煤矿变电站巡检机器人关键技术的研究与应用

杨曹 杨春辉

摘要：在煤矿井下开采力度逐步增大的今天，井下大型机电设备的数量呈现出逐步增多的趋势，这就使得煤矿变电站的规模变大，进出线回路较为繁琐，切换动作变得更加的频繁，运行的环境呈现出相对复杂的状态，若是沿用传统的人工巡检方式，将无法满足现代化煤矿变电站的实际运行需要。本文将结合这样的现状分析煤矿变电站巡检机器人关键技术的研究与应用。

关键词：煤矿变电站;巡检机器人;关键技术

近些年，科学技术的飞速发展，社会生产力的需求日益彰显，使得机器人成为了一种新的生产形式，其作为一种重要的工具进入到大众生活的各个方面[1]。其能够体现出人类改造自然和稳步创新的热情，同时也反映出人们长久以来对于智能化生产的实际需要。

一、煤矿变电站巡检机器人关键技术的要求

（一）主要性能

煤矿变电站巡检机器人涉及到的关键技术有着对应的严格要求，在性能方面，应该重视下述几个问题：在水平地面上的最大速度应该在1m/s;最小的轉弯直径需要控制得当，保证其小于自身长度的2倍;相应的爬坡能力也需要合理的控制于适当的范围，需要在15°以下;涉及到的最大涉水深度，应该合理的控制在10厘米以上;在1m/s的运动速度之下，需要严格的分析其最小的制动距离，保证其在0.5米以下。机器人移动平台需要具备着基本的运动功能，这样才能满足不同方面的需求，比如直行、转弯等[2]。

（二）主要功能

在主要功能上，应该重视其自主导航和定位的功能，也就是严格的遵循相应的要求：机器人需要具备着分析设定路线的能力，同时能够实现自主的行走和停靠;此外，还应该注意重复导航定位的误差合理的控制起来，在±10毫米间最为适宜。可见光的检测也是一个重要的方面，需要机器人配备上可见光摄像机，针对于设备的外观以及刀闸的分合状态等做出分析和检测，将视频实时的上传到监控后台之上[3]。读取的误差应该适当的控制在±5%以下。机器人需要配备在线式红外热成像仪，这样可以及时的做好相应的采集工作，对设备本体和接头的温度进行适当的采集处理，将红外视频以及温度等数据进行合理的传输。需要采集电力设备红外热图，将红外热图中的温度信息加以提取。应该注意的问题是红外检测设备的成像像素应该在320*240以上，接口的方式需要将以太网和RS485为主，其他的要求根据附录指示。

二、煤矿变电站巡检机器人关键技术的应用

（一）两轮差速驱动底盘

因变电站的地面较为特殊，属于水泥地面，机器人在实际行进的时候，速度往往是0.31m/s，依照巡检机器人的具体工作环境，结合其基本的机动性需求，可以适当的运用两轮差速驱动底盘。其属于四轮支撑的模式，其中的两个轮是驱动轮，另外的两个则是方向轮，所以适当的借助于驱动轮的作用，可以实现前进以及后退等目标。

（二）导航定位系统

变电站的巡检机器人导航方式多种多样：如激光方式，主要是机器人借助于激光发射器和相应的反光标志等，在变电站中布置上大量的反光柱，若是反光的标志出现了被损坏的情况，机器人便难以行走，可靠性也呈现出逐步降低的趋势，维护工作的难度较大。电磁感应巡线主要是变电站的地面埋设上磁条以及通电线圈等等，运用磁感应传感器或者是霍尔传感器检测埋设的磁条磁性，之后保证机器人可以顺着相应的路径实现合理的运行[4]。这种方式具有较强的可靠性。在变电站地面铺设轨道的时候，让机器人能够像火车一样顺着相应的方向前行，这种方式机器人的运行情况更加的稳定，但是现场施工的工作量大，巡检路径若是出现了显著的变化，需要重新进行轨道的铺设，但是其相应的成本较高。

（三）无线通信模块

巡检机器人的后台监控以及任务调度等等需要借助于无线通信模块完成。一般常运用到的无线网络属于点到点的不可靠通信手段，这对于机器人工作的稳定性产生负面的影响。Mesh网络属于一种新型的网络结构，其可以提供多信道多链路的数据传输途径，运用低成本以及高带宽的组网方式，提升数据传输的可靠程度。在变电站巡检机器人的应用中，可以准确的分析其工作的环境，构建起对应的无线通讯系统。

三、结语

现阶段，机器人已经被运用至多种领域，极大地便利了人们的生活，解放了人们的双手，使其劳动强度有所缓解，对于生产效率的提升有着较大的帮助。为了确保煤矿实现安全生产的目标，实现无人坚守的目的，设计出巡检机器人已成必然的趋势，其可以代替工作人员完成日常的工作，经过对关键技术的研究，促使这种机器人依照既定的巡检程序落实相应的巡检任务，从而合理的利用先进的仪器，促使电力设备运行状态更加优良。

参考文献：

[1]陈彬.变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究[J].科技创新导报，2019，16（05）：135+137.

[2]孙显鹤，郭小凯.室内变电站设备巡检机器人关键技术研究与应用[J].机电信息，2018（27）：100101.

[3]徐波，张立群，刘朝欣.变电站巡检机器人保护装置识别关键技术研究[J].山东电力技术，2018，45（08）：1823.

[4]杨俊，黄礼华，张立平.变电站巡检机器人关键技术及其适用性研究[J].湖北电力，2017，41（01）：2024.