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随着社会生长水平的不绝进步 ，变电站自动化水平也在不绝提高 ，无人值守的场景也越来越普遍 ，与此同时变电站作为电力系统的要害所在 ，其宁静性对人们的生产和生活都有着十分重要的影响 ，其宁静巡检事情一直是重中之重。古板的巡检方法已经不可满足现代变电站的生长需求 ，随着国家推广力度的增加 ，智能巡检机械人的应用也越来越广泛 ，机械人巡检也是未来变电站主要用到的巡检方法。
众所周知 ，电力系统宁静对国民经济的生长起着无可替代的作用 ，任何一个环节爆发事故 ，都可能带来连锁反应 ，会造成大面积的停电、人身伤亡、主设备损坏甚至造玉成网瓦解的灾难性事故。变电站作为连接主干网和配电网的要害节点 ，如何包管它的正常运行直接关厦魅整个电力系统的稳定宁静。为了包管对变电站内主变、母线、开关等主要一次设备运行状态的实时监控 ，需要对变电站进行检查和维护。
01智能巡检机械人简介
变电站智能巡检机械人 ，可以取代人完成简单的、庞大的或者重复性的事情 ，就目前而言 ，智能巡检机械人主要组成部分有导航单位、主控单位和通讯单位等。该类型机械人的主要优点为运行时间长、智能化、无轨化、可调配和不受温度影响等特点。
巡检机械人的主体组成主要有红外热像仪、宁静停障� ？椤⒃铺ā⒁⒋衅鳌⒖杉馍阆褚堑戎饕沟闵璞负鸵恍┢渌ㄖ璞缸槌�。和其他智能机械人一样 ，巡检机械人也有四轮驱动底盘 ，四轮驱动底盘主要便当机械人进行转弯和直行操作 ，如果机械人碰到比较庞大的路况 ，可以进行无死角检测 ，适应能力较强。而可见光摄像仪可以有效获取巡检规模的红外热像情况 ，以便事情人员实时发明异常情况 ，从而实现对故障问题的快速处理。云台主要是控制巡检历程中的拍摄角度 ，以便可以准确拍出图像和视频。超声波传感器主要是便当机械人对周围障碍物进行识别 ，制止机械人在巡检历程中受到伤害。巡检机械人可以通过将获得的数据与微气象站的数据进行盘算 ，从而获得外界温度、风速等天气信息 ，凭据差别天气情况合理计划巡检计划 ，提高巡检效率。
02目今主流导航方法介绍
电厂智能巡检机械人凭据使用区域、行进方法的差别 ，导航方法主要分为以下几种：电磁导航、射频识别导航、激光导航、视觉导航、GPS/惯性导航、超声波导航和SLAM导航。
电磁/射频识别组合导航：电磁导航一般配合RFID（射频识别）一起使用 ，在地面上铺设磁轨道 ，其包括多条引导电缆 ，每条电缆流经差别频率的电流 ，机械人通过感应线圈对电流的检测来感应路径信息 ，作为移动路线 ，在需要停止进行巡检的位置预埋RFID ，实现精准定位�；等嗽谘布炖讨� ，其上的磁传感器阵列检测机械人中心相关于磁轨道的偏差 ，然后利用运动控制装置调解机械人左右轮的差速 ，从而使机械人沿磁轨道行驶�；等诵枰Ｖ寡布斓奈恢靡话阌闪礁鯮FID标签进行控制 ，第一个标签为减速点 ，包括停站点的距离信息 ，当巡检机械人检测到减速点标签后 ，即凭据停站点距离信息选择合适的多级减速计划 ，确�；等嗽诘执锞吠Ｕ镜闶贝τ诘退倏杉赐Ｗ刺� ，此时当机械人检测到停站点标签时 ，立即精确停站。电磁导航的优点是巡检机械人能够精准运动 ，能够做到精准定位 ，并且抗滋扰能力强 ，缺点是需要预铺磁轨道 ，机械人不可预测门路变革趋势及不可高速运行 ，严重限制了机械人的巡检效率。
