应用人工智能带电作业机器人的分析

姚伟

（云南电网有限责任公司玉溪通海供电局，云南 玉溪 652700）

0 前言

配电网是日常安全稳定运行与不停电是保障安全运行的关键。为满足作业安全和供电可靠性要求，需要在当前人工带电作业技术实践工作基础之上，不断创新引用新技术。应用配电网人工智能带电作业机器人是有效降低配电网带电作业安全风险，提升供电企业供电可靠性的先进设备和技术手段。

1 带电作业建设发展现状

某县供电局带电作业强度大，且安全风险压力较大，随着供电可靠性持续提升的要求，带电作业量值年年攀升，该局带电作业人员需求量越来越大，带电人员缺口较大，供电企业经营成本增加；且带电作业人员资格取得周期和难度较高，很难短时间增加具备带电作业资格人员；需要解决以上人工带电作业问题。

2 应用实例

目前，全国较多省市供电企业已经在引用一种叫做人工智能带电作业机器人代替人工开展了配网带电作业，并取得很好效果.

1）配网带电作业机器人实现高空作业，只要站在地面上隔着屏幕进行遥控指挥。经过3年的不断探索、创新，机器人迭代至第四代，大大减轻了一线电工的劳动强度，提供了更加安全的作业环境。

2）供电公司城区供电中心首次引进带电作业机器人，并应用于配电网带电接引、线路断引等多项配电网带电常规作业中。通过平板电脑发出作业指令，带电作业机器人准确断开引线，精准高效地完成此次断引流线作业，作业全程由智能带电作业机器人自主完成，无须作业人员登高配合作业。带电机器人能够替代人工高处作业、近电作业等，不仅具有可靠的绝缘安全防护，还能节省工作时间。

3 智能带电作业机器人功能

配电网人工智能带电作业机器人是适用目前安全、可靠、省力要求而研发的配电系统带电维护和抢修的专用设备。它可以代替人工完成目前开展的常规带电作业任务：包括带电断线、带电接线、带电更换引流线、带电更换跌落式熔断器、带电更换绝缘子、带电修补导线等。经作业现场试验表明，它满足10 kV 高压带电作业的绝缘要求，可以完成10 kV 人工带电作业的主要工作。

该带电作业机器人由机械臂、激光建模、斗位姿跟踪等六大系统组成，具有智能化、安全可靠、环境适应性强等特点。它依托智能感知、智能规划、绝缘与电磁兼容等人工智能技术，在保证电网稳定运行的同时，保障作业人员人身安全，降低劳动强度，提高作业效率和精度。

地面操作人员只需要通过附带的激光雷达系统对周围作业环境进行采样，获取当前环境在机器人坐标系中的三维坐标，点一点平板电脑，机器人就可以自主完成设置好的工作。

这个搭载了带电作业“手臂”、智能感知系统等模块的人工智能带电作业机器人，可以自主进行配电线路作业点扫描、移动定位，像目前带电作业人员一样进行带电作业项目，包括装、拆绝缘遮蔽、断、接分支线路引（流）线、断、接跌落式熔断器引（流）线、电线绝缘皮剥离、引流线搭接等常规带电作业。

这种带电作业机器人相比人工带电作业方式，最直接的变化好处就是，可由目前2 人在绝缘斗臂车高空接触导线作业，变为设置1 个智能机器人在绝缘斗臂车高空中接触导线作业，只需1 人在地面控制平板电脑辅助操控机器人。由机器人代替人员接触带电导线操作，工作人员无需再接触高压线，不再有触电和高空坠落风险，不仅保证了工作人员的人身安全，而且降低劳动强度，可提高工作效率和操作的规范性。另外，还可以做到全天候带电作业。据相关数据，智能机器人代替人工操作可以提高130%的工作效率。

这种带电作业机器人由于本身的机器壁是绝缘材料做成的，避免了同时接触不同相导线串接短路问题，大大降低带电作业安全风险。

此外，在酷暑或严寒天气状态下，这种带电作业机器人也可开展带电作业，有效弥补了目前人工带电作业由于特殊天气不具备开展带电作业的“缺点”。

4 人工智能带电作业机器人相关技术

4.1 人工智能技术

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大. 人工智能在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视，并在机器人，经济政治决策，控制系统，仿真系统中得到应用。

4.2 AR和VR技术

AR 和VR 是两种不同的虚拟技术，AR（Augmented Reality）是增强现实技术，是虚拟数字画面和裸眼现实画面的结合，VR（Virtual Reality）是虚拟现实技术，由纯虚拟数字画面构成。

VR 通俗来说指的是虚拟现实技术，也是人工环境的表现。这种技术可以通过电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，从而使使用者感到视觉、触觉、听觉方面的模拟，仿佛身临其间一般。那么VR 和AR 区别是什么呢?

