110KV變電站GIS

智能輪式巡檢機(jī)器人解決方案

2021年05月

目錄

1項(xiàng)目背景............................................................1

1.1背景概述........................................................1

1.2項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)...................................................1

2方案設(shè)計(jì)............................................................2

2.1系統(tǒng)架構(gòu)組成....................................................2

2.1.1巡檢站點(diǎn)和路線布置..........................................3

2.1.2現(xiàn)場(chǎng)安裝....................................................4

2.2系統(tǒng)配置清單....................................................5

3系統(tǒng)構(gòu)成............................................................6

3.1功能特點(diǎn)........................................................6

3.1.1紅外測(cè)溫....................................................6

3.1.2智能儀表識(shí)別................................................7

3.1.3巡檢功能....................................................7

3.1.4實(shí)時(shí)監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測(cè)功能......................................8

3.1.5雙向語(yǔ)音對(duì)講................................................9

3.1.6音頻智能采集................................................9

3.1.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和艱表輸出..........................................9

3.1.8預(yù)警功能....................................................9

3.1.9自動(dòng)充電功能...............................................10

3.1.10監(jiān)控后臺(tái)功能..............................................10

3.1.11系統(tǒng)自檢功能..............................................10

3.1.12安全運(yùn)行及自動(dòng)避障........................................11

3.2技術(shù)指標(biāo).....................................................11

3.3產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)......................................................12

4效益分析...........................................................16

4.1經(jīng)濟(jì)效益分析..................................................16

4.2社會(huì)效益分析..................................................16

1項(xiàng)目背景

1.1背景概述

為提高巡檢精度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，確保惡劣天氣下巡檢正常開(kāi)展，計(jì)劃在礦

業(yè)有限公司110KV變電站GIS使用智能輪式巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)智能輪式機(jī)

器人進(jìn)行變電站設(shè)備的巡檢，使用精準(zhǔn)測(cè)溫的紅外攝像頭進(jìn)行變電站設(shè)備的溫度

檢測(cè)；同時(shí)使用機(jī)器人自帶傳感器，進(jìn)行變電站高壓設(shè)備的局放檢測(cè)。

圖17變電站GIS現(xiàn)場(chǎng)圖片

1.2項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志

GB/T2423.1電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)A：低溫

GB/T2423.2電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫

GB/T2423.4電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)方法：試驗(yàn)Db：交

變濕熱（12h+12h循環(huán)）

GB/T2423.3-1993電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Ca：恒定濕熱試驗(yàn)

方法

GB4208外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）

GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件

GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)

GB/T17626.3電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)

GB/T17626.8電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)

DL/T664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范

QC/T743-2006電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池

2方案設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)組成

輪式巡檢機(jī)器人系統(tǒng)由后臺(tái)軟件系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)及

其他附屬設(shè)備組成。具體架構(gòu)圖如下：

智視器人?檢系統(tǒng)磷集控后臺(tái)

圖27巡檢機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)圖

本地+遠(yuǎn)程后臺(tái)管理系統(tǒng)：后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，模塊化架構(gòu)清晰，

外部接口齊備。除了具備本地監(jiān)控后臺(tái)的狀態(tài)監(jiān)控、自動(dòng)巡檢、數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、

統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、數(shù)據(jù)分析等多種功能外，還能遠(yuǎn)程管理多個(gè)本地監(jiān)控后臺(tái)，同時(shí)對(duì)

多個(gè)智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行控制及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，對(duì)所轄電力線路進(jìn)行更高層次的

綜合控制和管理

供電系統(tǒng)：在充電房用接觸式的充電樁進(jìn)行充電，供電系統(tǒng)直接從主電氣室

取電，充電樁輸入電壓為220V/50Hz。機(jī)器人供電模塊采用濾波技術(shù)，濾除外界

2

電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾。

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：機(jī)器人通信系統(tǒng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，在巡檢范圍

內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫隙覆蓋。采用2.4G?5G無(wú)線加密通信網(wǎng)絡(luò)。機(jī)器人上的

