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摘要：随着科技的进步，在我国变电站中的应用越来越多。变电站巡视是电力系统安全运行的重要保障，当前无人值班变电站需要人工驱车来进行巡回，无人值班变电站逐渐增多，运用人工巡视模式耗费较多的人力、物力以及财力，无法实现经济效益。随着机器人、自动检测、数据处理以及通信技术的快速发展，变电站自动巡视采用机器人越来越广泛。鉴于此，对变电站定轨自主巡视机器人系统的进行了探讨。
关键词：变电站巡视；机器人；系统
引言
随着科技的发展，对电力系统的要求不断提高，电网的安全问题引起人们的日益关注。作为电能运输的中间枢纽，变电站的作用越来越重要，如何高效、快速地检查变电站事故点并及时预警，以便相关工作人员做出处理，就成为急需解决的问题。通过分析研究表明：大多数情况下，变电站发生事故，都会伴随着大量热的产生。无论是工作人员操作失误引起的事故，还是由于过电压引起的短路，亦或绝缘老化。
1 变电站定轨自主巡视机器人系统结构与工作模式
1.1 系统结构
变电站定轨自主巡视机器人系统由机器人本体、机器人循迹和定位的定轨、运动控制、多媒体监测、通信以及远程监控终端等其他设备等组成。总的来说，变电站定轨自主巡视机器人系统比较重要的是运动控制、多媒体监测、通信与电源系统四部分。变电站定轨自主巡视机器人多媒体监测平台是由图像以及音频所组成，由摄像机与拾音器形成，并设计了控制系统与相关软件，使机器人能够完成规定的任务。控制设备根据总线将传感器与驱动控制器相连接，按照程序收集脉冲，控制机器人的轨迹。传感器观察与确定机器人是否在指定的轨道中，通信平台可以观察机器人与集控室远程监控之间数据共享的通道。
1.2 系統工作模式
变电站定轨自主巡视机器人的良好运行，需要依靠控制系统。多智能体系统一般是用来进行分布式系统的分析与处理，是由很多的智能体形成，各个智能体有着不同的任务与功能，相互之间协调来达成任务。机器人还需安置液压停车制动、驻车机械制动系统等，以及必要情况下的电源自动跳闸系统。机器人本体模拟人类驾驶的系统、启动、转向、挡位操作等都可以通过运动控制设备来实现。
2 变电站巡检机器人的应用技术
2.1 机器人本体控制技术
首先，机器人本体控制的实现，需要通过磁导航以及RFID定位、多传感器融合等先进技术设备与系统设计应用，通过在变电站地面进行磁条安装，与摄像头联合实现机器人本体的导航控制，并且在该系统的技术应用中，为实现机器人所处位置的确定，需要在其巡检路线的相应间隔距离之间进行RFID标签设置，以通过机器人本体控制系统中的读写器去实现RFID标签的读取，对其定位进行确定和控制，从而实现以机器人的导航定位进行机器人本体的控制。此外，机器人本体控制中还包括对机器人直线行走以及转弯、停车等行走状态的控制，以结合机器人不同状态进行不同的控制来实现。其中，对机器人直线行走的控制设计是以内外控制结合的形式来实现，以内环控制为主，通过外环辅助控制作用，对机器人直线移动以及直线移动下前进的方向进行校正控制实现。内环控制在进行机器人直线移动控制中，是结合机器人小车的两轮速度差在进行PID计算以及速度校正下，对其直线行走状态进行保障。机器人直线行走过程中，一旦小车两轮速度出现偏差，就会通过控制系统对其具体偏差参数进行计算，并通过调整其轮子的驱动转速，实现其直线行走控制。而外环控制在实现机器人小车前进方向的校正中，通过在机器人的前端进行磁传感器的安装与磁钉位置变化，对移动机器人的位置进行准确定位确认，在出现偏差情况下，通过控制程序计算偏差，调整小车两轮驱动电机的转速以及方向，以实现机器人前进方向的校正和控制。