激光导航：激光导航利用视觉传感器拍摄路面图像 ，通过图像识别技术 ，提取具有特征的点 ，作为路标 ，并盘算各路标在全局坐标系下的坐标值 ，为激光导航提供依据。巡检机械人运行时 ，激光定位传感器通过检测路标信息（检测到的路标信息不可少于3点） ，利用三角丈量法盘算获得机械人的位置信息 ，从而调解运行路线。具体实现原理为：机械人的激光传感器每扫描一周就会获得被检测路标相对激光传感器的夹角 ，当检测到3个路标后 ，经过迭代盘算就可以获得激光传感器在全局坐标系下的坐标值 ，结合设定的导航路线数据 ，盘算获得机械人相关于设定路径的位置偏差和航向偏差 ，通过调解左右轮驱动器的速度进行路线调解 ，引导机械人沿设定路线运行。
视觉导航：机械人通过装配的摄像头拍摄路面及情况的局部图像 ，通过图像处理技术 ，进行图像特征识别、距离预计等 ，作为视觉导航的依据�；等嗽诵惺倍耘纳愕降幕娼惺章蕖⒃ご怼⒀顾� ，与之前存储的图像进行比照 ，通过一系列算法 ，盘算获得机械人的目今位置。为了将障碍物和配景离开 ，一般需要进行大宗的图像剖析 ，导致导航实时性受限 ，针对该问题一般把扫描到的图像分为目标、配景、不平地区宁静地四部分 ，来减少无用信息的剖析 ，提高导航速度。由于仅通过单幅图像剖析出来的信息来判断障碍物和运行速度保存很大误差 ，因此在实际中往往接纳多摄像头进行导航。视觉导航的优点是导航定位精度高 ，信号探测的规模广 ，缺点为首先现有的视觉导航技术图像处理速度和移动速度不可很好的匹配 ，造成运行中常泛起一定的延迟 ，其次对差别的门路情况和庞大的作业情况不可较好的适应 ，实时性和鲁棒性有所欠缺。
GPS/惯性导航：GPS导航原理是通过盘算物体与GPS卫星的距离 ，通过三边丈量法来盘算定位物体的位置及速度信息 ，定位所需的GPS卫星不可少于3颗 ，该要领要求整个系统中保存一个高精度的时间基准以包管距离丈量的准确度。GPS导航技术一般分为三种：高精度差分GPS导航技术、DGPS/DR组合导航技术以及GPS/惯性导航技术。高精度差分GPS导航技术原理是首先建立差分GPS基准台 ，基准台建立后其精准的三维坐标便确定了 ，然后通过盘算被测点凭据该基准点的修正坐标后发送给被测点 ，对被测点进行修正 ，以提高GPS定位精度。差分GPS定位分为三类：位置差分、伪距差分和相位差分。DGPS/DR组合导航技术是一种古板的跟踪导航算法技术 ，当物体突然失去GPS信号时 ，通过DR进行位置盘算。具体原理是凭据运动物体的目今位置坐标 ，通过惯性导航元件丈量物体移动速度和航向角 ，进而推算物体在下一时刻的位置坐标。此种技术会随着时间的增加导致精度大幅下降 ，DR导航不可单独、长时间使用 ，经常作为一种短时辅助的定位手段。GPS/惯性导航技术以牛顿力学定律为基础 ，通过加速度计和陀螺仪丈量物体在惯性参考系的加速度和转动角速度 ，通过时间积分 ，把它变换到导航坐标系中 ，从而获得物体在导航坐标系中的速度、偏航角和位置。由于惯性导航技术不与外界爆发光、电交换 ，不向外界辐射电磁信号 ，因此有很好的隐蔽性和抗滋扰能力 ，可是由于导航信息是由于积分爆发 ，定位误差会随着时间的增加而增大 ，导致其不可长时间独立事情 ，并需要初始化 ，其价格也相比照较腾贵。GPS导航技术的前提是需要有稳定的GPS信号 ，但在电厂强电磁情况下、室内或钢结构内GPS信号会大幅减弱 ，严重影响巡检机械人的定位导航。此种导航技术只能适合室外巡检机械人应用。
