一、需求分析

我國(guó)是用電大國(guó)，配電房數(shù)量多、分布廣，內(nèi)部?jī)x表、開關(guān)等，更是種類繁多、數(shù)量龐雜，巡檢工作任務(wù)繁重。傳統(tǒng)巡檢主要由人工完成，并通過固定監(jiān)控設(shè)備和手持式檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行輔助巡檢，問題非常突出：

1. 工作量大

配電房、繼保室、IDC、開關(guān)室等數(shù)量巨大，巡檢內(nèi)容多、場(chǎng)景復(fù)雜，人工巡檢難以按要求全時(shí)覆蓋。

2. 反應(yīng)滯后

配電房、繼保室、IDC（數(shù)據(jù)中心）、開關(guān)室等屬于高危場(chǎng)所，人員難以實(shí)時(shí)值守，往往是出現(xiàn)異常情況時(shí)，業(yè)務(wù)人員才能發(fā)現(xiàn)和做出響應(yīng)，因反應(yīng)相對(duì)滯后有時(shí)還會(huì)釀成事故。

3. 信息分散

傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備不是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，信息不能共享，更不能進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和綜合分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行智能監(jiān)管，只是對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行視頻監(jiān)控，信息不能集成。

4. 隱患較多

人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境感知度差，對(duì)于有毒有害氣體、部分輻射可能無法感知，但可能對(duì)人體造成重大影響，安全隱患較多。容易受到個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和情緒、主觀意識(shí)的影響；頻率低，間隔長(zhǎng)，設(shè)備發(fā)生故障不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)；人工獲取的數(shù)據(jù)難以形成完整報(bào)表和統(tǒng)計(jì)。

二、6kV配電室智能巡檢機(jī)器人組成

6kV配電室智能巡檢機(jī)器人主要由智能巡檢機(jī)器人、軌道、掛載設(shè)備、通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件組成。

• 智能巡檢機(jī)器人：是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，本體搭載多種傳感器，如 360° 雙光云臺(tái)、紅外熱像儀、超聲傳感器、氣體傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。前端為帶伸縮可見光攝像機(jī)，可監(jiān)測(cè)配電柜設(shè)備狀態(tài)，后端的紅外熱像儀能檢測(cè)設(shè)備溫度信息。

• 軌道：采用十字型高強(qiáng)度鋁合金型材，表面經(jīng)陽極氧化處理，具備高抗腐蝕和較強(qiáng)的耐磨損性能。通過專用吊裝結(jié)構(gòu)懸掛于配電室頂部，為機(jī)器人提供運(yùn)行路徑。

• 掛載設(shè)備：豐富多樣，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。例如，可搭載各種傳感設(shè)備，如局放監(jiān)測(cè)、溫濕度傳感器、紅外熱成像、氣體檢測(cè)、監(jiān)控球機(jī)等多種前端設(shè)備，從多個(gè)角度對(duì)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行整體性掃描式溫度局放采集。

• 通信系統(tǒng)：在配電室部署無線通訊設(shè)備，機(jī)器人與基站之間通過無線網(wǎng)絡(luò)通訊，在基站與后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)敷設(shè)光纜，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。

• 遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件：是機(jī)器人任務(wù)分配的可視化智能調(diào)度平臺(tái)，主要完成機(jī)器人的集中監(jiān)控、任務(wù)配置、數(shù)據(jù)分析和報(bào)警等功能。主要包含機(jī)器人管理模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、任務(wù)管理模塊、巡檢結(jié)果確認(rèn)模塊、巡檢結(jié)果分析模塊、用戶管理模塊、系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)模塊和通訊接口模塊。

三、6kV配電室智能巡檢機(jī)器人功能多樣

6kV配電室智能巡檢機(jī)器人功能豐富，為電力巡檢提供了保障。

• 視頻監(jiān)控：搭載可見光攝像機(jī)通過機(jī)器人移動(dòng)，對(duì)配電室內(nèi)各類設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行高清視頻監(jiān)控。云臺(tái)為高速高精度云臺(tái)，旋轉(zhuǎn)速度為 80°/s，可迅速找到目標(biāo)位置，旋轉(zhuǎn)角度水平方向?yàn)?360 度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向?yàn)?±90°，確保全視野無盲區(qū)。定位精度高，能準(zhǔn)確捕捉預(yù)置位置的圖像信息。可見光攝像機(jī)采用 200 萬像素 CCD 成像單元，在實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控的同時(shí)，還能獲得高清的畫質(zhì)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能識(shí)別功能。

• 紅外測(cè)溫：利用自身攜帶的紅外熱成像儀對(duì)室內(nèi)電力設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，進(jìn)而診斷出致熱型設(shè)備故障及熱缺陷，觸發(fā)相應(yīng)報(bào)警。巡檢任務(wù)執(zhí)行完成后會(huì)自動(dòng)生成任務(wù)報(bào)表，對(duì)設(shè)備溫度進(jìn)行有效的診斷。