2.2 高温监测预警系统设计
系统采用红外温度传感器MLX90614检测电力设备温度。当巡检机器人按照既定路线运行时，红外温度传感器MLX90614会不断采集外部设备温度值，并且通过I2C通信将其传到Arduino板，由编写的Arduino程序在串口监视器显示出实时温度，达到实时检测的目的。当温度高于预警温度值时，表示电气设备运行异常，蜂鸣器鸣响报警，巡检机器人原地停止，以示需要检修人员检修；同时将Arduino采集的温度数据经蓝牙模块HC-05，发送到与电脑相连接的HC-05蓝牙主模块，将数据传回电脑并保存。
2.3 设备热缺陷甄别技术
设备热缺陷甄别技术是指借助红外检测技术完成互感器与变压器等相关装置的有效检测，同时对变电站装置的开关触头温度和母线连接头进行深入分析，然后将温度具体情形和同类装置温度差展开仔细对比，从而对装置温度实时状况予以分析，综合评估装置的故障性，倘若分析时发现数据信息存有异常，且可以明确装置的具体故障，这时就可以自动报警，然后提醒变电站运维工作人员展开维修与养护。
2.4 变电站电气设备自动定位技术
变电站巡检机器人中，实现变电站电气设备自动定位的设计，是RFID技术，它作为一种广泛应用的新型自动识别技术，在物联网环境下的设计应用与作用优势尤为显著。通过RFID标签进行相应格式的数据存放，在构建标签ID与数据关系的基础上，通过RFID读写器进行标签信息读取，以实现有关信息获取，为控制命令下达以及控制实施提供依据。值得注意的是，由于RFID标签在变电站电气设备自动定位的应用中，其成本相对较高，因此可以通过RFID标签实现监测点标识，以减少其应用数量，再通过机器人本体的RFID读卡器，对标识监测点的RFID标签信息读取进行判断，并实现变电站电气设备监测点以及关联电气设备的识别定位。
2.5 图像识别技术
实现精确定位与锁定相关装置的具体位置，完成检测设备表计图像的有效采集等工作，是通过图像识别技术完成的。智能巡检机器人可以实现变电站设备表计度数工作的有效识别，同时准确判断出设备实时工作状态，自主进行记录与判断，及时报警，明确装置信息与分闸信号的工作状态。此外，智能巡检机器人也引入定位自诊断和三层避碰技术，以实现智能巡检机器人工作的安全性。
2.6 机器视觉技术
当下，变电站智能巡检机器人应用的巡检技术，一般包含红外测温技术、设备热缺陷甄别技术与机器视觉技术。机器视觉技术就是实施图像处理，然后把与之无关“杂质”进行处理，彻底消除那些受自然环境影响而造成图像模糊不清的杂质，比如说雨水或者是雪花等，进而加强智能巡检机器人的图片质量，深化图像清晰度。而有效解决“杂质”问题后，针对图像完成高精度匹配，同时也要进行物体识别处理，这样便可实现变电站装置的自主识别，完成变电站装置状态的识别工作，就可以检测出装置油位计表位和刀闸开合详细情况等。
2.7 巡检机器人远程监控与遥控操作技术
变电站巡检机器人的远程监控与遥控操作主要包含远程通信、视频显示与控制、机器人本体运动控制3大部分。机器人巡检运行中，通过自身配备的红外摄像仪、可见光摄像机等装置，运用自主控制和遥控可实现对变电站电气设备的巡检，以及时发现电气设备运行故障及隐患，并提供相应的数据支持，为设备维护提供依据。
结语
变电站定轨自主巡视机器人系统适应了社会的发展，满足了当前变电站运行的需求，完善了传统的人工巡视方式，提高了工作的效率，节省了成本，保障了电力系统的稳定与安全，有效解决了人工巡视所存在的问题。机器人技术在未来中会不断完善，变电站定轨自主巡视机器人将会成为一种发展的新趋势。
参考文献：
[1]朱齐.变电站机器人智能巡检系统应用探讨[J].探索科学，2016（10）：5-6.
