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摘要：随着“三集五大”的发展，变电站运行模式的改变以及无人值守站的普及，智能巡检机器人在巡视过程中对设备的表计、油位进行正确读数，采集设备声音，红外成像，综合判断设备是否存在异常，提高巡视精确度。机器人具有的故障报警、后台分析、显示模式识别等功能，减少人员巡检带来的误差，提高工作效率及工作质量。机器人代替人工巡视将是未来的主要发展方向。
关键词：智能巡检；机器人；自主；红外成像
【中图分类号】TM63【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）12-0252-01
随着“三集五大”的发展，变电站模式逐渐向少人、无人值守发展，为适应发展需求，智能巡检机器人携带红外热像仪、可见光等有关的变电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人全天候、全方位、全自主对室外高压设备进行智能巡检和监控，及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题。使运维人员及时发现诊断故障。
初始机器人技术不成熟，运维人员对其功能不熟悉，在实践应用中存在许多问题，结合国家电网公司机器人验收细则，对以下问题进行分析改进：
1、电池电源不足。由于场区大、设备多，完成一次任务，需要3-4小时，机器人半途耗尽电量，而停在场区。改进后，更换大容量电池，并设置低电压报警，发出声光信号，报警值可根据实际更改。同时当电池电源不足时，机器人会自动结束巡检任务，由最短路径返回充电室。
2、机身不稳定而摔倒，在大风天气，机器人重量轻；体盘不稳、头重脚轻；轨道坡度较大、拐弯较大而摔倒在路上。通过改进机器人机身、对轨道的坡度、弯度进行调整，满足要求。
3、无故停车，智能巡检机器人采用的导航方式为磁导航，因此要沿机器行走路线铺设磁轨道，当轨道设置距路边较近，路边的冬青等花木生长茂密，遮挡机器人探头，会报出“故障停车”，通过平移巡检路线并定期修剪花木减少机器人故障停车次数。
4、无视频图像，由于死机、网络中断导致机器人后台主机画面无显示。更换机器人网络系统减少死机次数。
5、红外测温图谱误报，受白天日光、夜间灯光影响，发高温误报，设置红外测温巡检任务时，避免白天日光强烈，夜间不开场地照明。对机器人的点位、角度调整，以拍到准确合适的设备图谱。
6、可见光巡检缺少图片较多，图像不清晰，数据不准确。受机器人的位置、高度、角度影响，摄像头被其他设备遮挡，分辨率低、沟盖板上机器人的点位变动，均会导致测量不精确，采用高分辨率的高清摄像机、设备遮拦开孔、调整固定点位、升级数字识别算法等方式提高表计数字识别率和准确率。
在实际工作中，厂家人员和运维人员不断研究、调试、改进，使机器人状态、功能日趋完善，各项指标符合国网验收细则要求，在500kV晋城变电站机器人智能巡检系统中，主要实现的功能如下：
1、在任意设定时间按任意设定任务进行巡检检查工作的功能；除每日设置的固定巡检任务外，还可根据当日的天气、检修、工作等特殊情况在需要的时間灵活设置巡检任务。
2、可见光摄像头日常巡检和红外摄像头红外测温功能；在进行红外测温时，同时拍摄可见光图片进行比对。对设备检测点进行可见光及相应红外成像的定位操作，确定了最佳检测位置的不变性，避免了人为检测位置的改变而影响检测精度，便于准确测温和跟踪测温，提高了互比性和工作效率。
3、自主和遥控巡检功能；智能巡检机器人后台主机安装网线后，通过网络可以在主站对子站的机器人实现远程控制、监控，实时查看机器人的位置、运行工况，远程安排巡检任务，并将图像遥传至主站电脑，方便运维人员远程实时巡检。
4、模式识别功能（主要针对表计），可见光的巡检数据主要有断路器的液压、分合位置，电流互感器的气体压力、油位，变压器的油温，避雷器的动作次数、泄漏电流等，拍摄可见光照片并自主识别不同表计，计算正确的数值。具备各类实用巡检模式（如油位巡检、表计读数、红外普测、精确测温等），满足日常运维工作的需求。