工控機(jī)和視頻裝置通過(guò)以太網(wǎng)連接到無(wú)線集線器匕在沿途布置若干個(gè)無(wú)線AP

組成無(wú)線局域網(wǎng)，監(jiān)控后臺(tái)也通過(guò)無(wú)線集線器連接到無(wú)線局域網(wǎng)中，整個(gè)移動(dòng)監(jiān)

控系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)互相訪問(wèn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬可以有效實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。

2.1.1巡檢站點(diǎn)和路線布置

(1)地圖構(gòu)建

地圖等比構(gòu)建的目的是將局部的激光掃描數(shù)據(jù)拼接成完整的、一致性好的全局

地圖數(shù)據(jù)。通過(guò)人工遙控智能巡檢機(jī)器人在作業(yè)區(qū)域采集局部激光數(shù)據(jù)，事后離線

生成全局地圖。地圖構(gòu)建會(huì)受到多種因素的影響，包括傳感器測(cè)量誤差、一致性誤

差(智能巡檢機(jī)器人傾斜，激光掃到地面等)、移動(dòng)物體干擾等。我們采用圖形匹

配算法、全局松弛算法和基于統(tǒng)計(jì)的噪聲消除技術(shù)獲得可用于定位的高精度全局地

圖，如下圖所示。

圖2-2地圖范例

掃描地圖前，應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備布局、地勢(shì)起伏情況、現(xiàn)有可行走道路走向

等因素，做出一個(gè)初步評(píng)估：在現(xiàn)有地勢(shì)、可行走道路的情況下，分析地圖拼接

的成功率及質(zhì)量，并友一些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)做出提前判斷。

(2)路徑構(gòu)建

路徑規(guī)劃：工程人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探，綜合人工巡檢路徑、設(shè)備安裝位置、機(jī)

器人運(yùn)動(dòng)能力三方面因素，初步規(guī)劃出巡檢路徑。

3

巡檢路徑設(shè)定：地圖路徑編輯軟件結(jié)合人工方式，計(jì)算出最優(yōu)路徑。

巡檢路徑驗(yàn)證：每個(gè)巡檢路徑都會(huì)通過(guò)智能巡檢機(jī)器人實(shí)地驗(yàn)證，保證最優(yōu)

路線的安全可靠。針友不符合的路線我們將會(huì)重新規(guī)劃，直到滿足要求為止。

(3)點(diǎn)位采集

智能巡檢機(jī)器人通過(guò)設(shè)置云臺(tái)角度預(yù)置位及相機(jī)變倍完成巡檢設(shè)備標(biāo)定，以

完成日常巡檢任務(wù)。包括但不限于以下設(shè)備：托輻運(yùn)行溫度，設(shè)備運(yùn)行聲音等。

(4)點(diǎn)位設(shè)置和巡檢路線優(yōu)化

巡檢點(diǎn)位是基于巡檢路線，以及需要執(zhí)行巡檢任務(wù)的巡檢機(jī)器人?？奎c(diǎn)而設(shè)

定。同時(shí)，綜合考慮巡檢設(shè)備安裝位置、智能巡檢機(jī)器人拍攝角度、智能巡檢機(jī)

器人正光或背光拍攝等多項(xiàng)因素。首先應(yīng)初步標(biāo)定巡檢點(diǎn)，而后在試運(yùn)行階段逐

步微調(diào)最終實(shí)現(xiàn)最佳的巡檢點(diǎn)標(biāo)定。

圖2-3設(shè)備標(biāo)定流程圖

在巡檢點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，首先對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行一次采集，將采集的數(shù)據(jù)傳輸回

后臺(tái)，在后臺(tái)完成定位建模工作。當(dāng)定位仝部建檔完成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇合

適時(shí)間中斷當(dāng)前巡檢任務(wù)，通過(guò)“對(duì)焦模板”進(jìn)行儀表高分辨率圖像采集，完成

該任務(wù)后，繼續(xù)之前中斷的巡檢標(biāo)點(diǎn)任務(wù)，在后臺(tái)對(duì)采集的每張高分辨率圖像建

立“識(shí)別模板”。

2.1.2現(xiàn)場(chǎng)安裝

(1)道路規(guī)劃和整改

變電站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較好，路面為水泥鋪裝路面，較為平整，但部分伸縮縫處不

