智能巡检机器人(室内轨道)解决方案

室内轨道型智能巡检机器人系统
设计方案
目录
1 项目概述 (1)
1.1项目简介 (1)
1.2系统简介 (1)
1.3系统设计目标 (1)
1.4项目背景 (2)
2 主要技术方案 (4)
2.1总体技术要求 (4)
2.2系统的特点和优势 (5)
2.3机器人自检 (9)
2.4机器人电磁兼容 (9)
2.5监控平台系统 (9)
2.6机器人工作模式 (11)
3 主要分系统技术参数 (13)
3.1机器人本体 (13)
3.2轨道系统 (14)
3.3供电及通讯方式 (14)
3.4局放检测 (14)
1 项目概述
1.1项目简介
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全自动识别，继保室保护屏柜压板状态、空开位置、电流端子状态、装置信号灯指示以及数显仪表的全自动识别读数。

并且采用导轨滑触式供电方式，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。

1.2系统简介
智能巡检监测机器人系统（含本地、远程监控平台）。

主要包括：
（1）轨道式智能巡检机器人 1 套，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、局放监测模块、温湿度环境监控模块、远程对讲
模块等。

（2）轨道系统 1 套，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 2 套，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 1 套，包括通讯光纤收发器、电源、配电箱、动力线
缆及组件等。

1.3系统设计目标
本项目的实施将提高配电房、开关室、继保室的检修、维护效率，提高设
备健康水平和运维的智能化，增加电网运行可靠性，同时保障运维人员安全，
降低人工运维成本。

1.4项目背景
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”的巡视作业方式难以适应电力系统精益化、集约化的发展要求。

目前传统的配电房、开关室巡检方法，主要依靠人工及少量环境监控器实现。

但是由于配电房、开关室数量多，范围广，封闭性强，通讯不便，一旦出现突发事故，将对巡检人员的人身安全造成极大威胁。

此外，常用的固定式监控系统存在着一定范围的视觉盲点, 人工巡检配合
少量环境监控器监控的方式容易因监测不到位而造成部分设备缺陷或异常发展，甚至引发设备障碍和故障，影响电网安全供电。

相对于人工巡检，智能巡检机器人具有可全天候运行和对恶劣环境的适应性更强的优势。

根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动完成例行巡检任务，根据报警级别、事项来源等分类存储并实现智能告警，有效的减轻运维人员工作量，提高巡检效率。

人工巡检的手段较为单一，且受制于天气、环境等因素，由于人员技能水平存在差异，巡检不到位而造成缺陷或异常发展形成障碍和事故的情况难以避免，人工巡检作业的质量难以保障。

智能巡检监测机器人自身具有高清视频、红外热图像和声音采集等功能，工作人员通过对信息进行综合分析得出稳定可靠的巡视结论，判断出设备是否安全。

当发现配电房、开关室内的设备有异常情况，工作人员可在第一时间查清问题原因，并采取相应措施。

我国目前正从劳动密集型向现代化制造业方向发展，振兴制造业、实现工业化是我国经济发展的重要任务。

从工业发展历程看，生产手段必然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变革。

随着国民经济的快速发展以及生产技术的
不断进步和劳动力成本的不断上升，如何进一步提高生产率、提高产品质量、降低劳动强度、改善劳动条件已经成为企业不得不考虑的问题。

2012 年 4 月，国家科技部针对机器人领域发布了《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》。

“十二五”期间，国家将重点培育发展服务机器人、公共安全机器人、人工业务替代机器人等任务。

2013 年7 月，国家电网公司发布了《关于印发智能机器人巡检推广应用工作方案的通知》，在公司系统内全面推进智能巡检机器人应用，通过技术和管理上持续的深化，实施设备远程巡检，提升设备状态管控能力，降低运维人员巡视工作量，提高运检质量和效益。

2015～2016 年，国家电网公司陆续发布了《国家电网公司智能运检技术发展规划》、《关于印发国家电网公司输变电智能化领域行动计划顶层设计的通知》和《国家电网公司“十三五”智能运检技术发展方向研究任务分工及实施计划》，力在推进大数据、物互联和移动互联等新技术在输变电智能化领域的应用，并明确提出了配电房、开关室智能巡检技术的实施计划和方向。

因此，本项目的实施符合国家和国家电网公司政策导向，是对国家企业整体规划的践行。

综上分析，面对电力线路的立体化发展趋势，传统粗放式的运维模式将面临诸多挑战，亟需建立新的立体化智能运维技术体系，提变电设备运维安全性和效益。

2主要技术方案
2.1总体技术要求
室内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。

室内巡检机器人系统功能表
2.2系统的特点和优势
●视觉导航技术，自动识别所有表计
传统的机器人巡检是通过大量的预置位设置工作来定位所有的监测目标，需要大量的运维工作才能保证整个系统的有效运行。

本系统采用的视觉导航技术，只要系统采用模糊识别算法对现场典型设备进行学习，在实施过程中内自动识别所有的设备，自动定位需要检测的目标，极大的提高系统运行效率。

●无线充电技术
巡检机器人重复定位精度±2mm，运行平顺无卡滞。

24 小时连续不间断运行，无需充电等待。

●有线通讯技术，符合电网信息安全要求
采用有线通讯方式，数据可直接接入电网公司运维管理系统，不存在因采用无线网络通讯导致的信息安全问题。

●柜内局部放电监测技术
系统使用机械臂式局放检测仪检测所有开关柜、配电柜内部放电现象，结合机器人在垂直方向2 米的行程以及局放机械臂在水平方向0.25 米的行程，可实现开关柜、配电柜全方位的局部放电监测。