1）含义区别：VR 指的是虚拟现实技术，它是通过电脑创造一个虚拟世界，使用者在这个虚拟世界里可以感到视觉、触觉、听觉方面的模拟。而AR 指的是增强现实技术，它是将虚拟信息与真实世界巧妙融合，在现实的技术上进一步增强。

2）运用技术不同：VR 运用的技术包括仿真技术、计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等，是这些技术的集合。而AR 运用的技术包括多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等。

3）功能不同：VR 即使存在多种感知，比如视觉、听觉、触觉，使用者能够完完全全沉浸在虚拟世界中，真正实现人机交换。而AR技术必须通过与现实相结合，它不能进行人机交换，智能性比较低，而且建立在现实的基础上，无法忘记现实。

VR 和AR 区别在于VR 需要用一个不透明的头戴设备完成虚拟世界里的沉浸体验，而 AR需要清晰的头戴设备看清真实世界和重叠在上面的信息和图像，VR 是AR 的子集，两者也都是基于通过模拟现实世界提出的概念。

以上技术运用于带电作业机器人，将使带电作业机器人具有人一样的思维意识，在接受地面操作人员下达指令后，将会按照“规定程序”去完成人工带电作业一样的行为，且其动作更加规范。

5 智能带电作业机器人优势

1）人工智能机器人比起人力登高带电作业，可以减少触电风险。带电作业机器人由于本身的机器壁是绝缘材料做成的，避免了同时接触不同相导线串接短路问题，大大降低带电作业安全风险；

2）避免人员高空坠落风险。无需2 人在绝缘斗臂车高空接触导线作业，变为设置1 个智能机器人在绝缘斗臂车高空中接触导线作业，只需1 人在地面控制平板电脑辅助操控机器人，不再存在人员高空作业，也就不存在人员高坠风险；

3）节省人力，可同时操作另外智能带电作业点，满足了同一时间段同时开展带电作业的需求；

4）在酷暑或严寒天气状态下，智能带电作业机器人也可开展带电作业，有效弥补了目前人工带电作业由于特殊天气不具备开展带电作业的“缺点”。

5）智能带电作业机器人还可以做到全天候带电作业。据相关数据，智能机器人代替人工操作可以提高130% 的工作效率。这种人工智能带电作业机器人还可以参与拆除和搭接导线、接地挂环、驱鸟器安装等工作，智能化程度高，适用范围也会随着带电作业水平的提升逐步扩大。

综上所述，人工智能带电作业机器人较之目前的人工带电作业优势较明显。

6 结束语

“十二五”以来我国智能电网发展迅速，目前基础设施投资高峰已基本结束，投资重点从“基础建设”转向“电网运维”。而在电网运维环节，随着用户对供电可靠性要求的提高，如何在不间断供电前提下处理电网故障，提升供电可靠性成为供电企业的挑战，而提升供电可靠性与人工带电作业安全性的矛盾始终存在。要解决这个矛盾，最好是从带电作业工器具上着手，如果引用人工智能带电作业机器人进行带电作业是解决这一矛盾的切实可行方法，因此，应用具有较高智能化水平的带电作业机器人完成带电作业工作是未来的主要发展方向。

作为还未应用人工智能带电作业机器人的地区供电单位，可以结合自身实际与比较大规模的生产企业合作引用人工智能带电作业机器人。推广引用配电网人工智能带电作业机器人是供电企业必然的趋势。随着机器人技术，包括柔性机器臂、虚拟现实、增强现实等新技术的快速发展，给人工智能带电作业机器人系统带来了新的技术手段，开始真正将带电作业机器人推向实用化。