一、需求分析

我國是用電大國，配電房數量多、分布廣，內部儀表、開關等，更是種類繁多、數量龐雜，巡檢工作任務繁重。傳統巡檢主要由人工完成，并通過固定監(jiān)控設備和手持式檢測設備進行輔助巡檢，問題非常突出：

1. 工作量大

配電房、繼保室、IDC、開關室等數量巨大，巡檢內容多、場景復雜，人工巡檢難以按要求全時覆蓋。

2. 反應滯后

配電房、繼保室、IDC（數據中心）、開關室等屬于高危場所，人員難以實時值守，往往是出現異常情況時，業(yè)務人員才能發(fā)現和做出響應，因反應相對滯后有時還會釀成事故。

3. 信息分散

傳統監(jiān)控設備不是基于網絡平臺，信息不能共享，更不能進行數據轉換和綜合分析，對設備運行狀態(tài)和環(huán)境進行智能監(jiān)管，只是對設備狀態(tài)進行視頻監(jiān)控，信息不能集成。

4. 隱患較多

人員對現場環(huán)境感知度差，對于有毒有害氣體、部分輻射可能無法感知，但可能對人體造成重大影響，安全隱患較多。容易受到個人經驗和情緒、主觀意識的影響；頻率低，間隔長，設備發(fā)生故障不能及時被發(fā)現；人工獲取的數據難以形成完整報表和統計。

二、6kV配電室智能巡檢機器人組成

6kV配電室智能巡檢機器人主要由智能巡檢機器人、軌道、掛載設備、通信系統和遠程監(jiān)控軟件組成。

• 智能巡檢機器人：是整個系統的核心部分，本體搭載多種傳感器，如 360° 雙光云臺、紅外熱像儀、超聲傳感器、氣體傳感器、環(huán)境監(jiān)測等。前端為帶伸縮可見光攝像機，可監(jiān)測配電柜設備狀態(tài)，后端的紅外熱像儀能檢測設備溫度信息。

• 軌道：采用十字型高強度鋁合金型材，表面經陽極氧化處理，具備高抗腐蝕和較強的耐磨損性能。通過專用吊裝結構懸掛于配電室頂部，為機器人提供運行路徑。

• 掛載設備：豐富多樣，可根據實際需求進行配置。例如，可搭載各種傳感設備，如局放監(jiān)測、溫濕度傳感器、紅外熱成像、氣體檢測、監(jiān)控球機等多種前端設備，從多個角度對機房設備進行整體性掃描式溫度局放采集。

• 通信系統：在配電室部署無線通訊設備，機器人與基站之間通過無線網絡通訊，在基站與后臺監(jiān)控平臺敷設光纜，確保數據傳輸穩(wěn)定可靠。

• 遠程監(jiān)控軟件：是機器人任務分配的可視化智能調度平臺，主要完成機器人的集中監(jiān)控、任務配置、數據分析和報警等功能。主要包含機器人管理模塊、實時監(jiān)控模塊、任務管理模塊、巡檢結果確認模塊、巡檢結果分析模塊、用戶管理模塊、系統調試維護模塊和通訊接口模塊。

三、6kV配電室智能巡檢機器人功能多樣

6kV配電室智能巡檢機器人功能豐富，為電力巡檢提供了保障。

• 視頻監(jiān)控：搭載可見光攝像機通過機器人移動，對配電室內各類設施運行狀態(tài)進行高清視頻監(jiān)控。云臺為高速高精度云臺，旋轉速度為 80°/s，可迅速找到目標位置，旋轉角度水平方向為 360 度連續(xù)旋轉，垂直方向為 ±90°，確保全視野無盲區(qū)。定位精度高，能準確捕捉預置位置的圖像信息。可見光攝像機采用 200 萬像素 CCD 成像單元，在實現大范圍監(jiān)控的同時，還能獲得高清的畫質，有利于實現機器人的智能識別功能。

• 紅外測溫：利用自身攜帶的紅外熱成像儀對室內電力設備溫度數據進行采集、分析，進而診斷出致熱型設備故障及熱缺陷，觸發(fā)相應報警。巡檢任務執(zhí)行完成后會自動生成任務報表，對設備溫度進行有效的診斷。