局放检测方式：TEV+超声组合。

●3D 扫描技术、室内设备全方位监测
系统采用三维扫描仪用来侦测并分析配电房、开关室中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。

采用搜集到的数据进行三维重建计算，在智能巡检机器人系统中创建实际物体的数字模型。

系统采用这些模型数据进行导航、识别、设备定位。

系统采用这些数据同时完成室内设备的设备锈蚀、形变检测、土建环境状态识别。

●AR 实景监测技术应用
运维人员模拟现场实际场景实时观测室内所有设备的运行状态。

可随着运维人员的身体动作，查看分析任意设备的工作状态，表计读数。

系统同时可在所有检测对象上进行注释及标记，辅助运维人员巡视。

系统同时完成柜内设备温度工作状实景实时监测。

●智慧巡检技术
系统保证每天一次的全面巡检任务，同时会自动根据巡检结果调整其他巡检任务，自动调整设备的巡检频率。

例如：某块表计读数数值变化较大，系统自动增加该表计的监测次数，而对于长期不变的表计自动减少监测次数。

对于工作状态异常设备，系统自动增加巡检频率，有效的提高的系统的巡检效率。

●室内工作环境自动监测
智能机器人自身携带的环境监测模块、高灵敏度拾音器，具备监测配电房、
开关室中 O
3、CO、CO
2
、温度、湿度、烟雾、环境噪音、设备工作噪音等环境信息。

●语音对讲现场指挥功能
智能巡检机器人系统搭载双向语音系统，安装有应急广播扬声器和监听麦克。

用于监控中心和巡视人员进行双向对讲，实现对现场的远程监控指挥。

●异常预警及联动告警处置
根据配电房、开关室的运行情况，按不同等级可发生报警：机器人本地声光预警、监控中心声光预警。

当出现环境气体达到报警参数、火情、积水异常，巡检点设备发生异常，地
质变化、通讯系统故障、机器人掉线 30 分钟等异常情况时，系统都应进行报警。

当工作人员确认报警信息后，系统可以解除相关报警。

●火灾检测及应急处理
通过巡检机器人人体搭载的高清视频设备检测配电房、开关室内部异常光源、烟雾情况；红外设备识别火源，对配电房、开关室设备明火及设备内部异常温度
进行检测，及时识别疑似火灾位置，由平台专家系统分析是否有着火点，是否需要联动消防系统；确认着火点后，发送火灾告警至本地监控平台，同时巡检机器人应驶离到安全距离（机器人承受最高温度）以外观察。

配合气体检测设备，对配电房、开关室内部有害气体进行检测，为人员进入管廊内部进行消防或其他作业提供参考。

●360°高清视频巡检
巡检机器人安装的360°连续转动球型云台，实现全方位巡检监控。

（1）移动高清视频监控：1080P 高清可见光相机，可实现配电房、开关室内实时移动视频监控。

机器人同时搭载的高亮红外探照灯补光，以实现有效照明。

（2）系统完成如下表计的识别：
●电压表、电流表等表计指示；
●SF6 气体压力等表计指示；
●开关、接地刀闸、贮能状态等机械位置及电气指示检测；
●状态指示灯自动识别；
●空开状态识别；
●旋钮开关位置识别；
●保护压板位置判断；
●运行人员远程操作机器人监督现场人员操作及施工
（3）地质沉降：巡检机器人采用预置点标定与视频识别相结合的方法，对配电房、开关室的基建变形、地质变化、结构缝错位等进行检测，有效预警可能发生的严重地质危害。

（4）设备锈蚀、变形检测：配电房、开关室设备生锈腐蚀、变形，久而久之会导致设备故障。

巡检机器人系统通过图像识别及图像对比方法，可对套管设备、紧固件进行精确定位、拍照，结合人工确认，实现锈蚀、变形分析，提前预警，一定程度上防止故障的发生。

（5）漏水与积水识别：机器人系统可针对配电房、开关室中的土建渗水、地面
积水情况进行识别。

在正常巡检情况下，机器人对特定的渗水泄漏点进行检测；常规行进过程中，可采用扫描的方式进行渗水漏水检测。

●设备自动识别管理功能
对于系统采集的热图进行自动识别，通过图像配准的方法识别出该热图包
含的有效设备目标，保证温度监测的有效性。

●设备自动识别管理功能
对于系统采集的热图进行自动识别，通过图像配准的方法识别出该热图包
含的有效设备目标，保证温度监测的有效性。

●详细设备工作状态管理功能
建立所有设备以及设备部件的管理体系，在自动巡检的同时对本红外热像仪巡视范围内的所有设备部件进行温度分析记录。

在报警的时候可以详细到具体设备故障部位。

●防误报识别功能
所有的温度测量都基于有效的设备识别，根据巡查策略可以只测量标记过的设备，对于外界的干扰热源自动剔除，有效的防止了误报警的产生。

●自动生成报表功能
系统软件可自动生成单幅红外图像的设备工作温度分析报表或综合报表，系统可自动记录每次测温时的温度值，并生成温度报表，以反应该设备在某一时间段内的温度变化情况。

●自动巡航功能
系统提供多种方式的自动巡检计划和方案，实现完全自动化运行，实现每天多次的对设备工作状态的巡检、自动预警、自动输出报表等功能。

减少了人员到现场巡视次数，提高运行人员工作效率，有效降低了运行人员的工作强度。

●自动预警功能、短信报警
在系统巡航过程中，如发现目标设备温度异常自动报警，报警信息有文字信息和声音信息，提示运行人员具体的报警位置状况信息，以便跟踪故障点，确认告警情况并排除故障。

系统可设置将配电室、开关室内设备工作状态以短信方式发送到运维人员
手机中，提高系统报警的有效性和实时性。