5、自动停障功能；当机器人巡检路线前方有障碍物，如设备检修时布置的围栏、车辆、人时，机器人会自动停止前进，而不会撞上阻碍物，损坏机器人。后台主机发出告警信息，运维人员可一键返回机器人。
6、巡检机器人本身状态信息采集及分析功能；如采集电池电源能量信息，不足时，自主发出声光告警信号，机器人可自动从最短的路径返回充电室充电。
7、机器人巡检系统历史事件查看功能；后台主机系统的储存空间很大，可以保存近三年历史数据，运维人员可调取历史数据资料，对设备性能进行动态跟踪分析，适应现代化企业对设备管理的要求。
8、各巡检设备历史数据分析及报表生成功能；机器人后台系统自动生成设备检测报告，在检测报告中详细记录了设备的名称、巡检时间，红外检测图像以及三相对比的结果，减轻运维人员对测温图片命名的负担，运维人员还可以调取历史测温结果查看分析打印。
9、温度分析功能——超温报警、差温报警及温度曲线分析报警；后台系统设有异常温度报警值，后台筛选巡视时间及设备类型等分析设备温度，识别区域的温度，在超过温升阀值时，发出提示报警信息，后台主机报警信息窗显示有时间、设备名称、报警类型（最高温度、温升分析、三相温差）、报警数值、报警级别（超温、温升、严重三相、危机三相报警）、报警内容、是否精确报警，提醒运维人员进行复测、缺陷定性。
10、环境信息（温度、风速等）采集功能；安装温湿度及风速传感器以及无线通讯用的无线网桥，将风速、温度、湿度的信息传送至上位机，通过算法融入到检测结果中去，保证检测数据的准确性和可靠性.
11、最优路径规划功能；35kV设备密集，机器人在道路上巡检不到设备，存在盲区，为全面发挥智能巡检机器人的功能和作用，扩大巡视范围，在35kV设备区增加辅助道路，为机器人提供行走线路。新修道路与电缆盖板连接处用皮垫隔离，防止结合在一块。自然放坡，高度差为15cm，坡度符合机器人运行要求。
12、双向语音功能；可在主机后台系统与机器人现场进行實时对话。
经过将近六年的磨合，机器人的运行工况日趋稳定，设备巡检、点位覆盖率、表计识别率100%，采用智能巡检机器人代替传统的巡视方式，在巡视的同时实时完成可见光及相应的红外成像，减少变电站运维人员的工作强度，节省时间，提高工作效率，为电网的安全稳定做出很大的贡献。
作者简介：王云琴（1979.09-），女，1998年毕业于太原电力学校，2008年毕业于山西大学（本科），高级技师，国家电网晋城供电公司检修公司变电运维专业。
关键词：智能巡检；机器人；自主；红外成像
【中图分类号】TM63【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）12-0252-01
随着“三集五大”的发展，变电站模式逐渐向少人、无人值守发展，为适应发展需求，智能巡检机器人携带红外热像仪、可见光等有关的变电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人全天候、全方位、全自主对室外高压设备进行智能巡检和监控，及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题。使运维人员及时发现诊断故障。
初始机器人技术不成熟，运维人员对其功能不熟悉，在实践应用中存在许多问题，结合国家电网公司机器人验收细则，对以下问题进行分析改进：
1、电池电源不足。由于场区大、设备多，完成一次任务，需要3-4小时，机器人半途耗尽电量，而停在场区。改进后，更换大容量电池，并设置低电压报警，发出声光信号，报警值可根据实际更改。同时当电池电源不足时，机器人会自动结束巡检任务，由最短路径返回充电室。
2、机身不稳定而摔倒，在大风天气，机器人重量轻；体盘不稳、头重脚轻；轨道坡度较大、拐弯较大而摔倒在路上。通过改进机器人机身、对轨道的坡度、弯度进行调整，满足要求。
3、无故停车，智能巡检机器人采用的导航方式为磁导航，因此要沿机器行走路线铺设磁轨道，当轨道设置距路边较近，路边的冬青等花木生长茂密，遮挡机器人探头，会报出“故障停车”，通过平移巡检路线并定期修剪花木减少机器人故障停车次数。
4、无视频图像，由于死机、网络中断导致机器人后台主机画面无显示。更换机器人网络系统减少死机次数。
