項目概況

1.1系統(tǒng)架構(gòu)組成

智能輪式巡檢機(jī)器人系統(tǒng)由后臺軟件系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)及其他附屬設(shè)備組成。具體架構(gòu)圖如下：

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)圖

本地+遠(yuǎn)程后臺管理系統(tǒng)：后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，模塊化架構(gòu)清晰，外部接口齊備。

供電系統(tǒng)：在充電房用接觸式的充電樁進(jìn)行充電，供電系統(tǒng)直接從主電氣室取電，充電樁輸入電壓為220V/50Hz。

通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：機(jī)器人通信系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，在巡檢范圍內(nèi)實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的無縫隙覆蓋。

機(jī)器人系統(tǒng)：巡檢機(jī)器人是本系統(tǒng)的核心，可沿設(shè)定路線在室內(nèi)往復(fù)運(yùn)行巡檢，實現(xiàn)巡檢區(qū)域的設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控的覆蓋巡檢。

GIS室巡檢機(jī)器人

巡檢機(jī)器人

1.2 系統(tǒng)主要功能

1）紅外測溫

通過對變電站設(shè)備區(qū)域進(jìn)行劃分，并設(shè)置對應(yīng)紅外檢測巡檢點，由機(jī)器人利用自身攜帶的紅外熱成像儀對一定區(qū)域內(nèi)的溫度普測，以檢視域內(nèi)溫度為目的，結(jié)合區(qū)域設(shè)備特征設(shè)置的溫度閾值進(jìn)行簡單參數(shù)對比實現(xiàn)溫度檢測，并自動生成任務(wù)報表。當(dāng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)溫度異常時，觸發(fā)相應(yīng)報警。

機(jī)器人紅外熱成像測溫圖

2）智能儀表識別

儀表識別是輪式智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的核心功能之一，通過機(jī)器人自身攜帶的可見光攝像機(jī)，完成視頻圖像的數(shù)據(jù)采集，通過自主開發(fā)的高精度圖像識別算法，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理，識別圖像內(nèi)容。目前，儀表識別功能能夠準(zhǔn)確識別變電站內(nèi)避雷器、SF6氣體壓力表等各類儀表，刀閘、斷路器、隔離開關(guān)的分合狀態(tài)，變壓器、CT等充油設(shè)備的油位計和設(shè)備外觀等，并能進(jìn)行表計自動讀數(shù)，從而全面掌握站內(nèi)電力設(shè)備及環(huán)境的狀態(tài)信息。巡檢機(jī)器人根據(jù)智能儀表識別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，發(fā)現(xiàn)設(shè)備及環(huán)境狀態(tài)異常時，自動產(chǎn)生報警信號，提醒運(yùn)維人員及時處理異常。

圖像識別分析

3）局放檢測

智能巡檢機(jī)器人可搭載局放檢測設(shè)備，局部放電檢測設(shè)備由升降平臺和局放檢測傳感器組成，采用地電波+超聲結(jié)合的檢測技術(shù)，通過分析局部放電信號幅度及圖譜，可有效發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部的局部放電情況，從而評估設(shè)備內(nèi)部絕緣劣化程度，為設(shè)備的狀態(tài)維修提供科學(xué)的決策依據(jù)。地電波+超聲局放檢測儀能檢測并顯示當(dāng)前測試信號幅值、脈沖數(shù)及嚴(yán)重程度及幅值變化趨勢，并用多種顏色來指示放電的嚴(yán)重程度。

局放監(jiān)測示意圖

4）巡檢功能

A.自動巡檢

自動巡檢是巡檢機(jī)器人按照預(yù)設(shè)規(guī)劃路徑自動巡視方式，自動巡檢的模式主要有：例行巡檢、特殊巡檢等，各種模式支持互相切換。機(jī)器人搭載高清攝像機(jī)、高靈敏紅外熱成像儀、拾音器等多種檢測設(shè)備，按照既定的規(guī)則完成區(qū)內(nèi)各處的設(shè)備和儀表進(jìn)行可見光拍照、表計讀數(shù)、紅外測溫及環(huán)境監(jiān)測等巡檢活動將巡檢數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)骄C合管理平臺保存，生成檢測分析報告。

B.人工遙控巡檢

除巡檢機(jī)器人自動巡檢外，還可以通過人工遙控巡檢的方式對機(jī)器人進(jìn)行實時遙控。該項應(yīng)用模式適用于運(yùn)維人員以及管理單位需要對某類設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行鎖定與監(jiān)測，尤其對于在機(jī)器人自主巡檢過程中如檢測到設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)異常并向運(yùn)維人員告警時，運(yùn)維人員可以在時間使用管理后臺的人工遙控界面或是遙控手柄，操控機(jī)器人快速到達(dá)異常設(shè)備位置，及時對異常設(shè)備進(jìn)行查看并核實報警信息，以便迅速制定響應(yīng)策略。

5）實時監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測報警功能

巡檢機(jī)器人采集的現(xiàn)場實時可見光視頻、熱成像視頻和現(xiàn)場實時音頻等信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器存儲到磁盤陣列中，并且通過信息的轉(zhuǎn)發(fā)再下發(fā)到各客戶端，在后臺管理界面中呈現(xiàn)。

機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)攜帶溫濕度傳感器、煙霧傳感器、光照傳感器等，可以監(jiān)測變電站溫度、濕度、光照強(qiáng)度、煙霧參數(shù)等實時環(huán)境信息，并將信息反饋給系統(tǒng)后臺。同時可設(shè)置報警的限值，包括低溫、高溫報警限值，濕度報警限值，煙霧報警限值，超過限值后立即聲光報警以及在后臺中文字顯示告警，以防止由于工作人員對環(huán)境的誤判，造成生命危險。

