多传感器融合技术、电磁兼容技术、导航及行为规划技术、机器人视觉技术、安防技术、稳定的无线传输技术于一体的复杂系统，采用完全自主或遥控方式，代替巡视人员对变电站内室外一次设备的部分项目进行巡检，并对图像进行分析和判断，及时发现设备存在的问题，为无人值班变电站提供了创新的技术检测手段。２．１总框架设计概述
机器人系统采用分层式控制结构，分为两层结
构：基站系统层和移动站系统层。系统结构，如图１
所示。

２．２
基站系统层
基站系统主要负责机器人运行情况的控制、监
控、记录、操作、数据分析等，它基于ＷｉｎＸＰ系统，
采用Ｃ＃面向对象编程语言开发设计。主要功能
是：提供交互界面，完成监测功能，为机器人运动规
划提供相应的命令及环境信息。共包括８个模块。
２．２．１巡视任务管理模块。机器人自动巡视任务
创建、存储、删除、人工下发巡视任务和定时自动执
行。

２．２．２
图像监控模块。对可见光摄像机和红外热
像仪进行实时监控，在机器人基站实时显示视频图
像，并可进行录像和对云台摄像头进行遥控，对关键
图象进行抓取。并可以实现自动执行任务时的自动
抓取。

２．２．３机器人控制模块。主要功能是远程遥控机
器人行驶和云台动作、摄像机拉近拉远、进行移动目
标检测、控制红外热像仪进行温度检测。

２．２．４
数据存储模块。基站的后台数据库采用

收稿日期：２０１４—０９－－０８
作者简介：付小平（１９７６一），汉族，大学本科，工程师，现从事变电运行技术专责。

万方数据
付小平・变电站智能巡检机器人应用分析
２０１４年第２１期
ＭｙＳＱＬ数据库，把机器人运行需要的电子地图信息，任务管理信息，工作系统信息，实时数据库信息保存到数据库进行持久化。同时，对机器人运行产生的日志记录，巡视记录，红外记录，移动目标侦测记录进行实时存储。建立一个实时数据区方便各个模块进行实时数据交换。ｉ…………………………………一…］：基站系统层礴雠ｉ………一～…一……一一…一……一一……一一１图ｌ系统总体框架２．２．５查询模块。查询模块包括日志查询、报表生成、历史温度查询。便于调试人员和运行人员查阅记录。２．２．６机器人状态显示模块。显示运行中机器人的速度、电流、电压、各种传感器的状态、电池电压以及各种报警信息和网络通讯情况。２．２．７报警输出模块。报警模块通过移动站本体所传送过来的超声、来判断当前的机器人状态。２．２．８配置模块。配置模块是用来配置基站系统各种设置的模块，如机器人超声传感器的开关。机器人的规划速度，以及要检测的站内的各种设备的名称、检测点等信息。２．３移动站系统移动站机械部分分为驱动机构、底盘、充电机构和外壳等几部：９－。机器人本体控制系统可以分为工控机控制模块，电源管理模块，云台检测模块、导航定位模块和运动控制模块５部分。２．３．１电源管理模块。电源管理模块包括电池，控制电路和充电机构３部分，是整个机器人系统的心脏。２．３．２导航定位模块。导航定位模块主要有硬件电路实现，通过各种传感器采集机器人周围环境信息，为机器人运动提供依据。２．３．３运动控制模块。运动控制模块是机器人导航行走的执行机构。２．３．４检测模块。检测模块由可见光摄像机、红外热像仪、视频服务器和云台组成。机器人到达指定
停靠点后，移动站控制云台运动到指定角度，并将可
见光摄像机调到合适的焦距，然后根据机器人的预
先设定抓取可见光图像和红外图像，将图像上传至
基站。

２图机器人外壳造型
３沙河智能巡检机器人发现热缺陷案例
沙河变电站智能巡检机器人与２０１２年１２月６
日投入试运行，２０１２年１２月９日正值“十八大”保
电期间，发现２５８热缺陷，沙河变智能巡检机器人在
投入试运行仅仅３天时间便能发现如此重要的热缺
陷，打消了大家对它功能的疑惑，坚信它将是变电运
行工作的得力助手，机器人外壳造型，如图２所示。
４存在的问题
智能巡检机器人的造价很高，只能完成变电站
室外一次设备的部分项目的巡检作业，尤其在导航
方式上，基本上采用磁导航，很大程度上限制了机器
人的巡视路径规划使被检测目标和待检测项目覆盖
率降低，无法做到全面检测。沙河智能巡检机器人
的应用重在探索一种全新的变电站设备运行维护方
式，以支撑和代替部分巡视工作，减轻运行人员劳动
强度。目前来说，要真正担当变电站设备巡视工作
的主角，还有很多工作要做。
５
结论
智能巡检机器人设计理念科学，符合目前变电
运行管理工作的需求，且技术先机、操作灵活、功能
扩展方便。经过现场试运行检验，该机器人运行稳
定，具有广阔的推广应用前景。

［１］［２３［参考文献］毛琛琳，张功望，刘毅．智能机器人巡检系统在
变电站中的应用［Ｊ］．电网与清洁能源，２００９，
（９）．
孙国凯，韩刚．变电站巡检方式对比及智能巡
检机器人口］．中国电力网，２００８，（４）．

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万方数据
变电站智能巡检机器人应用分析
作者：付小平
作者单位：内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局,内蒙古包头,014030
刊名：
内蒙古科技与经济

英文刊名：Inner Mongolia Science Technology and Economy
年，卷(期)：2014(21)

引用本文格式：付小平 变电站智能巡检机器人应用分析[期刊论文]-内蒙古科技与经济 2014(21)