超声波导航：超声波是一种频率在20Hz以上的声波 ，流传路径为直线流传 ，遇到固体会爆发反射 ，运用这种特点 ，通过接收超声波传感器自身发射的超声波信号 ，利用时间差 ，盘算前方物体距离。超声波传感器角度区分率较差 ，但具探测速度快、灵敏度、距离区分率高。在实际应用中 ，超声波传感器保存一定的局限性 ，往往配合其他的导航方法一起应用 ，能够实现精准避障。
SLAM导航：SLAM导航指的是机械人在自身位置不确定的条件下, 在完全未知情况中通过定位、建图、SLAM算法进行路径计划 ，实现自主定位和导航 ，前面提到的激光导航和视觉导航都是SLAM导航。
03智能巡检机械人目前面临的问题
1、对二次设备及直流系统巡检功效的缺失
目前大大都已投入运行的智能巡检机械人基本能够完成对站内一次设备的全面巡检 ，但由于站内直流系统及二次设备多位于变电站独立的小室或是主控楼内 ，且室内设备的门口均设置有防鼠挡板。这客观上给巡检机械人设置了“路障” ，使之无法有效地对此类设备开展巡视检查事情。然而 ，站内直流系统及二次设备对变电站的宁静稳定运行同样至关重要。因此 ，使巡检机械人能够有效发挥自主判断 ，对二次设备与直流系统完成巡检是须要的。
2、表记数据读取
巡检机械人配备有可变焦的高清摄像头 ，这样做的主要目的是为了在对表记数据的读取历程中越发便当 ，因为在一些地区 ，由于表记的位置较高 ，事情人员在操作的历程中没步伐看清表记中的数据 ，而巡检机械人可以接纳高清摄像头自动对表记进行对焦 ，然后对数据进行读取 ，在读取数据后还可以将数据进行存储 ，这样也可以省时省力。但在实际应用历程中 ，由于高压表记长时间在室外 ，导致表记外貌保存大宗灰尘等杂质 ，这种情况巡检机械人基础无法获得准确信息。另一方面 ，巡检机械人的摄像头外貌也会有污秽灰尘等杂质 ，也会导致摄像头泛起对焦失败的情况。
3、 卑劣天气抗滋扰能力不强
近年来 ，在雾霾天气日益频发的北方地区 ，接纳激光制导的智能巡检机械人可能会受到雾霾天气的影响。由于激光束在雾霾情况中会受到水分、灰尘等的影响 ，爆发折射现象而发散 ，导致激光定位及导航失效。从而造成巡检机械人巡检质量下降 ，甚至不可完成指定巡检任务等情况的爆发。因此 ，需改善巡检机械人在大雪、大雨尤其是雾霾等卑劣天气下的激光定位及导航能力。
4、 自主充电及巡检路径
巡检机械人在巡检历程中要借助远距离超声停障和近距离物体感应装置 ，制止巡检机械人在巡检历程中碰到障碍物而受到损坏。这项技术在实际运用历程中也会泛起一些问题 ，如变电站内的地面不但会有硬化地面 ，也有草坪。巡检机械人在对草坪进行巡检的历程中 ，周围可能会有个体杂草泛起 ，巡检机械人由于识别到了杂草将其视为障碍物 ，从而不可继续下面的巡检事情 ，如果事情人员不可实时发明巡检机械人的情况 ，就会导致机械人无法事情直到电量用尽。等事情人员发明时 ，还要将及运回充电处 ，浪费时间和精力 ，也增加了事情人员的事情量。
综上 ，变电站智能巡检机械人系统以其具有的检测手段多样化 ，检测灵活、客观、智能等特点 ，在变电站一次及二次设备的运维、巡检作业中起着日益重要的作用。依据长时间的智能机械人巡检经验 ，说明目今智能巡检机械人在变电站的应用状况 ，着重剖析了目今机械人在运用中保存问题 ，给出解决计划。以期在巡检机械人的资助下 ，进一步降低变电站运维本钱 ，提高电网设备自动化治理水平。
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