智能巡檢機器人在變電運維系統(tǒng)中的應用摘要：隨著變電運維管理的不斷深入，基于感知技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與機器學習等技術(shù)的高度自主機器人，正逐漸顛覆傳統(tǒng)的變電運維檢修管理方式。智能巡檢機器人的使用是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化、智能化的重要特征，將其應用在變電運維系統(tǒng)中對提升運維質(zhì)量，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。基于此，本文首先概述變電運維工作及智能巡檢機器人的必要性，分析智能巡檢機器人中的關(guān)鍵技術(shù)，重點探究智能巡檢機器人在變電運維系統(tǒng)中的應用，以供參考。關(guān)鍵詞：智能巡檢機器人；變電運維系統(tǒng)；應用引言智能巡檢機器人利用人工智能、圖像處理、大數(shù)據(jù)分析等手段，實現(xiàn)變電運維的自動巡視，提升電力系統(tǒng)的運行效能與安全。在電力系統(tǒng)中，變電所是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其運維管理的好壞直接影響著整個電力系統(tǒng)的運行效率。為此，有必要將多個傳感器及攝像機安裝到巡檢機器人中，對變電系統(tǒng)工作的狀態(tài)及影像進行實時監(jiān)測，并根據(jù)預設(shè)的計算準則對其進行統(tǒng)計和集成，以實現(xiàn)對變電系統(tǒng)的故障及潛在危險的迅速、精確的辨識。另外，應用智能巡檢機器人還能夠?qū)崿F(xiàn)對變電系統(tǒng)的全天候、全方位的巡檢，大大提升了巡檢的覆蓋面與工作效率。智能巡視機器人的引進對提升變電站巡視工作的效率與品質(zhì)、減少運行費用具有重要意義，同時也能夠保證巡視者的人身安全，有助于變電站運維管理向智能化和自動化方向發(fā)展。一、變電運維工作及智能巡檢機器人應用的必要性在目前的技術(shù)環(huán)境下，大部分變電站的運行維護都是以手工方式進行的，其運維管理方式具有周期性、機械性、枯燥性、重復性、工作量大等特點，而隨著電力需求量的增長，變電站的數(shù)目越來越多，一些變電站的巡視人員不足，難以進行高品質(zhì)的巡視，進而嚴重危害巡檢人員、電網(wǎng)和設(shè)備，造成一定的安全隱患[1]。與之比較，智能機器人有著更突出的技術(shù)優(yōu)點，它可以根據(jù)預先確定的巡視工作方案，全面、分時段、分區(qū)域的巡視變電站全站設(shè)備，可以很好地解決由于人員短缺和人員素質(zhì)等原因造成的信息數(shù)據(jù)錯誤的問題，也可以減少操作人員的工作負擔，在某種程度上節(jié)約了人力資源，是目前變電站運維行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。二、智能巡檢機器人中的關(guān)鍵技術(shù)1、傳感器技術(shù)通過不斷發(fā)展的傳感器技術(shù)應用，提升了機器人的數(shù)據(jù)采集準確度，為電網(wǎng)變電站的安全高效運行提供保障。智能巡視機器人配置了全方位多模態(tài)傳感器系統(tǒng)，包括熱成像攝像頭、音頻傳感器、震動傳感器及氣體檢測儀器等，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)變電站狀態(tài)進行全面監(jiān)控。通過熱成像攝像頭可以捕捉到設(shè)備表面溫度變化信息，能夠迅速地發(fā)現(xiàn)高溫異常，避免設(shè)備出現(xiàn)故障。通過音頻傳感器和震動傳感器能夠捕捉到異常的聲音及震動信號，這些信號都表示可能發(fā)生設(shè)備損害及故障。另外，用氣體檢測儀器檢測絕緣氣泄露可以保證設(shè)備的絕緣情況。