平，有下陷情況，需要對(duì)不平整的地方進(jìn)行局部修整找平。

(2)充電樁安裝及要求

線路區(qū)域中心位置有繼電港小室，電源及光纖均可由小室引出，通過(guò)電纜溝

到達(dá)所需位置，電纜溝沿線路區(qū)域主要道路兩側(cè)分布，取電布線方便。與業(yè)主溝

通，可在繼電器小室旁設(shè)置機(jī)器人充電房，給機(jī)器人充電使用，詳細(xì)布置施工方

4

案現(xiàn)場(chǎng)可由具體情況商定。

（3）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)搭建

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)搭建包括：無(wú)線AP架設(shè)；光纖、電源等線纜連接和鋪設(shè)。機(jī)器人

與客戶端之間通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此需在現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)架設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)

線AP,具體安裝位置需現(xiàn)場(chǎng)因地制宜。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際大小和遮擋物情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)試，從而確定無(wú)線AP安置點(diǎn)

和數(shù)量。單套無(wú)線AP推薦覆蓋范圍為半徑為40米的圓形區(qū)域，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,

現(xiàn)場(chǎng)采用全向天線AP和定向天線AP相結(jié)合的方式對(duì)巡檢區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋，保證

智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

（4）客戶端電腦位置

客戶端服務(wù)器和顯示器計(jì)劃布置于主控室內(nèi)。

2.2系統(tǒng)配置清單

類別名稱型號(hào)/參數(shù)單位數(shù)量備注

電源管理模塊、通信模塊、中控單元（數(shù)

輪式智據(jù)采集器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制器）、可見(jiàn)光

巡檢機(jī)器人臺(tái)1

能巡檢攝像機(jī)、紅外熱成像儀、聲音采集設(shè)備、

機(jī)器人局放檢測(cè)模塊、避障等

系統(tǒng)通信系統(tǒng)含通訊柜，AP天線套1

供電系統(tǒng)含充電房，充電樁等套1

監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，主要由

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊、智能分析模塊、數(shù)據(jù)

后臺(tái)系監(jiān)控后臺(tái)統(tǒng)計(jì)模塊、報(bào)表系統(tǒng)、地圖編輯模塊、任套1

統(tǒng)務(wù)管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊和系統(tǒng)集成模

塊等組成

后臺(tái)電腦服務(wù)器、顯示屏、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等套1

電源電纜，鎧裝線纜，鎧裝網(wǎng)線，通信光

線纜及輔材批1

纜，安裝材料等

5

3系統(tǒng)構(gòu)成

機(jī)器人系統(tǒng)：巡檢機(jī)器人是本系統(tǒng)的核心，可沿設(shè)定路線在室內(nèi)往復(fù)運(yùn)行巡

檢，實(shí)現(xiàn)巡檢區(qū)域的設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控的覆蓋巡檢。

0-----------

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__\1

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序號(hào)對(duì)應(yīng)部件的名稱

1雙光云臺(tái)

2紅外相機(jī)

3可見(jiàn)光相機(jī)

4萬(wàn)向輪

5激光雷達(dá)

6防跌落傳感器

7防撞條

8無(wú)線充電器

9驅(qū)動(dòng)輪

圖37巡檢機(jī)器人部件圖

3.1功能特點(diǎn)

3.1.1紅外測(cè)溫

通過(guò)對(duì)變電站設(shè)備區(qū)域進(jìn)行劃分，并設(shè)置對(duì)應(yīng)紅外檢測(cè)巡檢點(diǎn)，由機(jī)器人利

用自身攜帶的紅外熱成像儀對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的溫度普測(cè)，以檢視域內(nèi)最高溫度為目

的，結(jié)合區(qū)域設(shè)備特征設(shè)置的溫度閾值進(jìn)行簡(jiǎn)單參數(shù)對(duì)比實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)，并自動(dòng)

生成任務(wù)報(bào)表。當(dāng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)溫度異常時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)報(bào)警。

