前沿科学2023年7期

智能巡检机器人在变电站中的应用研究

瓦力斯·先木西丁

新疆中泰矿冶有限公司   新疆阜康市   831500

摘要：为保障变电站的平稳运行，需要定期对变电站进行巡检，这一过程需要投入大量的人力，且效能不高。如果利用巡检机器人对变电站进行巡检，不但能够实现远程巡检以及多线程控制，极大地提升变电站巡检的效能，更能够实现巡检结果的保存与回放，具有极高的应用价值。文章详细阐述了变电站智能巡检机器人的特点，总结了变电站巡检机器人的设计和智能巡检机器人在变电站中的应用，以提高变电站的工作效率。预期出现新的巡检模式，为变电站的全新发展提供参考。

关键词：智能机器人；变电站；应用

引言

在变电站中，智能巡检机器人系统的运维管理工作主要还是体现在变电站设备运行和供电线路故障状态检测与及时预警方面的支撑作用。

1变电站智能巡检机器人的特点

变电站采用新型的智能巡检机器人是对变电站原有的智能自动巡检机器人设备进行全面改造升级，体积更小，性能表现更全面。基本参数在固件升级充电的操作过程中，还要随时注意智能充电巡检机器人进行智能充电巡检操作。智能巡检机器人设备往往为各家电子企业直接采购，种类数量繁多，使用类型的智能充电巡检设备之间也存在一定技术差异。

智能巡检机器人的运行功能。移动站台系统层主要结构由机器人运动轨迹系统、通信传输系统、控制系统、导航定位系统、传感测控系统层和机器人导航定位系统六部分组围成。移动站系统层主要可以负责实现机器人系统的实时导航及定位跟踪功能，以及数据信息实时采集获取和综合处理的功能，让巡检机器人可根据机器人系统自身设定出的工作路线来进行远程巡检，自主独立完成自动化巡检任务。并自动将设备数据信号照射到预设拍摄位置，进行红外拍摄、可见光成像记录和卫星定位及图像实时采集工作等，并及时将已采集记录到基站的设备所有监控图像数据上传送至现场管理指挥部门，记录该设备实际运行维护情况。同时，完成基站巡逻维护任务完毕后，设备自动被移动到预设充电时间地点上进行充电。此外，目前在使用中的智能巡检机器人在车辆运行巡检过程中一旦遇到危险障碍物也会实时自动地发出危险警报并停止。

2变电站巡检机器人的设计

2.1智能巡检机器人机械结构设计

大多数变电站都没有封闭，铺设有砾石路面，为了减小轨道支架质量，对底盘进行了一些调整。为了支撑云台，建造了一个拱形结构。整个机械结构包括电机组件、底盘和云台。考虑到电子和视觉组件的质量，底盘和船首采用钢板制成。拱形结构具有支撑云台模块和视觉系统的功能。轮子通过2个轴连接到底盘上，允许机器人调整方向和走弯道。

设计了一个锥形状的车轮，类似于货车中使用的车轮。设计的驱动组件为后轮驱动布局，2个直流电机由12V电源供电，并与后部的一对齿轮相连，用于控制扭矩和速度。巡检机器人预计以0.33m/s的速度移动，为准确控制速度，在左轮轴上连接了一个编码器。2个方向盘的尺寸和形状与从动轮相同，由黄铜制成。选择该材料是为了在电子装置与通电轨道接触时将能量传导至电子装置，并传输检查期间收集的数据。驱动轮由聚甲醛制成，具有高抗拉强度、抗冲击性、不易变形和电气绝缘性好等优良特性。伺服系统PT785型号的云台模块由铝条制成，并使用2个HS-785HB伺服电机进行轴运动。整流罩由丙烯酸材料制成。为了安全起见，在两侧安装了2个固定的保护杆来防止机器人的不当移动。整体机器人系统高544mm，长304mm，宽300mm，质量约为10kg。周围有维护区域。为了不干扰变电站的正常运行，机器人整体高度不应该超过3.5m，不应使用电缆，因此选择使用轨道。轨道还可以作为电力传输和记录数据的手段。