利用所有傳感器的反饋信息，智能巡視機器人不僅能在現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，也能通過數(shù)據(jù)解析進行未來故障風險的預判，提高了變電站運維管理效率及整體穩(wěn)定性[2]。2、計算機視覺技術(shù)在計算機視覺技術(shù)的支持下，智能巡檢機器人可以利用攝像機等多種視覺傳感設(shè)備，實現(xiàn)了基于圖像的新型的檢測方法，能夠?qū)崟r處理、識別、分析圖像視覺信息[3]。在變電站運行維護過程中，利用計算機視覺技術(shù)對設(shè)備的形態(tài)、位置及狀態(tài)進行有效識別分析。該系統(tǒng)可以對設(shè)備進行探測，對設(shè)備的類型及標志進行辨識，對設(shè)備的損傷、破損或異物進行探測，對設(shè)備的工作狀況進行判斷。該技術(shù)的運用可以借助視覺信息，使智能機器人獲得更加完整、直觀的設(shè)備運行狀況，提高巡視作業(yè)效率。3、自主導航與路徑規(guī)劃技術(shù)在變電站運維期間應用智能巡檢機器人，關(guān)鍵核心技術(shù)在于智能化的巡檢機器對電力設(shè)施巡檢時候的自主導航和路徑規(guī)劃。此技術(shù)依托機器人攜帶的相關(guān)傳感器如光學雷達、CCD攝像頭和聲吶探測器等，它們共同工作能實時獲取周圍環(huán)境信息并生成三維模型。通過激光雷達可以向目標發(fā)射激光，并通過激光反射回來的時間計算得出準確的空間信息；使用視覺傳感器可通過圖形識別進行環(huán)境特征識別；超音波傳感器可以利用聲音反射的特性進行障礙物探測。機器人收集的各種信息最終形成環(huán)境模型，根據(jù)生成的三維模型做出最優(yōu)路徑。自主導航技術(shù)可以使機器人規(guī)避如電力線路或者設(shè)備支撐桿等障礙物，確保機器人巡視工作準確完成[4]。此外路徑規(guī)劃的技術(shù)除了實現(xiàn)機器人規(guī)劃出最優(yōu)路徑以外還可以根據(jù)不同的環(huán)境特性進行動態(tài)修改，例如當設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生改變時可以對路徑進行調(diào)整。整個系統(tǒng)的路徑規(guī)劃功能是建立在學習和適應機制上，能夠在未來的巡檢時不斷對路徑進行優(yōu)化、不斷提高運行效率。該技術(shù)的運用，使得機器人能在無人操縱的條件下，有效降低運營成本，保障設(shè)備巡檢效率與質(zhì)量。4、機交互與控制人機互動與控制是保障智能機器人作業(yè)效率與安全的關(guān)鍵，也是維護作業(yè)者對機器人行為進行監(jiān)控與監(jiān)測的重要技術(shù)應用。在變電站運維管理過程中，能夠借助多種方式實現(xiàn)信息的交互與數(shù)據(jù)的管理，對提升巡檢工作效率及穩(wěn)定性具有重要作用。在此基礎(chǔ)上，對智能巡檢機器人配備設(shè)計有效的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)作業(yè)人員實時監(jiān)測智能巡檢機器人的運維狀態(tài)[5]。智能巡檢機器人利用內(nèi)置的智能算法以及對傳感器的信息進行分析，使其具有相當?shù)淖灾髋袛嗄芰?，當發(fā)現(xiàn)有什么不正常或者發(fā)生了什么問題時，它可以主動報警，并進行預先設(shè)定的反應，例如停止巡視、報告具體問題等。該方法既能提升機器人的隨機應變能力，又能降低操作工人的工作負荷，保證裝備壽命周期內(nèi)的穩(wěn)定和可控，提升整個變電站系統(tǒng)的工作效能。三、智能巡檢機器人在變電運維系統(tǒng)中的應用1、設(shè)備巡檢應用智能巡檢機器在變電系統(tǒng)運維巡視階段，利用先進的科技手段，對巡視裝置進行自主監(jiān)控，保證電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全可靠。基于溫度傳感器、高清攝像機和音頻傳感器等傳感器，智能巡檢機器人的應用能夠?qū)崿F(xiàn)全方位檢測變壓器、開關(guān)和絕緣子等重要部件。