當(dāng)測(cè)溫設(shè)備產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，后臺(tái)軟件會(huì)進(jìn)行缺陷記錄，同時(shí)報(bào)警信息通過(guò)監(jiān)控

6

界面實(shí)時(shí)顯示，并支持報(bào)警信息查詢及生成各類報(bào)表如自動(dòng)任務(wù)報(bào)報(bào)表、缺陷分

析報(bào)告。

一到，*|0-1?|L00j3NB：2O.J5C重修京宴|

圖3-2機(jī)器人紅外熱成像測(cè)溫圖

3.1.2智能儀表識(shí)別

儀表識(shí)別是輪式智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的核心功能之一，通過(guò)機(jī)器人自身攜帶

的可見(jiàn)光攝像機(jī)，完成視頻圖像的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的高精度圖像識(shí)別算

法，對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理，識(shí)別圖像內(nèi)容。目前，儀表識(shí)別功能能夠準(zhǔn)

確識(shí)別變電站內(nèi)避雷器、SF6氣體壓力表等各類儀表，刀閘、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)

的分合狀態(tài)，變壓器、CT等充油設(shè)備的油位計(jì)和設(shè)備外觀等，并能進(jìn)行表計(jì)自

動(dòng)讀數(shù)，從而全面掌握站內(nèi)電力設(shè)備及環(huán)境的狀態(tài)信息。巡檢機(jī)器人根據(jù)智能儀

表識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，發(fā)現(xiàn)設(shè)備及環(huán)境狀態(tài)異常時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，提醒運(yùn)

維人員及時(shí)處理異常。

圖3-3圖像識(shí)別分析

3.1.3巡檢功能

1）自動(dòng)巡檢

7

自動(dòng)巡檢是巡檢機(jī)器人按照預(yù)設(shè)規(guī)劃路徑自動(dòng)巡視方式，自動(dòng)巡檢的模式主

要有：例行巡檢、特殊巡檢等，各種模式支持互相切換。機(jī)器人搭載高清攝像機(jī)、

高靈敏紅外熱成像儀、拾音器等多種檢測(cè)設(shè)備，按照既定的規(guī)則完成區(qū)內(nèi)各處的

設(shè)備和儀表進(jìn)行可見(jiàn)光拍照、表計(jì)讀數(shù)、紅外測(cè)溫及環(huán)境監(jiān)測(cè)等巡檢活動(dòng)將巡檢

數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)骄C合管理平臺(tái)保存，生成檢測(cè)分析報(bào)告。

2）人工遙控巡檢

除巡檢機(jī)器人自動(dòng)巡檢外，還可以通過(guò)人工遙控巡檢的方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)

時(shí)遙控。該項(xiàng)應(yīng)用模式適用于運(yùn)維人員以及管理單位需要對(duì)某類設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行

鎖定與監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)于在機(jī)器人自主巡檢過(guò)程中如檢測(cè)到設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)異常并

向運(yùn)維人員告警時(shí).，運(yùn)維人員可以在第一時(shí)間使用管理后臺(tái)的人工遙控界面或是

遙控手柄，操控機(jī)器人快速到達(dá)異常設(shè)備位置，及時(shí)對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行查看并核實(shí)

報(bào)警信息，以便迅速制定響應(yīng)策略.

3.1.4實(shí)時(shí)監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測(cè)功能

巡檢機(jī)器人采集的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)可見(jiàn)光視頻、熱成像視頻和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)音頻等信息,

通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器存儲(chǔ)到磁盤(pán)陣列中，并且通過(guò)信息的轉(zhuǎn)發(fā)再下發(fā)到各

客戶端，在后臺(tái)管理界面中呈現(xiàn)。

機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)攜帶溫濕度傳感器、煙霧傳感器、光照傳感器等，可以

監(jiān)測(cè)變電站溫度、濕度、光照強(qiáng)度、煙霧參數(shù)等實(shí)時(shí)環(huán)境信息，并將信息反饋給

系統(tǒng)后臺(tái)。同時(shí)可設(shè)置報(bào)警的限值，包括低溫、高溫報(bào)警限值，濕度報(bào)警限值，

煙霧報(bào)警限值，超過(guò)限值后立即聲光報(bào)警以及在后臺(tái)中顯示告警，以防止由于工

作人員對(duì)環(huán)境的誤判，造成生命危險(xiǎn)。

圖3-5環(huán)境監(jiān)測(cè)示意圖

8

3.1.5雙向語(yǔ)音對(duì)講

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)搭載雙向語(yǔ)音系統(tǒng)，機(jī)器人上安裝有應(yīng)急廣播揚(yáng)聲器和監(jiān)聽(tīng)

