智能轨道型电力巡检机器人系统 设计方案

　1、项目背景

　　1.1传统的人工巡检难以适应发展要求

　　目前电力公司对于所管辖的配电房、开关室，例行巡检每月1次，红外测温巡测每月1次，全部依赖于人工巡视作业。在高负荷期间和有特殊保供电要求时，须增加巡检频次。

　　随着近年来电网飞速发展，生产人员不足和巡检工作量增加之间的矛盾日益突出，而运维一体化等工作在扩展业务范围的同时也给变电运维工作提出了更高的要求，在这样的形势下，传统的“人工巡检、手动记录”的巡检作业方式难以适应电力系统精益化、集约化的发展要求。

　　1.2 电力巡检机器人的研究意义重大

　　电力安全巡检工作对保障电力安全生产至关重要。除人工巡检以外，目前变电站/配电房内通常采用数量有限的固定传感器及固定监控摄像头进行监测，很难全面的、准确的、实时的检测并获得设备的运行状态。变电站/配电房需检测变压器与高低压开关的运行状态及仪表面板读数，检测信息多。

　　通过智能轨道巡检机器人的应用，对减少工作量、提高操作维护效率和设备异常应急处理速度有明显的效果，主要体现在以下二个方面：一是大大降低操作维护人员工作台的强度。二是缩短应急响应时间。使用机器人检测系统后，可为操作维护人员提供远程视频，缩短处理时间。

　　智能轨道巡检机器人可在设备运转期间对设备进行多方位、多功能监测并做出及时预警，对保障电力设备正常运转，提高设备巡检效率与质量、减少巡检人员数量具有重要意义。

　　2、电力轨道式智能巡检机器人系统设计

　　2.1项目目标

　　本项目实现开关柜红外测温、局放检测、柜面及保护装置信号状态指示等的自动识别，继保室保护屏柜压板状态、空开位置、装置信号灯指示以及数显仪表的自动识别读数。并且采用无缝滑环型导轨取电，实现24小时不间断巡视，也可自定义周期和设备进行特殊巡视。

　　智能轨道巡检机器人可沿轨道精确定位检测点，通过搭载的传感器采集设备参数、环境信息，实现视频监控、仪表的智能读表以及信息传输等功能，代替人工巡检方式，提高巡检效率和安全性，达到“自动化减人”的目的。

　　2.2 总体思路与技术路线

　　机械机构设计：通过分析行走机构通过不同曲率、不同弯曲方向轨道段的运动特性，获取行走机构与轨道的几何约束关系，建立行走机构与多种弯曲形式的轨道作用机理模型、轮—槽传动模型。

　　巡检控制系统设计：通过对电力内的环境需求进行分析，确定待检测的环境信息，如温度、湿度和气体含量等;针对智能读表功能进行相应的图像处理算法设计;设计实时定位系统来获取机器人实时位置。

　　2.3系统简介

　　电科恒钛智能轨道型电力巡检机器人系统，是专门针对变电站、配电房、开闭所等电力环境设计研发的智能一体化巡检方案。系统以轨道巡检机器人为核心，结合实时监控平台，数据采集服务器以及相关附件，可实现对电力环境与设备的不间断监控。

　　其中，轨道巡检机器人为采用轨道移动方式，搭载高清摄像机及红外热成像仪，实现实时监控与红外热成像诊断;集成有害气体、烟雾、光照度、温湿度等传感器以及定位装置和语音对讲系统，使用户实时掌控电力环境，并通过监控平台实现对巡检机器人的控制，数据接入、存储、统计。