采用紅外成像法，可以準確地判斷出電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并迅速發(fā)現(xiàn)因溫度變化而導致的潛在故障隱患問題。通過使用高清攝像頭捕捉到變電站設(shè)備外觀影像，并與計算機視覺相配合，可以判斷出設(shè)備的外觀是否受損，是否受到腐蝕，或者其他的物質(zhì)損傷[6]。此外，智能巡檢機器人還采用了聲音傳感技術(shù)來監(jiān)測變電站工作過程中產(chǎn)生如噪聲和振動等異常聲響，從而判斷出設(shè)備的內(nèi)部元件是否有問題。另外，通過人工智能技術(shù)的支持，可以從獲取到的信息來判斷設(shè)備的狀況，以便及時可以向維護部門發(fā)出警報。2、環(huán)境智能監(jiān)控為了確保智能巡檢機器人能夠在環(huán)境各異的戶外環(huán)境下運行，需要充分認識其在各種環(huán)境下的不利因素，諸如氣候的變化、地形的改變及潛在的危害等方面，因此對于提高超聲識別系統(tǒng)性能非常重要。通過完善和提高識別系統(tǒng)性能，使機器人能夠在識別周圍環(huán)境時變得更為靈敏，如識別障礙物的形狀和大小、方位等信息，為后續(xù)巡檢作業(yè)中避免物體的碰撞，在清掃工作的順利進行及效率上提供保證。同時，由于巡檢機器人極有可能會因植被的遮擋和堆積的雜物而變得運行停滯不前，因此工人需要時常檢測機器人，并且重新規(guī)劃巡檢線路，保持其線路暢通無阻，并且在機器人軟硬件運轉(zhuǎn)時，需要做好軟件和硬件維護保養(yǎng)工作，以不斷適應外部不斷變化的環(huán)境[7]。在智能巡檢機器人用于戶外清潔作業(yè)中時，其需要搭載強信息處理與任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)，如快速分析所接收到信息，根據(jù)這些信息的分析結(jié)果做出實時決策，如重新規(guī)劃清掃路徑或是增加某種特定區(qū)域的清洗強度等。在設(shè)計機器人時也應該考慮到能耗管理，在整個任務(wù)期間有效地使用能源，以延長工作周期，減少電池頻繁的替換或者是充電。此外，為推進外勤清潔作業(yè)自動化程度，還可以借助機器學習以及人工智能的技術(shù)，讓巡檢機器人在戶外清潔作業(yè)的同時可以學習并改進自身的清潔方式，通過對往期任務(wù)數(shù)據(jù)學習的基礎(chǔ)上，機器人本身便可以調(diào)節(jié)出合適的面對各種復雜多變外界環(huán)境的最佳作業(yè)方式，不斷提升清潔效果。3、安全監(jiān)控智能巡檢機器人采用高科技的傳感與人工智能等手段，實現(xiàn)了對變電站內(nèi)部及外部環(huán)境的全方位監(jiān)測，從而有效地防范和減少了可能出現(xiàn)的安全隱患。為實時監(jiān)視可以利用高清晰攝像機，利用影像辨識技術(shù)對非法侵入行為進行檢測，并對其進行報警和錄像。另外，配備有紅外線感應裝置的智能巡檢機器人，能在夜晚或視野受限情況下，對人體及牲畜的行為進行監(jiān)控，保障變電所的安全性。此外，該機器人還配備有瓦斯探測裝置，可偵測危險氣體的泄露，是預防火警及保障人身安全的關(guān)鍵。當探測到有害氣體的含量超過臨界值時，會自動報警，進行應急處置，并引導工作人員快速撤離。4、基于大數(shù)據(jù)模型的變電運維管理在變電運維系統(tǒng)中應用智能巡檢機器人，在巡視作業(yè)期間，利用多種傳感器收集多源數(shù)據(jù)，并利用無線通信技術(shù)將所獲得的數(shù)據(jù)及時傳送至具有中心化作用的處理中心，實現(xiàn)對設(shè)備的有效監(jiān)控。此外，在預處理環(huán)節(jié)，還應充分利用數(shù)據(jù)自身的特點，通過有針對性的特征提取方法，保證采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果質(zhì)量。