麥克。用于監(jiān)控中心和現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行雙向?qū)χv，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮。

與此同時(shí)，依托綜合管理平臺(tái)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)可在電刀網(wǎng)上傳輸，不同層級(jí)的監(jiān)控平

臺(tái)均可進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，快速高效的形成一套遠(yuǎn)程專家指揮系統(tǒng)。

3.1.6音頻智能采集

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)搭載有高靈敏度的聲音采集設(shè)備，并隨云臺(tái)一同轉(zhuǎn)動(dòng)，定向

采集變壓器等電力設(shè)備的音頻信息。系統(tǒng)采用國(guó)際領(lǐng)先的音頻降噪算法和聲音識(shí)

別技術(shù)，減輕環(huán)境噪音干擾，增強(qiáng)音頻信息識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)音頻數(shù)

據(jù)經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行存儲(chǔ)、播放。

3.1.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表輸出

監(jiān)控平臺(tái)具備對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析、統(tǒng)計(jì)、檢索的功能C監(jiān)控平臺(tái)對(duì)

數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的整理與排序，支持excel報(bào)表導(dǎo)出保存。運(yùn)維人員可根據(jù)任務(wù)

或監(jiān)控點(diǎn)在監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，快速查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

巡檢機(jī)器人在執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)之后都會(huì)自動(dòng)生成報(bào)表，運(yùn)維人員可以在監(jiān)控

平臺(tái)根據(jù)時(shí)間、巡檢類型、任務(wù)名稱等進(jìn)行檢索并查看報(bào)表。運(yùn)維人員可根據(jù)需

求檢索，查看，導(dǎo)出各類表報(bào)，包括巡檢任務(wù)報(bào)表、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警記錄報(bào)表、

環(huán)境信息報(bào)表等。

3.1.8預(yù)警功能

巡檢機(jī)器人在巡檢過(guò)程中，通過(guò)數(shù)值分析、閾值對(duì)比、趨勢(shì)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)等

相關(guān)技術(shù)，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警。預(yù)警信息通過(guò)界面告警和聲光告警兩種方

式呈現(xiàn)，及時(shí)提醒運(yùn)維人員注意，如下圖所示。

當(dāng)后臺(tái)分析數(shù)據(jù)顯示為異常時(shí)，后臺(tái)監(jiān)控軟件界面會(huì)出現(xiàn)告警信息列表，運(yùn)

維人員通過(guò)操作滾動(dòng)顯示告警信息。當(dāng)系統(tǒng)存在告警信息時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)巡檢機(jī)器

人告警音頻及燈光閃爍，提醒運(yùn)維人員注意。

9

點(diǎn)擊告警信息可查看檢測(cè)數(shù)據(jù)

3.1.9自動(dòng)充電功能

巡檢機(jī)器人采用蓄電池與充電房供電系統(tǒng)相結(jié)合的方式，保證機(jī)器人電量補(bǔ)

給功能。同時(shí)，系統(tǒng)配置完善的電量分配管理措施，進(jìn)行預(yù)警電量設(shè)置、實(shí)時(shí)電

量監(jiān)控及完善的自動(dòng)充電控制邏輯，基本電量控制邏輯如下：

優(yōu)化的電池能量分配，可以保證機(jī)器人隨時(shí)有電進(jìn)行工作。機(jī)器人可設(shè)定電

池剩余電量作為應(yīng)急備用電量。當(dāng)機(jī)器人電量充足時(shí)，可按計(jì)劃完成巡檢任務(wù),

任務(wù)完成后自動(dòng)返回充電，保持電池處于滿電量狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)器人的電量達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的保護(hù)限定值時(shí)，機(jī)器人可中斷任務(wù)自動(dòng)返回