[2]蔡焕青，邵瑰玮，胡霁，等.变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J].电测与仪表，2017，54（14）：117-123.
关键词：变电站巡视；机器人；系统
引言
随着科技的发展，对电力系统的要求不断提高，电网的安全问题引起人们的日益关注。作为电能运输的中间枢纽，变电站的作用越来越重要，如何高效、快速地检查变电站事故点并及时预警，以便相关工作人员做出处理，就成为急需解决的问题。通过分析研究表明：大多数情况下，变电站发生事故，都会伴随着大量热的产生。无论是工作人员操作失误引起的事故，还是由于过电压引起的短路，亦或绝缘老化。
1 变电站定轨自主巡视机器人系统结构与工作模式
1.1 系统结构
变电站定轨自主巡视机器人系统由机器人本体、机器人循迹和定位的定轨、运动控制、多媒体监测、通信以及远程监控终端等其他设备等组成。总的来说，变电站定轨自主巡视机器人系统比较重要的是运动控制、多媒体监测、通信与电源系统四部分。变电站定轨自主巡视机器人多媒体监测平台是由图像以及音频所组成，由摄像机与拾音器形成，并设计了控制系统与相关软件，使机器人能够完成规定的任务。控制设备根据总线将传感器与驱动控制器相连接，按照程序收集脉冲，控制机器人的轨迹。传感器观察与确定机器人是否在指定的轨道中，通信平台可以观察机器人与集控室远程监控之间数据共享的通道。
1.2 系統工作模式
变电站定轨自主巡视机器人的良好运行，需要依靠控制系统。多智能体系统一般是用来进行分布式系统的分析与处理，是由很多的智能体形成，各个智能体有着不同的任务与功能，相互之间协调来达成任务。机器人还需安置液压停车制动、驻车机械制动系统等，以及必要情况下的电源自动跳闸系统。机器人本体模拟人类驾驶的系统、启动、转向、挡位操作等都可以通过运动控制设备来实现。
2 变电站巡检机器人的应用技术
2.1 机器人本体控制技术
首先，机器人本体控制的实现，需要通过磁导航以及RFID定位、多传感器融合等先进技术设备与系统设计应用，通过在变电站地面进行磁条安装，与摄像头联合实现机器人本体的导航控制，并且在该系统的技术应用中，为实现机器人所处位置的确定，需要在其巡检路线的相应间隔距离之间进行RFID标签设置，以通过机器人本体控制系统中的读写器去实现RFID标签的读取，对其定位进行确定和控制，从而实现以机器人的导航定位进行机器人本体的控制。此外，机器人本体控制中还包括对机器人直线行走以及转弯、停车等行走状态的控制，以结合机器人不同状态进行不同的控制来实现。其中，对机器人直线行走的控制设计是以内外控制结合的形式来实现，以内环控制为主，通过外环辅助控制作用，对机器人直线移动以及直线移动下前进的方向进行校正控制实现。内环控制在进行机器人直线移动控制中，是结合机器人小车的两轮速度差在进行PID计算以及速度校正下，对其直线行走状态进行保障。机器人直线行走过程中，一旦小车两轮速度出现偏差，就会通过控制系统对其具体偏差参数进行计算，并通过调整其轮子的驱动转速，实现其直线行走控制。而外环控制在实现机器人小车前进方向的校正中，通过在机器人的前端进行磁传感器的安装与磁钉位置变化，对移动机器人的位置进行准确定位确认，在出现偏差情况下，通过控制程序计算偏差，调整小车两轮驱动电机的转速以及方向，以实现机器人前进方向的校正和控制。
2.2 高温监测预警系统设计
