变电站智能巡检机器人

标准实用：变电站智能巡检机器人

XXX，2015年12月

一、概述

1.1 变电巡检周期

变电站是电力系统的重要组成部分，为保证其正常运行，需要进行定期巡检。传统的人工巡检方式存在效率低、安全风险大等问题，因此需要引入智能巡检机器人。

1.2 变电站巡检内容

变电站巡检内容包括设备状态、温度、湿度、绝缘电阻等多个方面。机器人通过搭载多种传感器，可以快速、准确地获取这些数据。

1.3 人工巡检有效性分析

与传统的人工巡检方式相比，智能巡检机器人具有更高的效率和更低的安全风险。同时，机器人可以24小时不间断巡检，确保设备的安全稳定运行。

二、系统设计

2.1 整体结构

智能巡检机器人由底盘、机械臂、传感器、控制系统等多个部分组成。底盘采用全地形车轮设计，可以适应各种复杂地形。机械臂可以实现多种动作，可以对设备进行精细巡检。传感器包括温度、湿度、绝缘电阻等多种类型，可以全面获取设备状态信息。控制系统采用自主研发的智能控制算法，可以实现自主导航、智能巡检等多种功能。

2.2 机器人控制系统

机器人控制系统采用嵌入式系统设计，可以实现对机器人的远程控制和数据传输。同时，系统还具有自主导航、避障等智能功能，可以让机器人在巡检过程中更加高效、安全。

2.3 变电站检测系统

变电站检测系统是一种用于监测变电站运行状态的设备。它通过采集变电站的各种参数，如温度、湿度、电压等，来判断变电站是否正常运行。该系统还可以检测变电站的故障，并及时报警，以便工作人员及时处理。

2.3 远程红外监测与诊断系统

远程红外监测与诊断系统是一种用于监测变电站设备的红外成像设备。它可以远程监测变电站设备的温度变化，并通过红外成像技术来诊断设备是否存在故障。该系统可以及时发现设备故障，并提供预警信息，以便工作人员及时处理。

2.4 远程图像监测与诊断系统

远程图像监测与诊断系统是一种用于监测变电站设备的图像监控设备。它可以远程监测变电站设备的运行状态，并提供实时图像。该系统可以及时发现设备故障，并提供预警信息，以便工作人员及时处理。

2.5 远程声音监测与诊断系统

远程声音监测与诊断系统是一种用于监测变电站设备的声音监控设备。它可以远程监测变电站设备的声音，并提供实时音频。该系统可以及时发现设备故障，并提供预警信息，以便工作人员及时处理。

3.基本性能

3.1 外观质量

外观质量是指设备的外观制作工艺和材料的质量。在变电站检测系统中，外观质量非常重要，因为它直接关系到设备的使用寿命和可靠性。因此，在设计和制造过程中，必须注重外观质量的控制，以确保设备的长期稳定运行。

3.2 可见光及红外成像质量

可见光及红外成像质量是指设备的成像效果。在变电站检测系统中，成像质量直接影响到设备的监测效果。因此，在设计和制造过程中，必须注重成像质量的控制，以确保设备可以准确地监测变电站设备的运行状态。

3.3 运动功能

该设备配备了先进的运动功能，可以记录巡检人员在巡检过程中的步数、距离和时间等信息。这些数据可以用于评估巡检人员的工作效率和工作质量，同时也可以用于对比不同巡检路线的差异。

3.4 自主充电功能

设备具备自主充电功能，可以在巡检任务完成后自动返回充电站进行充电。这种功能可以减少人工干预的次数，提高巡检效率，同时也可以保证设备的稳定运行。

3.5 对讲与喊话功能

设备还配备了对讲与喊话功能，可以方便巡检人员与其他人员进行沟通和联系。这种功能可以提高工作效率和沟通效率，同时也可以增加工作的安全性。

3.6 巡检方式设置和切换

设备可以根据不同的巡检需求进行巡检方式的设置和切换。这种功能可以适应不同的巡检环境和巡检任务，提高巡检的灵活性和效率。

3.7 自检功能

设备具备自检功能，可以在巡检之前进行自我检测和故障排除。这种功能可以保证设备的稳定运行和数据的准确性，提高巡检的可靠性和准确性。

3.8 智能报警功能

设备还配备了智能报警功能，可以在发现异常情况时及时发出警报。这种功能可以提高工作的安全性和紧急响应能力，减少事故的发生。

四、巡检能力

4.1 变电站区域表计和分合指示（执行机构）识别准确度

设备具备高精度的识别能力，可以准确识别变电站区域表计和分合指示（执行机构）。这种能力可以保证巡检数据的准确性和可靠性，提高巡检的效率和质量。

4.2 红外测温准确度

在本章节中，我们将讨论红外测温的准确度。红外测温是一种非接触式的测量方法，它可以在不接触被测物体的情况下，通过测量其辐射能量来确定其温度。然而，红外测温的准确度受到多种因素的影响，如被测物体的表面特性、环境温度、测量距离等。因此，在使用红外测温时，需要考虑这些因素对准确度的影响，并进行相应的校准和修正。