充電；當(dāng)機(jī)器人在低電量保護(hù)狀態(tài)時(shí)，如果發(fā)生高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，機(jī)器人可用應(yīng)急

備用電量執(zhí)行緊急任務(wù)。

3.L10監(jiān)控后臺(tái)功能

巡檢機(jī)器人后臺(tái)，能夠?qū)C(jī)器人巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃和修改，機(jī)器人按照預(yù)定

路線，自動(dòng)檢測(cè)目標(biāo)設(shè)備運(yùn)行狀況。巡檢機(jī)器人的后臺(tái)主要由實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)

計(jì)模塊、報(bào)表系統(tǒng)、地圖編輯、任務(wù)管理、系統(tǒng)設(shè)置和系統(tǒng)集成等組成；除了能

控制機(jī)器人執(zhí)行相關(guān)巡檢任務(wù)外，還有采集、統(tǒng)計(jì)、檢索、報(bào)表、智能分析等多

種功能。

3.1.11系統(tǒng)自檢功能

為保證機(jī)器人日常工作的開(kāi)展，機(jī)器人在啟動(dòng)巡檢前均會(huì)進(jìn)行自檢，自檢內(nèi)

容包括紅外熱成像儀、高清相機(jī)、電機(jī)、云臺(tái)、內(nèi)部存儲(chǔ)以及各種傳感器等，當(dāng)

上述任一模塊出現(xiàn)異常時(shí)，機(jī)器人能將故隙信息上傳到本地監(jiān)控后臺(tái)，此時(shí)自檢

模塊界面上與發(fā)生異常的模塊對(duì)應(yīng)的狀態(tài)欄底色變成紅色，并且本地監(jiān)控后臺(tái)能

進(jìn)行告警，主控室的操作人員能及時(shí)杳看出現(xiàn)異常的模塊，能夠及時(shí)處理。方便

10

運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，減少處理時(shí)間，提高解決故障的效率。

3.1?12安全運(yùn)行及自動(dòng)避障

通過(guò)在巡檢機(jī)器人安裝防碰撞接觸氣墊裝置、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)構(gòu)筑三

重安全保障，遇到障礙物或人員時(shí)會(huì)自動(dòng)停止，人員或障礙物移走后，自動(dòng)繼續(xù)

完成巡檢任務(wù)。即使在對(duì)快速飛來(lái)物體碰撞后，機(jī)器人也能及時(shí)停止，并進(jìn)行系

統(tǒng)安全報(bào)警并在明顯位置安裝有閃動(dòng)警示燈，提醒人員注意。

3.2技術(shù)指標(biāo)

表1標(biāo)準(zhǔn)輪式巡檢機(jī)器人技術(shù)參數(shù)表

參數(shù)名稱性能參數(shù)

重量（kg）70

驅(qū)動(dòng)模式四輪兩驅(qū)動(dòng)

防護(hù)等級(jí)IP55

工作環(huán)境溫度-20℃?+60℃

使用環(huán)境溫度0-95%

存儲(chǔ)溫度-30℃?70C

電池容量24V40Ah

通信方式Wifi2.4G/5.8G

導(dǎo)航方式2D激光雷達(dá)

重復(fù)定位誤差210nlm

最大速度1.2m/s

制動(dòng)距離0.5m

爬坡能力W15。

越障高度W4cm

涉水深度WlOcm

最小轉(zhuǎn)彎半徑W800nim

巡航時(shí)間25h

傳感器1/1.8"CMOS

最大圖像分辨率1920X1080

焦距5-160mm

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補(bǔ)光功能白光燈補(bǔ)光照射距離30m；白光燈亮度、角

度根據(jù)場(chǎng)景智能調(diào)整

聚焦自動(dòng)/半自動(dòng)/手動(dòng)

傳感器類型氧化鋼非制冷型探測(cè)器

波長(zhǎng)范圍8?14um

分辨率640X512像素

測(cè)溫范圍-20℃?150℃,0℃?550℃

測(cè)溫精度士2℃或讀數(shù)的±2%

熱成像鏡頭焦距7mm

視場(chǎng)角水平88.5°,垂直73.2°,對(duì)角107.7°

參數(shù)名稱戶外高防護(hù)等級(jí)的輪式智能巡檢機(jī)器人

尺寸（長(zhǎng)寬高）716x572x764

3.3產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1）全自動(dòng)定位和導(dǎo)航技術(shù)

