工业监控机器人的特点及发展前景

　　前言

　　变电站设备的巡检工作在保证变电站正常生产、安全运行方面占有极其重要的地位。传统的巡检任务需要运行巡检人员每天都到各个变电站去做定期巡检，采集大量的运行数据，做大量的运行日常巡检工作。这样一来，就给变电站的日常维护、巡检带来了一定的困难，特别是日常的运行维护工作，日复一日，并且基本上都是重复性工作，容易导致一部分巡检人员产生厌烦心理，巡检工作不到位，人还没到达现场巡检，巡检报表就已经捏造填写完毕了。随着自动化水平的提高和变电站无人化值守的开展，也需要人定期到现场检查部分设备。为了解决这种矛盾，兼顾变电站传统的运行方式和先进的机器人技术应用，工业监控机器人应运而生。
 

　　功能简介

　　工业监控机器人主要应用于室外变电站代替巡视人员进行巡视检查。该机器人系统可以携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人对室外设备进行巡测，以便及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如：异物、损伤、发热、漏油等等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。

　　系统构成及特点

　　工业监控机器人是集机电一体化技术、运动控制系统、视频采集、红外探测、稳定的无线传输技术于一体的复杂系统。采用完全自主或遥控方式，沿指定线路自主行走。携带的摄像机作为检测装置，用于检测输电设备的损伤情况，并将检测到的数据和图像信息经过无线传输发送到后台监控系统，后台可以接收、显示和存储机器人发回的数据和图像资料，并对机器人的运行状态具有远程控制和检测的能力。
 

　　运动控制系统：主要实现机器人动力驱动，根据系统路径规划和遥控指令实现车体的运动控制，包括速度、位置控制。

　　红外采集系统：红外热像仪是目前利用红外辐射测温领域中最先进的一种测温设备，其结构一般是由三部分组成：红外探测头、图像处理器、监视器。红外成像技术利用现代高科技手段，在设备不停电的情况下，即在高电压，大负荷的条件下，检测设备运行状况，通过对电气设备表面温度的分布及其测试，分析和判断，发现运行设备异常及其缺陷。

　　视频采集系统：通过工业监控机器人携带的摄像头进行视频图像的采集，采集模块将视频数据经无线网传回后台，后台的视频处理模块对数据进行监测分析，检测结果通过无线网发回云台命令，对监控机器人上的摄像头进行控制。

 　　系统特点：防水、防强磁场干扰，适用于复杂的工业环境、设备监测；可实现全天候不间断的远程监控；采用红外热像监测技术，实现远距离、非接触的设备诊断；大容量充电电池，可连续工作约8小时；22倍光学变焦，自动/手动调焦；实时在线监测和诊断电气设备的状况和缺陷。

　　巡检方式对比

　　1、传统人工巡视

　　变电站运行工人在现场进行设备巡视，对运行设备进行感观的简单定性判断，主要通过看、触、听、嗅等去实现巡检工作。通过看可以检查设备有无渗漏情况，检查设备参数是否正常，夜间闭灯检查设备的发光和电晕现象，检查设备的绝缘情况和有无放电痕迹，雨雪天检查导体上的积雪溶化和雨水的蒸发情况，刮风时应检查各寻线间的摆动情况是否满足绝缘距离的要求；通过触摸运行设备的外壳检查其振动情况和温升变化情况，并与积累经验对照，从而判断其运行状况；运行设备的故障前兆往往先通过放电的响声或振动的响声表现出来，所以听往往是发现故障的关键；当运行设备的绝缘发生破坏时，常常伴随有异味，所以嗅也是判断运行设备绝缘的关键。

　　设备存在缺陷或隐患，有的人能发现，有的人不能发现，这除了与巡视人员对设备的熟悉程度、工作经验、态度、责任心等有很大关系外，还与巡视人员采用的巡视设备和记录手段有关。从前，对电力系统设备的缺陷检修或设备的常规检查等定性状态信息采用手工记录。手工记录常会出现记录不完整，很容易丢失。特别是一些严重缺陷未能及时上报和处理，延误处理从而发生严重事故，造成不必要的损失。而且事故发生后缺乏故障分类、系统分析、责任不清，这样很难满足对供电质量日益提高的要求。

　　2、工业监控机器人的必要性和可行性

　　长期以来，我国电力行业沿用的变电站设备人工巡检作业方式，在高压、超高压以及恶劣气象条件下，不仅对人身危害大，而且对电网安全运行带来一定隐患。工业监控机器人可代替人工完成变电站高压变电设备的巡检作业。工业监控机器人系统以自主或遥控的方式，在无人值守或少人值守的变电站对室外设备进行巡检，可及时发现电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象。它可以通过携带的各种传感器，完成变电站设备的图像巡视、一次设备的红外检测等。操作人员只需通过后台计算机收到的实时数据、图像等信息，即可完成变电站的设备巡视工作。利用工业监控机器人完成电站设备的巡检，可以提高工作效率和质量，真正起到减员增效的作用，能够更快地推进变电站无人值守的进程。

　　在电力系统中，由于电能生产、输送、分配和使用的连续性，对系统中各设备单元的安全可靠运行都有很高的要求。因此，电力设备的巡视，特别是一些先进技术、方式、方法在设备故障诊断中的应用也越来越受到普遍的重视，取得的经济效益也越来越明显。

　　虽然目前很多变电站实现了"五遥"功能，成为少人或无人值班变电站，但一定程度上都还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题，甚至留下隐患。

　　工业监控机器人的应用范围主要是无人值守或少人值守的变电站，可有效替代人工完成变电站设备的巡检作业。应用该机器人进行巡检作业，不仅可以减少因人员疏忽、漏检等带来的设备损失，提高电网的运行质量，而且可以减少供电系统的人员投入，降低人员成本。工业监控机器人主要应用在远离城镇、地理条件复杂多样的自然环境中。由于在这种环境中人工巡检工作十分艰辛，并且很难保证工作质量，只有采用先进的巡检方式和工具，才可以适当的减短巡检周期，及时发现存在的缺陷，更有效地消除事故隐患，确保电力系统的安全稳定运行。

　　发展前景

　　电力对国民经济的发展有着极其重要的作用，随着电力工业向着大机组、大容量与高压供电的方向迅速发展，保证供电系统的安全运行和保障电力设备时刻处于稳定良好的状态，成了电力管理的突出问题。而变电站是整个电网的核心，它起着调度电力供应的重要作用。因此，保证变电站设备正常运行至关重要。另外，随着变电站自动化水平的提高以及无人值守的普及，设备运行的安全性受到更加严格的考验，变电站巡检受到了更大的重视。传统的巡视已经满足不了现代化变电站发展的要求，工业监控机器人应用于变电站设备巡检作业，可以减轻巡线作业强度，降低费用，提高了巡检作业技术水平，机器人代替人工巡视将是未来的主要发展方向。
 

　　据不完全统计，全国有500kV变电站近100个，500kV变电站的运行与控制全部实现了计算机化。全国约有220kV变电站1800多个，实现无人值班的已超过260个；约有110kV变电站5900个，实现无人值班的已超过3400个；66kV/35kV变 电站有5700多个，其中开展无人值班工作的约为3300个。另有数据显示，全国110kV以下、35kV以上的终端变电站有18000余座，其中近一半实现自动化。以上数据可以看出，工业监控机器人的应用对于增强电力生产自动化综合能力，创造更高的经济效益和社会效益都具有重要意义。　（作者单位：北京晋科光电技术有限公司）