变电站智能巡检机器人应用探讨

杨立民

【摘 要】 智能变电站巡检机器人适用于不同电压等级的变电站，可以完成设备维护，控制，红外测温，抄表等变电站运行维护工作，减轻了运维人员的工作负荷，提高了传统运维的效率。探讨了多站点智能巡检机器人应用系统关键技术，包括多站点智能巡检机器人的网络架构，组网方式，无线通信，网络安全等，旨在推广变电站智能巡检机器人的应用。

【关键词】 变电站 智能巡检 巡检机器人 机器人应用

智能变电站巡检机器人主要用于室外变电站，也可以用于转换站，以下统称为变电站。它可以执行红外温度测量，仪表读数，执行机构识别以及站点变电站设备状态的相应的预警，同时还提供数据后台功能，如实时数据加载，分析，信息显示和自动报告生成。智能变电站巡检机器人具有高效巡检，可在雨天，雪天等恶劣条件下巡检等优点，有效地保障了变电站设备稳定运行，是未来变电站运行和维护智能技术发展的相应关键领域之一。

1 变电站智能巡检机器人应用系统架构

用于多个变电站的相应智能巡检机器人应用系统架构主要包括车载系统、本地控制系统、远程控制系统三部分。车载子系统所覆盖的相应网络设备包括：激光雷达，红外摄像机，视频服务器、高分辨率摄像机。使用工业级无线AP连接到本地监视端的无线AP。作为运维人员可以在工作站上操作和控制智能巡检机器人的终端，工作站上安装了本地控制终端，并在整个检查区域构建完整的无线网络，以实现控制终端与车载系统之间的双向数据交互。同时，本地控制终端通过硬件防火墙和专用网络连接到运行维护站进行远程控制终端。

2 智能巡检机器人无线网络方案

变电站的无线网络设置应根据巡检区域的大小覆盖一个或多个无线接入点：在正常情况下，为确保良好的无线网络覆盖，110 kV、220 kV、500KV变电可以采用1个无线接入点，电压等级为1000 kV的相应变电站建议用2个无线接入点，确保变电站的相应无线网络没有死角、完整覆盖。同时，工业级无线访问点作为客户端连接到智能控制机器人上，该客户端连接到变电站的无线访问点，并且机器人上的网络设备通过客户端连接到站点上的无线网络。此外，当巡检区域中有多个接入点时，无缝漫游功能可以使多个接入点组合成一个无线网络。此时，机器人可以移动到任何地方而无需切换网络。无线接入点安装在室外，并通过光纤连接到主控制室中的客户端。通常变电站中的无线接入点位于巡检区域的中心，当巡检区域过大或网络受到明显阻断时必须放置两个接入点时，可以将区域平均可分为两个区域，然后将无线接入点定位在每个区域的中心，以实现良好的覆盖率。

3 智能巡检机器人集群控制网络设计

本地控制终端通过硬件防火墙和专用网络连接到运维站远程控制后台，后者提供了一种通过浏览器访问的方法，变电站操作和维护人员可以使用浏览器集中查看来自远程监视后台的相应一个或多个站点的相应数据。当多个站台的本地控制终端同时连接到同一个运维站时，网络连接采用星型连接，运维站统一控制每个站台的智能巡检机器人。

4 智能巡检机器人应用系统通信数据

智能巡检机器人应用系统具有三层网络结构。其中车载终端和本地控制终端使用Suro-OS通信协议实时进行分布式数据交互。运维站集中管理后台使用通用的WebService协议和标准IEC618_50协议进行数据交互，便于与PMIS，安全监督，消防和其他支持标准协议的第三方系统进行数据交互。系统传输数据内容包括：

实时数据：包括机器人实时运行状态，巡检数据和图像信息，实时远程控制指令和其他流媒体数据，如压缩H264高清视频流，红外MPEG4热成像视频等。

事务数据：不需要很高的相应实时性，包括发布任务和下载报告等数据。

交易指令和应答数据：包括组织和发布任务，暂停和取消任务，上传巡检报告等。

5 智能巡检机器人应用网络安全防护

由于智能电网的信息安全非常重要，并且由于智能巡检机器人使用无线网络连接，因此无法完全关闭网络上的传输并实现物理隔离。基于此，必须专门设计机器人应用网络安全系统，以确保即使在最坏的情况下，机器人系统仍然可以在保证绝对的网络安全。车载、本地控制端的无线访问点都使用WPA2安全模式来增强无线网络的相应安全性。本地控制端使用的路由器具有内置的高性能防火墙，该防火墙提供了多种攻击防范技术，包括防止ARP欺骗攻击等，可以防止大多数网络攻击。本地控制端和远程集中控制端通过硬件防火墙和专用网连接。此外，嵌入式子系统与本地管理背景之间的交互将通过软件防火墙防护，该软件防火墙通过Suro-OS-RT专有协议来隔离不符合通信协议的相应数据包，即使攻击者可以更改MAC地址或IP地址也无法通过防火墙对其进行验证。本地控制端和服务站后台通过硬件防火墙连接，以进一步确保网络通信的安全性。当智能巡检机器人的网络交互异常时，本地控制端和远程集中控制端会同时弹出窗口并发出警报，提醒运维人员检查网络连接的质量。

结 语

综上所述，随着人工智能技术的发展和应用，机器人巡检已成为电网智能化发展的重要方向。未来机器人将在电网运行维护中发挥不可或缺的相應作用。但是目前在变电站中智能巡检机器人的实际使用中仍然存在各种软件和硬件问题。通过在实际应用中的不断归纳和研究智能巡检机器人的网络架构、网络安全、通信安全、导航设计等软硬件问题可以提高机器人在困难条件下的自适应能力，提高其自主工作的稳定性、准确性，推动变电站运行和维护智能化发展。

【参考文献】

[1] 王奎， 郑志勇， 潘飞. 变电站智能巡检机器人的应用[J]. 科技与创新.

[2] 张志飞. 变电站机器人智能巡检系统应用研究[D]. 华北电力大学.

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