采用高精度激光雷達(dá)測(cè)距傳感器，自動(dòng)繪制大場(chǎng)景高精度地圖,實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位。

結(jié)合SLAM導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航，同時(shí)針對(duì)傳感器層面、執(zhí)行層面、系統(tǒng)層面分

別設(shè)計(jì)了失效診斷機(jī)制，對(duì)定位導(dǎo)航功能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和糾正。

傳感器層面的失效診斷包括對(duì)傳感器數(shù)據(jù)采樣周期、數(shù)據(jù)有效取值范圍進(jìn)行監(jiān)

測(cè)；執(zhí)行層面對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并且根據(jù)控制量（控制指令）估

算系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行偏差，將執(zhí)行偏差限制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；系統(tǒng)層面上設(shè)計(jì)了對(duì)電廠智

能輪式巡檢機(jī)器人定位狀態(tài)、姿態(tài)的冗余的估計(jì)算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能輪式巡檢機(jī)器

人偏離預(yù)設(shè)輪式程度、電「智能輪式巡檢機(jī)器人側(cè)翻打滑等多種失效情況。

2）多重防碰撞安全技術(shù)

配置激光雷達(dá)、超聲傳感器、接觸式安全觸邊，多個(gè)傳感器協(xié)作實(shí)現(xiàn)多層防護(hù)，

提高機(jī)器人運(yùn)行安全。智能輪式巡檢機(jī)器人正常運(yùn)行過(guò)程首先通過(guò)光電傳感模塊激

光雷達(dá)探測(cè)周圍環(huán)境的障礙物，當(dāng)探測(cè)到的人員或物理距離智能輪式巡檢機(jī)器人預(yù)

警值時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)減速慢行，直至報(bào)警值時(shí)立即停車并報(bào)警上傳。同時(shí)超聲傳感

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器、接觸式安全觸邊，與光電傳感激光雷達(dá)構(gòu)成多重安全保障，防止意外飛速物體

碰撞，在光電傳感失效情況下，防止與障礙物發(fā)生碰撞，并進(jìn)行系統(tǒng)安全報(bào)警。

3）多種圖像識(shí)別算法開(kāi)發(fā)

為了實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人巡檢，達(dá)到取代人工巡視的目的，智能巡檢機(jī)器人結(jié)合傳

統(tǒng)圖像處理技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)開(kāi)發(fā)圖像識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字式、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、指

針式表計(jì)、油位計(jì)指示識(shí)別。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行圖像判別分析時(shí)，用以有效克服光照變

化、陰影，低對(duì)比度和低分辨率，視角變化與尺度縮放等因素的影響，克服了深度

學(xué)習(xí)算法受識(shí)別的儀表更換或背景環(huán)境的變化影響，增強(qiáng)了圖像識(shí)別的擴(kuò)展性和穩(wěn)

定性，縮短了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施和圖像學(xué)習(xí)的時(shí)間。

4）多種感知預(yù)警與聯(lián)合診斷技術(shù)

結(jié)合儀表識(shí)別數(shù)據(jù)、紅外熱成像溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)聲音等多種感知數(shù)據(jù)，通過(guò)

復(fù)雜的判斷邏輯和計(jì)算，準(zhǔn)確的分析判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置狀態(tài)，避免出現(xiàn)誤報(bào)警情況。對(duì)

機(jī)器人歷史巡檢的各種數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù),利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量的巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分

析，聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析診斷和預(yù)警，同時(shí)提供信息統(tǒng)計(jì)分析、

初步的輔助診斷結(jié)果。運(yùn)維人員在獲得告警后，可及時(shí)調(diào)用機(jī)器人快速到達(dá)指定設(shè)

備，及時(shí)查看并核實(shí)報(bào)警信息，以便迅速制定應(yīng)對(duì)策略。

5）機(jī)器人可靠性設(shè)計(jì)