另一方面，機(jī)器人在巡檢過程中，通過紅外熱成像與煙霧探測器，迅速判斷是否有火情，時間將火情信息傳達(dá)至后臺，聯(lián)動消防系統(tǒng)綜合判斷，迅速定位著火點，進(jìn)行消防撲救，在時間控制初起火情。

環(huán)境監(jiān)測示意圖

6）雙向語音對講

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)搭載雙向語音系統(tǒng)，機(jī)器人上安裝有應(yīng)急廣播揚(yáng)聲器和麥克。用于監(jiān)控中心和現(xiàn)場工作人員進(jìn)行雙向?qū)χv，實現(xiàn)對現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮。

7）音頻智能采集

巡檢機(jī)器人系統(tǒng)搭載有高靈敏度的聲音采集設(shè)備，并隨云臺一同轉(zhuǎn)動，定向采集變壓器等電力設(shè)備的音頻信息。系統(tǒng)采用的音頻降噪算法和聲音識別技術(shù)，減輕環(huán)境噪音干擾，增強(qiáng)音頻信息識別的準(zhǔn)確性和可靠性，同時音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后進(jìn)行存儲、播放。

8）數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報表輸出

監(jiān)控平臺具備對監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、分析、統(tǒng)計、檢索的功能。

巡檢機(jī)器人在執(zhí)行完一個任務(wù)之后都會自動生成報表，運(yùn)維人員可以在監(jiān)控平臺根據(jù)時間、巡檢類型、任務(wù)名稱等進(jìn)行檢索并查看報表。運(yùn)維人員可根據(jù)需求檢索，查看，導(dǎo)出各類表報，包括巡檢任務(wù)報表、數(shù)據(jù)報表、報警記錄報表、環(huán)境信息報表等。

9）預(yù)警功能

巡檢機(jī)器人在巡檢過程中，通過數(shù)值分析、閾值對比、趨勢分析、數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù)，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動預(yù)警。預(yù)警信息通過界面告警和聲光告警兩種方式呈現(xiàn)，及時提醒運(yùn)維人員注意。

當(dāng)后臺分析數(shù)據(jù)顯示為異常時，后臺監(jiān)控軟件界面會出現(xiàn)告警信息列表，運(yùn)維人員通過操作滾動顯示告警信息。當(dāng)系統(tǒng)存在告警信息時，系統(tǒng)通過巡檢機(jī)器人告警音頻及燈光閃爍，提醒運(yùn)維人員注意。

告警信息示意圖

10）自動充電功能

巡檢機(jī)器人采用蓄電池與充電房供電系統(tǒng)相結(jié)合的方式，保證機(jī)器人電量補(bǔ)給功能。同時，系統(tǒng)配置完善的電量分配管理措施，進(jìn)行預(yù)警電量設(shè)置、實時電量監(jiān)控及完善的自動充電控制邏輯，基本電量控制邏輯如下：

優(yōu)化的電池能量分配，可以保證機(jī)器人隨時有電進(jìn)行工作。機(jī)器人可設(shè)定電池剩余電量作為應(yīng)急備用電量。當(dāng)機(jī)器人電量充足時，可按計劃完成巡檢任務(wù)，任務(wù)完成后自動返回充電，保持電池處于滿電量狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)器人的電量達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的保護(hù)限定值時，機(jī)器人可中斷任務(wù)自動返回充電；當(dāng)機(jī)器人在低電量保護(hù)狀態(tài)時，如果發(fā)生高優(yōu)先級任務(wù)，機(jī)器人可用應(yīng)急備用電量執(zhí)行緊急任務(wù)。

11）監(jiān)控后臺功能

巡檢機(jī)器人后臺，能夠?qū)C(jī)器人巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃和修改，機(jī)器人按照預(yù)定路線，自動檢測目標(biāo)設(shè)備運(yùn)行狀況。巡檢機(jī)器人的后臺主要由實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、報表系統(tǒng)、地圖編輯、任務(wù)管理、系統(tǒng)設(shè)置和系統(tǒng)集成等組成；除了能控制機(jī)器人執(zhí)行相關(guān)巡檢任務(wù)外，還有采集、統(tǒng)計、檢索、報表、智能分析等多種功能。

12）系統(tǒng)自檢功能

為保證機(jī)器人日常工作的開展，機(jī)器人在啟動巡檢前均會進(jìn)行自檢，自檢內(nèi)容包括紅外熱成像儀、高清相機(jī)、電機(jī)、云臺、內(nèi)部存儲以及各種傳感器等，當(dāng)上述任一模塊出現(xiàn)異常時，機(jī)器人能將故障信息上傳到本地監(jiān)控后臺，此時自檢模塊界面上與發(fā)生異常的模塊對應(yīng)的狀態(tài)欄底色變成紅色，并且本地監(jiān)控后臺能進(jìn)行告警，主控室的操作人員能及時查看出現(xiàn)異常的模塊，能夠及時處理。方便運(yùn)維人員及時發(fā)現(xiàn)故障，減少處理時間，提高解決故障的效率。

13）安全運(yùn)行及自動避障

通過在巡檢機(jī)器人安裝防碰撞接觸氣墊裝置、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)構(gòu)筑三重安全保障，遇到障礙物或人員時會自動停止，人員或障礙物移走后，自動繼續(xù)完成巡檢任務(wù)。即使在對快速飛來物體碰撞后，機(jī)器人也能及時停止，并進(jìn)行系統(tǒng)安全報警并在明顯位置安裝有閃動警示燈，提醒人員注意。