变电站机器人智能巡检系统设计及应用

3 巡检应用问题分析与解决措施

在变电站进行机器人巡检调试过程中，发现尚有待解决的技术问题，例如机器人运行中受外物干扰出轨、无线信号连接不稳定、表计读取准确率不够、机器人行走转弯卡涩等。

3.1 机器人巡检中出轨

机器人巡检过程中，受到外部干扰，例如人员围观时，发生机器人脱离巡检路线问题，经分析导航计算机记录的传感器、通信等数据，发现机器人里程计的输出数据在出现异常时刻偶发一次跳变，由于跳变数值大于40 m，恰好达到下个转弯点设定坐标，造成程序误判使得机器人误认为已到达转弯点并执行转弯动作。此后随着机器人移动，里程数据仍按照跳变后的数值继续累加，导致转弯后机器人继续前行的问题。

解决措施如下：(1)在车体控制板和导航计算机增加里程数据跳变判别和异常情况下处理数据程序，当里程数据变化量大于设定应用变化量时，车体控制板滤除异常数据，导航计算机按照前一帧正常数据累加预测值替代异常数据;(2)将迭代最近点算法用于巡检机器人的前期地图拼接和导航过程中的机器人定位，该算法具有逻辑简单、精度较高、易实现、自身具有稳定性和鲁棒性的特点。采用以上措施后，机器人运行中的抗干扰能力大大增强，实现了任意角度折线路径的行走。

3.2 无线通信不稳定

机器人运行调试初期，存在部分巡检路段后台显示画面卡涩、数据回传速度降低等现象。经现场观察和分析，发现原因是该路段处于定向接收天线覆盖的死角，接收通信信号太弱，造成后台画面停顿，数据回传速度降低。

通过更换大功率、大发射角天线，并且调整信号增益、信号频率、通信模式等参数，大大改善了通信质量，确保了机器人正常运行。

3.3 表计读取不准确

巡检任务中有较多的SF6压力表需要识别读取，但机器人对此类仪表的识别准确率较低，经分析发现是由于该变电站内安装的SF6压力表的指针细小，指针下半部为白色，上半部为黑色，而表盘刻度也为黑色，造成了仪表识别软件难以区分指针和刻度，从而使得判读不准确。

经过对站内全部SF6压力表样本的大量采集，重新优化仪表识别软件的指针读取算法，在后续的巡检任务中，机器人SF6压力表计识别准确率大大提升。

3.4 行走转弯卡涩

机器人在原地转向过程中，出现个别车轮悬空，转弯动作卡涩现象。经过现场观察和分析，原因是巡检现场路面不平整，机器人安装的是实心轮胎，轮胎弹性小，造成原地转弯中个别车轮悬空。由于机器人原地转弯是依靠4个轮子同时驱动完成的，车轮悬空造成转弯动力不足，产生转弯卡涩。

通过将实心轮胎更换为弹性较好的充气轮胎，大大减小了路面不平造成的个别车轮悬空几率，在后续巡检过程中未曾出现此类问题。

4 结语

变电站机器人智能巡检是电力巡检模式发展的重要方向，实际应用中仍存在不少技术瓶颈。本文研发了一套变电站机器人智能巡检系统，从机器人本体、充电系统、无线传输系统、本地监控后台和环境适应性等方面介绍了巡检系统设计方案和各组成部分的关键技术。该巡检系统具有部署快速、适应性强、采集数据准确、定位精度高、超声防撞等显著优点，各项关键性能指标均满足变电站智能巡检任务需求。

从现场勘查、设备安装、巡检规划和巡检应用等方面介绍了变电站机器人巡检工程实施步骤，通过在电网220 kV、500 kV变电站实际巡检，指出了机器人巡检调试过程中发现的问题，并进行分析解决，在后续巡检应用中较好地完成了各类巡检任务，取得了显著效果，研发的巡检系统具有良好的推广应用前景。

作者：彭向阳 , 金亮 , 王柯 , 钱金菊 , 岳卫兵

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