五、监控后台功能

5.1 监控后台软件总体功能

监控后台软件是机器人系统的核心控制中心，它提供了多种功能，包括实时监视、机器人实时状态控制、机器人巡视任务管理、数据查询统计和电子地图功能等。通过这些功能，用户可以实时监控机器人的运行状态、执行任务的情况，并对其进行控制和管理。

5.2 实时监视功能

实时监视功能是监控后台软件的核心功能之一，它可以实时显示机器人的视频图像和传感器数据，帮助用户了解机器人的运行状态和环境信息。用户可以通过实时监视功能，对机器人进行远程监控和控制，确保机器人的正常运行。

5.3 机器人实时状态控制

机器人实时状态控制功能允许用户对机器人进行实时控制，包括控制机器人的移动、转向、停止等操作，以及控制机器人的传感器和执行器等部件。通过机器人实时状态控制功能，用户可以对机器人进行精确的控制，满足不同场景下的需求。

5.4 机器人巡视任务管理功能

机器人巡视任务管理功能是监控后台软件的另一个重要功能，它可以管理机器人的巡视任务，包括任务的添加、修改、删除等操作。用户可以通过机器人巡视任务管理功能，对机器人的巡视任务进行灵活的管理和调度，确保机器人能够按照预定的路线和时间执行任务。

5.5 数据查询统计

数据查询统计功能可以对机器人的传感器数据和执行任务的数据进行查询和统计，帮助用户了解机器人的运行情况和执行任务的效果。用户可以通过数据查询统计功能，对机器人的数据进行分析和比较，从而优化机器人的运行和任务执行效率。

5.6 电子地图功能

电子地图功能可以显示机器人的运行轨迹和执行任务的情况，帮助用户了解机器人的运行路线和执行任务的情况。用户可以通过电子地图功能，对机器人的运行轨迹和执行任务的情况进行实时监控和管理，确保机器人能够按照预定的路线和时间执行任务。

一、概述

本文介绍了机器人系统的红外测温准确度和监控后台功能。红外测温是一种非接触式的测量方法，需要考虑多种因素对准确度的影响，并进行相应的校准和修正。监控后台软件是机器人系统的核心控制中心，提供了多种功能，包括实时监视、机器人实时状态控制、机器人巡视任务管理、数据查询统计和电子地图功能等，帮助用户实时监控和管理机器人的运行和任务执行情况。

根据《国家电网公司变电站管理规范》、《无人值守变电站管理规范(试行)》、《电力公司变电设备管理维护标准》的要求，某供电公司制定了集控站巡视管理规定。该规定包括变电巡检周期和变电站巡检内容两个方面。

在变电巡检周期方面，巡视分为正常巡视（含交巡视）、全面巡视、熄灯巡视和特殊巡视。其中，正常巡视应在规定的周期和时间内完成，无人值班变电站每日巡视1次，其它集控站所辖站每2日1次。熄灯检查应每周进行1次。全面巡视应每月进行2次，上半月和下半月各进行1次。特殊巡视应视具体情况而定，如大风前、后、雷雨后、冰雪、冰雹、雾天、设备变动后、设备新投入运行后、设备经过检修、改造或长期停运后重新投入系统运行后、设备异常情况、设备缺陷有发展时、法定节假日、重要保电任务时段等。在法定节假日、重要保电任务时段，各无人值班变电站每日至少巡视一次。

在变电站巡检内容方面，迎峰度夏期间除正常巡视外，增加设备特巡和红外测温。红外测温分为正常红外测温、发热点跟踪测温、特殊保电时期红外测温三种。正常红外测温周期为各变电站每周不少于一次，主要针对长期大负荷的设备、设备负荷有明显增大时、设备存在异常、发热情况、上级有明确要求时，如特殊时段保电等。发热点跟踪测温应根据检测温度、负荷电流、环境温度、气候变化等进行发热值的比对，分析设备发热点变化，确定发热性质。其周期为有人值守变电站每日1次，无人值班变电站每个巡视日1次或值班长视发热情况每日1次。特殊保电时期、迎峰度夏期间应进行全面测温、重点测温及发热点跟踪测温。测温记录应记录全面，主要应包含发热设备运行编号、发热部位具体描述、发热点温度、该台设备其它相相同部位温度（或同类型设备相同部位温度）、负荷电流大小、测温时间、天气状况、环境温度等信息。

最后，应进行人工巡检有效性分析，以确保巡检工作的有效性和实用性。

XXX ns。XXX such as sight。touch。hearing。and XXX visible。audible。and XXX defects include oil level。oil temperature。pressure。oil leakage。external damage。n。smoking。fire。unusual odors。abnormal sounds。XXX.