防腐設(shè)計(jì)

智能巡檢機(jī)器人外殼采用耐腐蝕材料及表面噴塑處理，機(jī)器人內(nèi)部傳感、控制、

均采用模塊化設(shè)計(jì)，內(nèi)部電子元器件均采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。在原材料管理上，通過(guò)符

合《IPCJ-STD-033B.卜2007》標(biāo)準(zhǔn)的潮敏防護(hù)（MSD）控制體系，避免塑封器件受

潮失效，并配置除濕機(jī)和加濕機(jī)，對(duì)庫(kù)房和板卡生產(chǎn)線所處環(huán)境進(jìn)行溫度和濕度控

制，保證產(chǎn)品制造過(guò)程中ESD和MSD的可靠防護(hù)。板件生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)全自動(dòng)三

防涂覆生產(chǎn)線完成涂覆的制造，核心設(shè)備采用美國(guó)PVA650型全自動(dòng)涂覆機(jī)，自動(dòng)

上板、下板，過(guò)熱風(fēng)隧道爐完成烘干，整個(gè)過(guò)程無(wú)人工干預(yù)、接觸，確保過(guò)程一致

性。生產(chǎn)完成后，按照《JB/T-6174儀器儀表功能電路板老化工藝規(guī)范》對(duì)板件

進(jìn)行上電老化，自主研發(fā)“老化過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)”全自動(dòng)控制老化室環(huán)境溫度，通過(guò)

6個(gè)高低溫循環(huán)以及電功率等綜合作用實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷運(yùn)作，對(duì)PCBA進(jìn)行老化

篩選，確保機(jī)器人在潮濕、腐蝕環(huán)境下正常可靠運(yùn)行。

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防護(hù)性設(shè)計(jì)

智能巡檢機(jī)器人外殼采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)蓋處通過(guò)密封膠條密封處理，連

接處均采用工業(yè)級(jí)進(jìn)口防水接插件，并測(cè)試機(jī)器人內(nèi)部的發(fā)熱量，選擇合適排氣量

的排風(fēng)電機(jī)，通風(fēng)口利用防水海綿及濾塵網(wǎng)處理，外設(shè)模塊均選購(gòu)工業(yè)級(jí)高防護(hù)性

產(chǎn)品并自帶加熱模塊。整機(jī)外設(shè)可達(dá)IP65的防護(hù)等級(jí)，確保智能巡檢機(jī)器人在雨

天等潮濕環(huán)境下正常穩(wěn)定的長(zhǎng)期運(yùn)行。

防震動(dòng)設(shè)計(jì)

變電站智能巡檢機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將受到震動(dòng)影響，因此研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)器人

進(jìn)行震動(dòng)實(shí)驗(yàn)和防震動(dòng)設(shè)計(jì)。通過(guò)震動(dòng)試驗(yàn)，機(jī)器人主要暴露出零部件固定螺絲松

動(dòng)、粘貼部位脫落、支架斷裂、管路連接部位斷裂、磨損等問(wèn)題。針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中

暴露的上述問(wèn)題，主要采取了以下主要技術(shù)措施：

(1)增加彈簧墊圈、齒形墊圈以加彈緊固件的緊固效果：

(2)采用自鎖螺母、雙螺母緊固方式以增強(qiáng)緊固件強(qiáng)度；

(3)在緊固螺絲部位加涂防松劑；

(4)在定位片上加鉀釘或螺絲固定；

(5)采用尼龍鎖緊銷釘；

(6)改善支架、架臺(tái)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

(7)增加管路固定位置的數(shù)量；

(8)合理調(diào)整零部件位置，增加管路連接部位的強(qiáng)度；

(9)增加防護(hù)套、減振彈簧等措施,減緩?fù)饬?duì)管路連接部位的作用。

通過(guò)上述措施，改進(jìn)了機(jī)器人的防震動(dòng)性能，使機(jī)器人能長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)變電站

設(shè)備附近環(huán)境的運(yùn)行要求。

防風(fēng)設(shè)計(jì)

智能巡檢機(jī)器人精密的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)及H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使重心位于整