• 局放監(jiān)測(cè)：開關(guān)柜局部放電的檢測(cè)采用瞬態(tài)地電波（TEV）檢測(cè)法，瞬態(tài)地電波（TEV）傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開關(guān)柜局放信號(hào)的主要特征量，包括局放脈沖次數(shù)、脈沖幅值，通過對(duì)不同缺陷模型下的時(shí)域相位、脈沖數(shù)和測(cè)量閥值之間關(guān)系的研究，結(jié)合超高頻傳感器和脈沖電流傳感器，排除場(chǎng)干擾信號(hào)，對(duì)開關(guān)柜絕緣故障情況進(jìn)行報(bào)警。

• 環(huán)境多要素監(jiān)測(cè)：巡檢機(jī)器人攜帶的環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，能夠監(jiān)測(cè)環(huán)境中的有害氣體、溫度、濕度、煙霧等環(huán)境信息。實(shí)時(shí)將采集的環(huán)境信息傳輸?shù)娇刂浦行模?dāng)監(jiān)測(cè)到有害氣體超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，以提示運(yùn)維人員及時(shí)處理。

• 自動(dòng)避障：在智能巡檢機(jī)器人上配置超聲檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行巡檢工作時(shí)，通過發(fā)射超聲波并對(duì)回傳的信號(hào)進(jìn)行接收檢測(cè)前方是否有障礙物，如果檢測(cè)到路線上有障礙物，機(jī)器人會(huì)向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出尋求指令，等障礙物清除后，巡檢機(jī)器人恢復(fù)行進(jìn)。

• 狀態(tài)提醒：巡檢機(jī)器人具備自主充電的功能，當(dāng)電量低于 10% 時(shí)將自動(dòng)找到充電基站充電；通過指示燈顯示當(dāng)前機(jī)器人的工作、充電及報(bào)警等狀態(tài)信息，方便電力運(yùn)維人員巡檢查看。

• 巡航控制方式設(shè)置：根據(jù)配電室實(shí)際所需頻度設(shè)置巡航方案，選擇自動(dòng)或手動(dòng)巡檢方式。自動(dòng)是指電力運(yùn)維人員提前在平臺(tái)上設(shè)置好智能巡檢機(jī)器人的巡檢時(shí)間，隨后機(jī)器人按照指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)巡檢；手動(dòng)控制是指管理人員借助計(jì)算機(jī)利用云端，對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)進(jìn)行控制，從而使機(jī)器人完成巡檢任務(wù)。

四、6kV配電室智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)

6kV配電室智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)管理系統(tǒng)采用三層架構(gòu)，分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層通過機(jī)器人配合分布式環(huán)境檢測(cè)設(shè)備，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行及環(huán)境狀態(tài)的采集；通信層主要作用是完成對(duì)來自現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)及工作參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至上層信息管理層；或者是將來自上層信息管理層的遠(yuǎn)程控制指令傳輸至各現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備或者控制節(jié)點(diǎn)；應(yīng)用層對(duì)感知層上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)和展示（圖形化顯示）。對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、查詢，以及根據(jù)數(shù)據(jù)信息做出超限報(bào)警、遠(yuǎn)程控制指令的下達(dá)，完成對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和工作參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。

四、配電室智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用案例

1、山東某港口變電所

在山東某港口變電所，遠(yuǎn)程智能巡視系統(tǒng)上線后，10 分鐘即可完成 110 余個(gè)點(diǎn)位的巡視，并自動(dòng)出具巡檢報(bào)告。其次，掛軌式機(jī)器人具備多項(xiàng)巡視功能，可根據(jù)點(diǎn)位和周期進(jìn)行自動(dòng)巡視。

2、某小區(qū)配電室

在國(guó)網(wǎng)山東單縣某小區(qū)配電室，掛軌式機(jī)器人發(fā)揮著重要作用。可對(duì)配電室場(chǎng)景內(nèi)的設(shè)備及其周邊環(huán)境實(shí)現(xiàn)自主化無人巡檢。“直流屏溫度 34.3 攝氏度、氧氣濃度 19.9%……” 機(jī)器人將配電設(shè)備狀態(tài)信息傳送至后臺(tái)主機(jī)分析處理，方便工作人員及時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行。它能精確運(yùn)行至待測(cè)位置，完成對(duì)設(shè)備柜體號(hào)、指示燈、開關(guān)按鈕、儀表讀數(shù)、柜體內(nèi)部溫度等信息的采集，大大提高了設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性以及自動(dòng)化水平。生產(chǎn)巡檢報(bào)告推送至配電室管理人員，管理人員可以根據(jù)巡檢報(bào)告對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性巡視，解決了錯(cuò)檢、漏檢等問題。

3、企業(yè)配電室

山東黃金赤峰某公司采區(qū)主豎井的 10kV 開關(guān)站，此前受人為因素影響，站內(nèi)巡視存在漏檢、誤檢等情況。現(xiàn)在軌道式巡檢機(jī)器人投入使用后，可通過高清可見光相機(jī)進(jìn)行 25 倍放大，清晰辨別柜體指示燈狀態(tài)、分合閘狀態(tài)、儀表讀數(shù)等設(shè)備運(yùn)行信息。同時(shí)，通過紅外熱成像儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行紅外測(cè)溫，實(shí)現(xiàn)開關(guān)站電力設(shè)備致熱現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與缺陷診斷。