XXX。sense of responsibility。external working environment。work experience。and technical skills of the personnel。which may lead to XXX。internal defects of the XXX accuracy。such as oil and gas tests exceeding standards。heating。and XXX。some defects XXX during n。such as mechanical jams。XXX circuit breakers。XXX.

In n。with the increase of XXX and the distance een ns。XXX。and the XXX。XXX dangers and jeopardizing the safe n of the power grid。XXX。XXX.

During equipment ns。inspectors need to stand close to the equipment。XXX to their personal safety。especially during abnormal phenomenon ns。XXX。XXX.

In n。manual ns of XXX。require a lot of manpower。XXX and n risks。XXX。

2.1 System Design

The overall structure of the value XXX includes a base n。a mobile body control system。and an electric XXX visible light cameras。infrared cameras。and sound detectors。The mobile body is the moving carrier and n n control carrier of the entire robot system。including a mobile vehicle。a mobile body n control system。and a XXX。control。and management of the mobile body are also necessary。so a base XXX LAN is formed een the base n and the mobile body through a wireless bridge。Visible light and infrared images are transmitted through video server video stream data and mobile body control system n.

数据首先经过无线网桥和网络集线器传输到运行监控终端，然后通过连接到电力系统局域网上的计算机，实现对变电站设备的实时测览，包括可见光和红外视频图像以及机器人本身的运行情况等相关信息。智能巡检机器人由红外测温仪和可见光摄像机等装置组成，可以完成变电站设备外观图像和内部温度信息的采集和处理。机器人采用三轮轮式移动小车，前2轮为驱动轮，后2轮为方向轮，外形流畅，运动性能优秀。

机器人系统主要包括移动体运动控制子系统和工作子系统两部分。移动体运动控制子系统由PC104主板和PMAC-104运动控制卡以及电机驱动器组成，负责机器人在巡检过程中的运动行为的控制移动。工作子系统可以搭建不同的检测系统或装置，目前已搭建了远程在线式红外热像仪系统，可见光图像采集处理系统和声音采集处理系统。机器人所携带的图像可以检测无人值班变电站一些通过电气信号难以检测的运行状态，例如变压器漏油、绝缘气体压力变化、火灾和盗窃等。同时，红外热像仪可以检测变压器开关及各种电气接头内部发热，声音采集处理系统可以识别变压器等设备的声音异常。

远程在线式红外热成像装置是本系统的一大亮点。该系统包括红外图像采集装置、红外图像处理模块、图像显示、存储、查询和报表生成模块。该诊断系统可根据预先设定的设备温度阈值，自动进行判断，对超出报警值的设备在基站主控计算机上给出声音和文本报警。同时，借助可见光图像识别，能判断一些关键设备的内部温度梯度，形成某一时刻变电站的一些关键设备的设备温度曲线，也可以生成某一设备在一定历史时间内的时间-温度曲线。

本系统利用机器人基站系统对移动体发送来的可见光图像进行分析，只传输分析结果或待进一步确定的图像。首先对采集的图像进行预处理，识别出被监测的电力设备。通过将该图像与上次采集的图像进行差图像分析、累积图像分析、相关分析、区域标识、纹理描述和评判等处理，结合对应设备的参数库确定其是何设备。如果有畸变发生则存储结果，向上一级传输并发出告警信号。不再传输的正常图像可由调度员人工远程调用。这样可以提高信道的传送效率，而且调度员也不必时刻注视监视屏幕。通过远程图像监测和状态诊断，结合其他监测系统，可以提高无人值守变电站的运行可靠性。

噪声检测子系统是变电站巡检机器人功能的一部分，主要是对变压器的噪声进行采集和分析。通过机器人携带的声音探测器进行噪声数据采集，并将数据经过无线网传回基站。本系统主要包括噪声采集传输模块、噪声信号检测模块和用户交互模块。噪声信号检测模块将移动巡检机器人传回的噪声与以往的数据进行比较，判断变压器工作是否正常，如果出现异常，判断是何种异常。用户交互模块根据检测的最终结果给出提示信息或者交互方式，辅助工作人员完成仪表检测监控的任务，并可根据工作人员的需要检测通过其他途径录制的噪声数据。

机器人的外观质量应满足以下要求：整机外观美观整洁，整机结构坚固，所有连接件、紧固件应有防松措施，电机、支架等可更换部件应有一一对应的明显标识。外壳表面应有保护涂层或防腐设计，不应有伤痕、毛刺等其他缺陷。外壳应采取必要的防静电及防电磁场干扰措施。外壳和电器部件的外壳均不应带电。机器人本体重量（包括电池）不超过100kg。