系统采用红外温度传感器MLX90614检测电力设备温度。当巡检机器人按照既定路线运行时，红外温度传感器MLX90614会不断采集外部设备温度值，并且通过I2C通信将其传到Arduino板，由编写的Arduino程序在串口监视器显示出实时温度，达到实时检测的目的。当温度高于预警温度值时，表示电气设备运行异常，蜂鸣器鸣响报警，巡检机器人原地停止，以示需要检修人员检修；同时将Arduino采集的温度数据经蓝牙模块HC-05，发送到与电脑相连接的HC-05蓝牙主模块，将数据传回电脑并保存。
2.3 设备热缺陷甄别技术
设备热缺陷甄别技术是指借助红外检测技术完成互感器与变压器等相关装置的有效检测，同时对变电站装置的开关触头温度和母线连接头进行深入分析，然后将温度具体情形和同类装置温度差展开仔细对比，从而对装置温度实时状况予以分析，综合评估装置的故障性，倘若分析时发现数据信息存有异常，且可以明确装置的具体故障，这时就可以自动报警，然后提醒变电站运维工作人员展开维修与养护。
2.4 变电站电气设备自动定位技术
变电站巡检机器人中，实现变电站电气设备自动定位的设计，是RFID技术，它作为一种广泛应用的新型自动识别技术，在物联网环境下的设计应用与作用优势尤为显著。通过RFID标签进行相应格式的数据存放，在构建标签ID与数据关系的基础上，通过RFID读写器进行标签信息读取，以实现有关信息获取，为控制命令下达以及控制实施提供依据。值得注意的是，由于RFID标签在变电站电气设备自动定位的应用中，其成本相对较高，因此可以通过RFID标签实现监测点标识，以减少其应用数量，再通过机器人本体的RFID读卡器，对标识监测点的RFID标签信息读取进行判断，并实现变电站电气设备监测点以及关联电气设备的识别定位。
2.5 图像识别技术
实现精确定位与锁定相关装置的具体位置，完成检测设备表计图像的有效采集等工作，是通过图像识别技术完成的。智能巡检机器人可以实现变电站设备表计度数工作的有效识别，同时准确判断出设备实时工作状态，自主进行记录与判断，及时报警，明确装置信息与分闸信号的工作状态。此外，智能巡检机器人也引入定位自诊断和三层避碰技术，以实现智能巡检机器人工作的安全性。
2.6 机器视觉技术
当下，变电站智能巡检机器人应用的巡检技术，一般包含红外测温技术、设备热缺陷甄别技术与机器视觉技术。机器视觉技术就是实施图像处理，然后把与之无关“杂质”进行处理，彻底消除那些受自然环境影响而造成图像模糊不清的杂质，比如说雨水或者是雪花等，进而加强智能巡检机器人的图片质量，深化图像清晰度。而有效解决“杂质”问题后，针对图像完成高精度匹配，同时也要进行物体识别处理，这样便可实现变电站装置的自主识别，完成变电站装置状态的识别工作，就可以检测出装置油位计表位和刀闸开合详细情况等。
2.7 巡检机器人远程监控与遥控操作技术
变电站巡检机器人的远程监控与遥控操作主要包含远程通信、视频显示与控制、机器人本体运动控制3大部分。机器人巡检运行中，通过自身配备的红外摄像仪、可见光摄像机等装置，运用自主控制和遥控可实现对变电站电气设备的巡检，以及时发现电气设备运行故障及隐患，并提供相应的数据支持，为设备维护提供依据。
结语
变电站定轨自主巡视机器人系统适应了社会的发展，满足了当前变电站运行的需求，完善了传统的人工巡视方式，提高了工作的效率，节省了成本，保障了电力系统的稳定与安全，有效解决了人工巡视所存在的问题。机器人技术在未来中会不断完善，变电站定轨自主巡视机器人将会成为一种发展的新趋势。
参考文献：
[1]朱齐.变电站机器人智能巡检系统应用探讨[J].探索科学，2016（10）：5-6.
[2]蔡焕青，邵瑰玮，胡霁，等.变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J].电测与仪表，2017，54（14）：117-123.