另外，基于上述預處理方法，采用機器學習、數(shù)據(jù)挖掘等方法，建立基于大數(shù)據(jù)的分析方法，對設(shè)備運行過程中的數(shù)據(jù)進行挖掘，分析其潛在的規(guī)律與特征，并通過回歸分析法、時序分析法、聚類分析法、分類法等方式對其進行建模分析。在大數(shù)據(jù)建模支持下對變電站進行運維管理，對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進行預測與維修。通過對設(shè)備的歷史及現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)資料進行分析，找出存在的問題及故障模式[8]。比如，在巡檢過程中，若發(fā)現(xiàn)變壓器溫度不斷上升并超出預定的臨界值，智能巡檢機器人則會產(chǎn)生維修工作指令，提示維修人員及時檢修，防止由于過熱造成的設(shè)備失效。通過對海量數(shù)據(jù)的研究，建立預防維修決策以提升變電站運維管理效率與質(zhì)量。5、視覺技能應用應用智能化巡檢機器人對變電所運行情況進行運維管理時，首先要實現(xiàn)對熱故障的可視化處理，有效應用視覺技術(shù)，這是智能化巡檢機器人投入運行后進行維護工作所必需的。當智能巡檢機器人在日常巡檢工作中檢測到電力設(shè)備的溫度出現(xiàn)變化時，智能化巡檢機器人就會發(fā)出警報，通知操作人員及時進行維修，確保電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。基于視覺技術(shù)的新型電力系統(tǒng)，通過對智能化巡檢機器人巡檢過程中路線導航的可視化，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，提高智能化巡檢機器人運行維護水平，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行打下堅實的基礎(chǔ)。此外，為智能巡檢機器人設(shè)置的探測對象指令必須明確、精確，保證每一幅影像的準確性都能夠增加應用率，能夠較好地實現(xiàn)對油表液位的單獨辨識，從而更好地將各項電氣設(shè)備的運營管理工作做好。在視覺技術(shù)的幫助下，智能巡檢機器人的檢驗工作能夠?qū)崿F(xiàn)人工作業(yè)與維修控制的最高水準，充分發(fā)揮其在電力儀器中的作用。結(jié)束語：綜上所述，在變電站系統(tǒng)運維管理過程中應用智能巡檢機器人，對提高電力系統(tǒng)運行效率，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行，改進運行管理效率與質(zhì)量具有重要意義。在應用智能巡檢機器人過程中，將傳感器、計算機視覺、機器學習和人工智能、自主導航與路徑規(guī)劃等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對變電站設(shè)備巡檢、環(huán)境監(jiān)控、安全監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析等多方位的監(jiān)測巡檢，為提升電力系統(tǒng)運行效率與安全水平提供一種新的途徑。在今后的研究中，通過技術(shù)上的突破與創(chuàng)新，將使智能巡檢機器人在變電運營管理中發(fā)揮更大的作用，能夠為助力變電站系統(tǒng)運行穩(wěn)定性提供技術(shù)支持，促進電力行業(yè)的長遠發(fā)展。參考文獻：[1]王雷雷.智能巡檢機器人在變電運維中的應用分析[J].電氣技術(shù)與經(jīng)濟,2023,12(8):136-137.[2]苗陽,楊楚.變電運維工作中智能巡檢機器人的應用[J].集成電路應用,2021,38(12):120-121.[3]黃濤.智能巡檢機器人在變電站運維工作中的應用[J].光源與照明,2021,31(4):80-81.[4]趙俊偉,秦佳鳴,謝楊.變電站智能巡檢機器人在運維工作中的應用[J].電力與能源,