5、红外测温图谱误报，受白天日光、夜间灯光影响，发高温误报，设置红外测温巡检任务时，避免白天日光强烈，夜间不开场地照明。对机器人的点位、角度调整，以拍到准确合适的设备图谱。
6、可见光巡检缺少图片较多，图像不清晰，数据不准确。受机器人的位置、高度、角度影响，摄像头被其他设备遮挡，分辨率低、沟盖板上机器人的点位变动，均会导致测量不精确，采用高分辨率的高清摄像机、设备遮拦开孔、调整固定点位、升级数字识别算法等方式提高表计数字识别率和准确率。
在实际工作中，厂家人员和运维人员不断研究、调试、改进，使机器人状态、功能日趋完善，各项指标符合国网验收细则要求，在500kV晋城变电站机器人智能巡检系统中，主要实现的功能如下：
1、在任意设定时间按任意设定任务进行巡检检查工作的功能；除每日设置的固定巡检任务外，还可根据当日的天气、检修、工作等特殊情况在需要的时間灵活设置巡检任务。
2、可见光摄像头日常巡检和红外摄像头红外测温功能；在进行红外测温时，同时拍摄可见光图片进行比对。对设备检测点进行可见光及相应红外成像的定位操作，确定了最佳检测位置的不变性，避免了人为检测位置的改变而影响检测精度，便于准确测温和跟踪测温，提高了互比性和工作效率。
3、自主和遥控巡检功能；智能巡检机器人后台主机安装网线后，通过网络可以在主站对子站的机器人实现远程控制、监控，实时查看机器人的位置、运行工况，远程安排巡检任务，并将图像遥传至主站电脑，方便运维人员远程实时巡检。
4、模式识别功能（主要针对表计），可见光的巡检数据主要有断路器的液压、分合位置，电流互感器的气体压力、油位，变压器的油温，避雷器的动作次数、泄漏电流等，拍摄可见光照片并自主识别不同表计，计算正确的数值。具备各类实用巡检模式（如油位巡检、表计读数、红外普测、精确测温等），满足日常运维工作的需求。
5、自动停障功能；当机器人巡检路线前方有障碍物，如设备检修时布置的围栏、车辆、人时，机器人会自动停止前进，而不会撞上阻碍物，损坏机器人。后台主机发出告警信息，运维人员可一键返回机器人。
6、巡检机器人本身状态信息采集及分析功能；如采集电池电源能量信息，不足时，自主发出声光告警信号，机器人可自动从最短的路径返回充电室充电。
7、机器人巡检系统历史事件查看功能；后台主机系统的储存空间很大，可以保存近三年历史数据，运维人员可调取历史数据资料，对设备性能进行动态跟踪分析，适应现代化企业对设备管理的要求。
8、各巡检设备历史数据分析及报表生成功能；机器人后台系统自动生成设备检测报告，在检测报告中详细记录了设备的名称、巡检时间，红外检测图像以及三相对比的结果，减轻运维人员对测温图片命名的负担，运维人员还可以调取历史测温结果查看分析打印。
9、温度分析功能——超温报警、差温报警及温度曲线分析报警；后台系统设有异常温度报警值，后台筛选巡视时间及设备类型等分析设备温度，识别区域的温度，在超过温升阀值时，发出提示报警信息，后台主机报警信息窗显示有时间、设备名称、报警类型（最高温度、温升分析、三相温差）、报警数值、报警级别（超温、温升、严重三相、危机三相报警）、报警内容、是否精确报警，提醒运维人员进行复测、缺陷定性。
10、环境信息（温度、风速等）采集功能；安装温湿度及风速传感器以及无线通讯用的无线网桥，将风速、温度、湿度的信息传送至上位机，通过算法融入到检测结果中去，保证检测数据的准确性和可靠性.
11、最优路径规划功能；35kV设备密集，机器人在道路上巡检不到设备，存在盲区，为全面发挥智能巡检机器人的功能和作用，扩大巡视范围，在35kV设备区增加辅助道路，为机器人提供行走线路。新修道路与电缆盖板连接处用皮垫隔离，防止结合在一块。自然放坡，高度差为15cm，坡度符合机器人运行要求。
12、双向语音功能；可在主机后台系统与机器人现场进行實时对话。
经过将近六年的磨合，机器人的运行工况日趋稳定，设备巡检、点位覆盖率、表计识别率100%，采用智能巡检机器人代替传统的巡视方式，在巡视的同时实时完成可见光及相应的红外成像，减少变电站运维人员的工作强度，节省时间，提高工作效率，为电网的安全稳定做出很大的贡献。
作者简介：王云琴（1979.09-），女，1998年毕业于太原电力学校，2008年毕业于山西大学（本科），高级技师，国家电网晋城供电公司检修公司变电运维专业。