刍议变电站无人机巡检技术的发展

2020-01-06朱诚

科学与信息化 2020年35期

朱诚

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有轨机器人在应用的过程当中需要事先在变电站内部敷设一些特定的磁条，并且安装RFID定位芯片，从而用于机器人的导航以及定位工作；而对于另一种无轨巡检机器人来说，在实际应用的过程当中，无须在变电站内部铺设磁条，主要通过一些智能识别技术进行相应的导航工作。相比而言，无轨巡检机器人在应用的过程当中工程量相对来说比较小，而且利用现成的巡视道路就可以完成自身的工作。然而，在变电站设备巡检机器人实际使用的过程当中，由于各种因素的影响使机器人在巡检的时候经常会出现一些类似于点位偏差、表计读数不准确等一系列问题。而无人机是新兴的一门技术，当前已经在电力行业输电线路运维工作中发挥了极其重要的作用。随着科学技术的进一步发展，当前无人机在应用的过程当中已经可以开展大量巡视测温工作，使得巡视工作的工作效率得到了实质性的提升。

1 巡检机器人及无人机的发展

从20世纪60年代末期，斯坦福研究院开始致力于移动机器人的研究工作，并且研制出了名为Shakey的自主移动机器人。从2005年11月以来，长春变电站巡检机器人样机开始正式投入使用，为无人值守变电站的推广应用提供了新的监测手段。在短短十几年以来，国内外对巡检机器人都取得了一定的突破。而无人机迄今为止经历了三个主要的发展阶段：第一阶段是萌芽期，早在1935年开始蜂后式无人机出现在人们的眼前，从此人类社会步入了无人机的时代；第二阶段为发展期。从1982年开始，以色列首创无人机与有人机协同作战，在海湾战争当中发挥了极其重大的作用，引起各个国家军事领导的重视。也由此，无人机开启了真正的发展之路；第3阶段为蓬勃期。从21世纪初期，迷你无人机出现在人们的眼前，机型更加小巧，而且性能相比其他无人机而言更加稳定。当前，要想将无人机应用于变电站巡检相关工作当中，首先技术人员需要根据变电站巡检工作的实际需求开发出无人机自动巡检功能，并且基于图像识别的在线监测以及通过神经网络进行大量训练的智能诊断系统，建立和完善变电站无人机作业管理和技术标准。通过无人机巡检的合理应用，可以大幅度提高巡检工作的工作效率，代替传统人工的方式完成各项作业，极大地降低了值班人员在实际工作过程当中所面临的一系列风险[1]。

2 巡检机器人在运行中存在的问题及采用无人机的优势

2.1 巡检机器人机身笨重行动不便

对于一座敞开式的500千瓦变电站来说，为了保障其安全运行，需要在其内部设置的巡视点位接近6000多个。而巡检机器人由于技术以及材料等各个方面的限制，其本体所具有的机身相对来说比较笨重。而且在行动的过程当中，有诸多因素会对其造成干扰。正常行驶速度一般为0.5m/s，要想令其在整个变电站进行全面的巡检工作，需要消耗大量的时间，巡检效率极其低下。然而普通的无人机其飞行速度当前已经达到了20m/s，即使是在定位导航模式下其速度也高达5m/s。而且无人机机身比较轻盈，拥有灵活的飞行优势。通过无人机的大量使用将会使得巡检效率得到实质性的提高。

2.2 巡检机器人偏离预测路径

在机器人正式开始巡检任务之前，其相应的位置状态必然会存在一定的偏差。而在机器人运行过一段时间之后，初始位置状态的偏差将会被放大很多，甚至会有很大概率出现偏离预定设定路径的问题。机器人由于其机械结构的限制，其运动的空间只能是二维平面模式。然而无人机将是三维立体模式，通过无人机地面基站系统作用的正常发挥，可以建立起变电站电子系统，采用三维坐标系对变电站所有设备巡视点位以及飞行空间建立起相应的数据库。在飞行的过程当中，和数据库之间保持实时通信，利用高精度导航定位技术、视觉导航定位技术等一系列先进的技术进行相应的导航工作。当前，无人机技术在实际应用的过程当中，动态定位精度最高可以达到厘米级别，从理论上可以精确地到达变电站的任意位置[2]。

2.3 巡检机器人表计读数不准确

对于巡检机器人来说，由于其在行驶的过程当中一般是在一个二维平面进行行驶，因此对于一些地理位置相对来说比较高的设备红外测温仪的角度上和设备呈现一定的夹角。因此，所测的实际温度往往会在一定程度上低于设备的实际温度，准确性得不到有效的保障。然而，无人机可以完美的避免这些问题，无人机红外测温具有三维立体全方位的突破了二维空间的限制，可以360度无死角的测温，测温速度快，范围广。

3 未来变电站巡检无人机的发展

当前无人机在输电线路巡视中的应用已经有了一个很好的开端，在后续发展的过程当中，相关技术人员还需要结合当前已有的无人机技术开发出无人机自动巡视功能。基于图像识别的在线检测，以及通过神经网络进行大量训练的智能诊断系统。通过这样的方式可以使得无人机在变电站进行巡检的过程当中实现全自动智能化的运行管控。相信在不久的将来，无人机巡检技术将会变得更加成熟，大量应用于变电站当中。