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智能变电站巡检服务机器人

陈园园;王涛;周虎成

【摘要】针对变电站传统人工巡检方式存在的诸多问题和安全隐患,设计了一种全

新的智能变电站巡检服务机器人,首先介绍了该机器人的总体设计方案、主要功能.

其次详细介绍了机器人系统中如图像处理、路径规划、视觉导航、监控系统等关键

技术,最后通过实际样机的测试分析,该机器人能够快速、准确地完成各种巡检任务,

效率高且安全可靠,具有较强的现实意义和经济效益.

【期刊名称】《周口师范学院学报》

【年(卷),期】2018(035)005

【总页数】5页(P45-49)

【关键词】变电站;巡检机器人;路径规划;视觉导航;监控系统

【作者】陈园园;王涛;周虎成

【作者单位】周口师范学院物理与电信工程学院,河南周口466001;周口师范学院

物理与电信工程学院,河南周口466001;周口师范学院物理与电信工程学院,河南周

口466001

【正文语种】中文

【中图分类】TP393

变电站在电力系统供电与传输之间起到重要的桥梁作用，其运行过程中是否安全可

靠，直接影响着人们的生产和生活.一旦变电站设备出现安全隐患或实际故障，此

时的巡检工作就能够预防和先知，保障供电系统能够及时恢复正常的工作.随着国

民经济的发展，国家对电力网系统的投入不断增大，就对供电系统的可靠性提出更

高的要求，而且变电站除电力线路巡检外，更是输电网络的变换、控制中心，各种

电气设备也是巡检的重点，对于越来越复杂的设备诊断，传统的巡检方式已满足不

了现实需求，这就迫切需要研发方便灵活的巡检装置来解决上述问题[1].

随着机器人技术的飞速发展，面对上述问题，变电站智能巡检机器人的研究及应用

给出了很好的解决办法.该机器人结构一般包含红外热像仪、可见光CCD、拾音器

等检测与传感装置等，可以代替人工巡检而应用于室外变电站，可随身携带或附于

机械装置上，自主或直接控制的方式进行巡检工作，工作时长可达24h，能够及

时发现供电系统的异常，准确提供故障隐患和诊断分析的有关数据，大大提高变电

站安全运行可靠性，为电力设备实时有效的诊断维护提供保障.此项研究对供电设

备有着重大意义，并且有着非常广阔的应用前景.

日本学者在2003年首先提出了变电站巡检机器人的研究方案，并完成了一系列的

模拟实验[2]，其他各国相继投入大量技术人员和资金对变电站巡检机器人进行自

主研发.中国在2001年首次提出，将变电站移动服务机器人技术运用到设备巡检

上[3]，于2005年10月，首次研制出产品样机并投放使用，后续又研制出了一系

列的变电站巡检机器人产品[4-5].

但变电站巡检机器人系统结构复杂，需要多门学科技术融合在一起，该机器人一般

应用在特殊设备和场合中，其涉及的多项技术及功能仍需不断研发优化.因此以地

方220kV电力系统为背景，从机器人巡检和设备检测技术要求出发，把机电一体

化、视觉、多传感器融合、网络传输等技术融于一体，本文介绍了一种基于220

kV变电站智能巡检服务机器人的系统组成、功能模块和关键技术.

1变电站智能巡检服务机器人总体设计

1.1巡检机器人系统组成

根据被巡检对象的特点、巡检内容及与技术要点相匹配的设计要求，巡检机器人系

统的组成方案如图1所示，总体可分为三层：基站层、网络通信层和智能移动终

端层.基站层以基站系统为主，主要完成的功能有：任务管理、服务查询、图像实

时监控及处理、系统的驱动控制、数据信息处理和运行状态显示及异常报警等，主

要负责对巡检机器人当前的运行状态进行监控、采集数据、控制、记录图像、数据

分析等；网络通信层主要以无线通信为目的，通过无线网络通信设备，将变电站巡

检机器人实时采集到的信息传递给主控制中心，经过处理后的数据信息及时反馈给

机器人.主要功能包括：检测实时图像、数据、自身状态以及控制中心对变电站巡

检机器人所发出的遥控指令等.智能移动终端以移动站系统为主，它是巡检机器人

的核心，主要功能模块包括：嵌入式主控模块、自动充电模块、导航定位模块、安

全防护模块、运动控制模块、云台控制模块等.

图1巡检机器人系统的组成方案

1.2巡检机器人系统主要功能

变电站智能巡检服务机器人应包含如下功能：

(1)检测功能：通过红外热像仪或传感器，实时的完成设备的巡检任务，不仅能够

及时发现损伤、发热等机械问题或其他异常，而且能准确提供各项有效数据.

(2)导航功能：按照设定好的规划路径，通过导航参数的改变，实时调整机器人的

运动姿态，实现机器人的小半径转弯、行走、爬坡、停靠和起