• 局放監(jiān)測：開關柜局部放電的檢測采用瞬態(tài)地電波（TEV）檢測法，瞬態(tài)地電波（TEV）傳感器實時監(jiān)測開關柜局放信號的主要特征量，包括局放脈沖次數、脈沖幅值，通過對不同缺陷模型下的時域相位、脈沖數和測量閥值之間關系的研究，結合超高頻傳感器和脈沖電流傳感器，排除場干擾信號，對開關柜絕緣故障情況進行報警。

• 環(huán)境多要素監(jiān)測：巡檢機器人攜帶的環(huán)境監(jiān)測模塊，能夠監(jiān)測環(huán)境中的有害氣體、溫度、濕度、煙霧等環(huán)境信息。實時將采集的環(huán)境信息傳輸到控制中心，當監(jiān)測到有害氣體超標時，系統將進行報警，以提示運維人員及時處理。

• 自動避障：在智能巡檢機器人上配置超聲檢測系統，當機器人進行巡檢工作時，通過發(fā)射超聲波并對回傳的信號進行接收檢測前方是否有障礙物，如果檢測到路線上有障礙物，機器人會向監(jiān)控平臺發(fā)出尋求指令，等障礙物清除后，巡檢機器人恢復行進。

• 狀態(tài)提醒：巡檢機器人具備自主充電的功能，當電量低于 10% 時將自動找到充電基站充電；通過指示燈顯示當前機器人的工作、充電及報警等狀態(tài)信息，方便電力運維人員巡檢查看。

• 巡航控制方式設置：根據配電室實際所需頻度設置巡航方案，選擇自動或手動巡檢方式。自動是指電力運維人員提前在平臺上設置好智能巡檢機器人的巡檢時間，隨后機器人按照指令對設備進行定時巡檢；手動控制是指管理人員借助計算機利用云端，對機器人的移動進行控制，從而使機器人完成巡檢任務。

四、6kV配電室智能巡檢機器人系統架構

6kV配電室智能巡檢機器人系統管理系統采用三層架構，分為感知層、網絡層、應用層。感知層通過機器人配合分布式環(huán)境檢測設備，完成對現場設備運行及環(huán)境狀態(tài)的采集；通信層主要作用是完成對來自現場檢測設備狀態(tài)參數及工作參數的網絡傳輸，將相關數據傳輸至上層信息管理層；或者是將來自上層信息管理層的遠程控制指令傳輸至各現場控制設備或者控制節(jié)點；應用層對感知層上傳的數據進行數據分析、存儲和展示（圖形化顯示）。對數據信息的存儲、查詢，以及根據數據信息做出超限報警、遠程控制指令的下達，完成對設備的運行狀態(tài)和工作參數的實時監(jiān)測和遠程控制。

四、配電室智能巡檢機器人應用案例

1、山東某港口變電所

在山東某港口變電所，遠程智能巡視系統上線后，10 分鐘即可完成 110 余個點位的巡視，并自動出具巡檢報告。其次，掛軌式機器人具備多項巡視功能，可根據點位和周期進行自動巡視。

2、某小區(qū)配電室

在國網山東單縣某小區(qū)配電室，掛軌式機器人發(fā)揮著重要作用。可對配電室場景內的設備及其周邊環(huán)境實現自主化無人巡檢。“直流屏溫度 34.3 攝氏度、氧氣濃度 19.9%……” 機器人將配電設備狀態(tài)信息傳送至后臺主機分析處理，方便工作人員及時監(jiān)控設備狀態(tài)，保障設備安全可靠運行。它能精確運行至待測位置，完成對設備柜體號、指示燈、開關按鈕、儀表讀數、柜體內部溫度等信息的采集，大大提高了設備狀態(tài)檢測的準確性、實時性以及自動化水平。生產巡檢報告推送至配電室管理人員，管理人員可以根據巡檢報告對配電設備進行針對性巡視，解決了錯檢、漏檢等問題。

3、企業(yè)配電室

山東黃金赤峰某公司采區(qū)主豎井的 10kV 開關站，此前受人為因素影響，站內巡視存在漏檢、誤檢等情況。現在軌道式巡檢機器人投入使用后，可通過高清可見光相機進行 25 倍放大，清晰辨別柜體指示燈狀態(tài)、分合閘狀態(tài)、儀表讀數等設備運行信息。同時，通過紅外熱成像儀對設備進行紅外測溫，實現開關站電力設備致熱現場檢測與缺陷診斷。