2.2控制系统

电子装置控制机器人的移动和定位、集成视觉装置的云台运动，并收集和传输巡检期间获取的数据。微型计算机负责变电站部件的常规检查和对数据的分析诊断。PIC接收来自编码器和DIP开关继电器的信息并控制运动。在轨道的关键点安装了参考磁铁，用于培训和校准位置。当机器人沿着轨道移动时，位置由磁铁识别，磁铁与负责向微控制器发送信号的传感器（DIP开关继电器）通信，因此每次机器人通过这些磁铁时，移动设备都会校准位置。控制电路操作云台模块，允许在水平和垂直方向上定位已安装的摄像头。轨道由市电驱动，市电经电源转换器转换成12V或24V电压，为电机、摄像头和其他电子部件供电。通过轨道传输数据以及与系统的通信由PLC调制解调器进行，与无线传输相比，PLC调制解调器不易受噪声影响，并且不需要专用数据网络电缆或信号中继器。

3智能巡检机器人在变电站中的应用

3.1远程操作和维护

使用这种变电站智能巡检机器人同时具有实现变电站标准化和统一管理的数据接口功能和远程服务，可以方便工作人员远程对自动化巡检的机器人系统功能进行标准化统一控制和自动化管理。智能变电站的巡检自动化机器人体积尺寸更小，使之其操作应用范围更加丰富灵活，各方面的工作方式都能进一步得到优化改进。为此，运维或巡检操作人员将可以完全实现随时使用该智能移动监测设备来实现远程操作或通过控制变电站智能自动化巡检操作实现自动远程巡检。

3.2在运维过程中可以实现信息共享

智能自动化巡检维护机器人是变电站保证正常运维及顺利建设改造的一种可靠技术途径。变电站项目内部均应能提供一个专用的充电设备空间，以便于机器人可以自行实现充电。并且，通过对现有相关充电设备电路的设计改进，机器人还可以更流畅准确地接收传输中收集来的相关信息，实现数据信息实时共享，保障整个项目稳定的系统运维工作。

3.3监督管理运维

智能巡检员还可以同时对一些需要自动建立起完整网络需要的变电站网的自动运行状况进行智能化监督管理，并通过提供标准化的数据接口和服务管理接口，满足用户相关功能要求后，可以专注于其他工作。可选配管理巡检和远程控制巡检的机器人种类，本监控系统中还包含可以及时的上报现场巡检工作情况，并明确告知相关工作人员在信息传递现场情况时，需要的巡检机数量，进行控制站系统连接。

3.4智能巡检系统的投入使用

智能巡检系统的投入使用，在变配电综合自动化系统、绝缘在线监测系统、视频监控系统的共同配合下，变配电所向着智能化和无人化发展，远期节约的人工成本较为可观。而且智能巡检机器人可以时刻保持较高的巡检质量，确保设备的完整和工作人员的人身安全，提高经济效益。首先，该巡检装置应用范围广泛，可达到减员增效的目的。对于不需要工作人员的常规工作，减少人力资源的浪费，集中人力资源，方便调度。其次，巡检机器人系统可以对正在运行的设备实现实时预警，使工作人员可以在远程监控室了解变电站内的实际状况和相关设备的实际数据，避免设备装置由于故障和检修停机导致局部供电紧张甚至停电风险，造成经济损失。通过预警和数据，了解设备的使用状况，对设备进行提前检修和保养，延长设备的使用期，做到巡检过程精细智能化、巡检时间灵活、数据全面，更适应变电站的实际需要。

结束语

智能巡检机器人的引入使得变电站远程巡检成为可能。本文研究首先对变电站智能巡检机器人的特点进行分析，进而引出变电站巡检机器人的设计。最后，针对智能巡检机器人的现场应用反馈对其应用中的注意事项以及推广价值进行研判。

参考文献

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