　　轨道型智能巡检机器人监测系统主要由巡检机器人、运载轨道系统、通讯及电源系统、监控平台等组成。

　　(1)轨道式智能巡检机器人，包括巡检机器人本体、高清可见光视频监控模块、红外热成像模块、温湿度环境监控模块、远程对讲模块等。

　　(2)轨道系统，包括轨道本体、轨道连接件、吊装组件、固定组件和限位器等。

　　(3)监控平台，包括本地监控平台1套、远程监控平台1套。

　　(4)通讯及电源系统，包括通讯光纤收发器、电源、配电箱、动力线缆及组件等。

　　3、总体技术要求

　　序号功能简述

　　1移动高清视频监控实现配电房、开关室内实时移动可见光/高清视频监控

　　2表计识别实现电力表记的自动识别与数据统计;状态灯、开关柄位置、箱门开闭状态的识别。

　　3有毒、可燃气体检测可以实时监测甲烷、一氧化碳、硫化氢、氧气等气体浓度和烟雾，当浓度不在安全范围内时在本地和远程中心管理平台进行声光报警。

　　4照明状态识别室内渗水识别发现;室内照明设备工作状态识别;

　　5红外热成像监测采用红外热成像监测通过整个室内进行扫描式测温，全面掌握设备温度情况。自动巡检过程中，自动发现温度超限节点和区域，依照行业规范对巡检设备进行温度检测，对缺陷或故障进行自动分析判断，并预警。

　　6关键点精确测温实现对母线接头等关键点定点测温

　　7缺陷定点跟踪测温实现对点或对区域热缺陷进行定时定点巡检，采集数据

　　8环境检测实现对室内的温度、湿度、漏水、环境噪音、设备工作噪音等环境信息的监测

　　9语音对讲定期检修或施工的伴护功能

　　4、技术参数

　　4.1环形轨道机器人 技术参数

　　性 能参数性 能参数

　　最大载重28kg升降范围

　　标配2m(1~2m可选)

　　工作温度-10°C～+55°C / ≤90%

　　输入/输出电压/功率AC220V/DC24V、50Hz/120W

　　巡检轨迹巡轨道曲线运行

　　行走速度水平：10～15m/min

　　垂直：0.9～3.6m/min

　　云台最大载重20kg转弯半径<=0.5M

　　供电方式拖链保护式供电定位方式步进电机编码器定位

　　通信方式PLC电力线载波通讯通信带宽RJ45网线接口、10m/100m

　　升降云台结构无缝滑轨式供电预置位数量0-255

　　主机外形尺寸/重量长70CM×宽35CM×高20CM/23KG升降云台外形尺寸/重量长50CM×宽40CM×25CM

　　6～9KG

　　HT-TSX-600-CR/DM-10

　　环形轨道机器人

　　4.2直线轨道机器人 技术参数

　　性 能参数性 能参数

　　最大载重28kg升降范围

　　标配2m(1~2m可选)

　　工作温度-10°C～+55°C / ≤90%

　　输入/输出电压/功率AC220V/DC24V、50Hz/120W

　　巡检轨迹巡轨道直线运行

　　水平移动速度10～15m/min

　　云台最大载重20kg垂直升降速度0.9～3.6m/min

　　供电方式拖链保护式供电定位方式步进电机编码器定位

　　通信方式PLC电力线载波通讯通信带宽RJ45网线接口、10m/100m

　　升降云台结构交叉套叠式预置位数量0-255

　　主机外形尺寸/重量长70CM×宽40CM×高45CM/23KG升降云台外形尺寸/重量长26CM×宽26CM×30CM

　　6～9KG

　　HT-TSX-600-SL/X-10

　　直线式轨道机器人

　　5、结论

　　智能巡检机器人是促进电网智能化的创新手段。变电站检测中遇到的紧急、困难、危险、重复性工作，由变电站智能检测机器人代替人工完成。巡检机器人可携带红外热像仪、可见光CCD等相关变电所设备检测装置，在各种气候条件下巡检，按照固定的路线，自动识别电力设备内部的热缺陷、外部的机械或电气问题(如异物、损伤、发热等)。为操作员提供诊断电源。设备运行中的隐患和故障前兆数据。通过人机界面，生成设备的历史温度曲线，提高设备运行状态的可预测性，为基于状态的维修或状态评估提供有效的数据支持，从而减少事故的发生;不断探索声监控的实际应用。存储诊断系统;不断深化和推广基于应用机器人的运行维护管理模式，有效提升核心管理水平。