可见光摄像机上传视频分辨率不小于高清1080P，可见光最小光学变焦倍数为30倍。红外摄像头具备自动对焦功能，热成像仪分辨率不低于320*240.红外图像为伪彩显示，可以显示影像中温度最高点位置及温度值，具有热图数据。

机器人具备自主导航功能，前后方向和左右方向的重复导航定位误差不大于±10mm，在1m/s的运动速度下，最小制动距离不大于0.5m。

2）障碍物检测报警：当机器人遇到障碍物时，应及时停止并发出警报声，提醒操作人员及时处理。

3）低电量报警：当机器人电池电量低于安全值时，应及时发出报警声，提醒操作人员及时充电。

4）异常温度报警：当机器人温度异常时，应及时发出报警声，提醒操作人员及时处理。

5）网络中断报警：当机器人与巡检中心的通信中断时，应及时发出报警声，提醒操作人员进行处理。

6）其他异常报警：当机器人出现其他异常情况时，应及时发出报警声，提醒操作人员进行处理。

要求智能机器人巡检系统具备以下功能：

1）防碰撞功能：机器人应具备障碍物检测功能，在行走过程中如遇到障碍物应及时停止，障碍物移除后应能恢复行走。

2）越障能力：机器人具备最小越障高度为5cm的能力。

3）涉水功能：机器人具备最小涉水深度为100mm的能力。

4）爬坡能力：机器人的爬坡能力应不小于15°。

5）转弯半径：机器人的最小转弯直径应不大于其本身长度的2倍。

6）续航能力：机器人电池供电一次充电续航能力不小于5h，续航时间内，机器人应稳定、可靠工作。

7）旋转自由度：机器人应具备俯仰和水平两个旋转自由度，垂直范围为-90°～+90°，水平范围为+180°～-180°。

8）自主充电功能：机器人应具备自主充电功能，电池电量不足时能够自动返回充电室，能够与充电室内充电设备配合完成自主充电。

9）对讲与喊话功能：机器人应具备双向语音传输功能。

10）巡检方式设置和切换：巡检系统应包括全自主巡检及人工遥控巡检两种功能，全自主巡检与人工遥控巡检能可自由无缝切换。

11）自检功能：机器人应具备整机自检功能，能够检测遥控遥测信号、电池模块、驱动模块、检测设备等部件的故障。

12）智能报警功能：机器人应具备多种智能报警功能，包括机器人本体故障报警、障碍物检测报警、低电量报警、异常温度报警、网络中断报警等。

机器人应能够根据巡检计划进行自主巡视任务管理，包括任务下发、任务执行、任务完成情况反馈等功能。监控后台应提供任务管理界面，能够实时查看机器人的巡视任务情况和完成情况。同时，应支持任务的修改、删除和重新下发等操作，以满足实际巡检需求。机器人巡视任务应能够自动化生成和调整，能够根据设备的巡检周期和巡检要求进行智能化调度。监控后台应支持任务的优先级设置，能够根据实际情况进行灵活的调整。

The robot patrol task management interface should include two major ns: XXX and task n。The patrol plan can be displayed in the form of a calendar to show the task arrangement。In the task n interface。users can edit patrol tasks。XXX.

The task n can be XXX (routine patrol。comprehensive patrol。special patrol。etc.)。equipment area。XXX arresters。SF6 meters。hydraulic meters。infrared temperature measurement。noise n。oil level and n status.

5.5 Data Query and Statistics

Data query and statistics should include n point data query。alarm n query。XXX should have the ns of querying。printing and exporting。and the export n should support Excel or Word formats。Historical curve display n should be XXX such as temperature and pressure.

n point query is a way of querying n data based on a single n point rather than a patrol task。Users can select an XXX display XXX n。It should support the query of historical n of n points within a set time。and support fuzzy query of n points。It can display the total number of query points。visible light n。infrared data n。XXX data.

XXX system XXX task report after each patrol task is completed。The patrol task report query should have the n of filtering by time。patrol type。task name。etc.

The alarm n query should include two nal modules: on-site equipment alarm n query and robot body alarm n query。The on-site equipment alarm n query should have the n of querying historical alarm n within a set time。XXX。interval name。equipment type。n type。alarm level。n time d。etc。The robot body alarm n query should have the n of XXX set time。XXX.

After each patrol task is completed。an n defect report should be automatically generated for the results of the patrol and the problems found during the process。including us types of alarm n。The n report should have the n of XXX。equipment area。interval name。equipment type。alarm level。etc.

5.6 Electronic Map n

The system should provide 2D or 3D electronic map n to display the real-time n of the robot on the electronic map。It can record。upload and display the working status and patrol route of the XXX background in real time。and can be exported。The patrol route trajectory of the robot can be marked on the electronic map according to the task。and the task progress should be reflected in real time.