发电厂轮式巡检机器人性能检测内容的探讨

2022-07-26庄甲东郑加能缪威桑韩志超

今日自动化 2022年6期

庄甲东，郑加能，侯杰，缪威桑，韩志超

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾 516600）

1 发电厂轮式机器人的简要概述

1.1 轮式机器人的优点概述

在当前社会发展中，人工智能是推动产业变革的核心驱动力，发电厂GIS 室的主要功能是替代传统的发电厂GIS 室开关设备，进一步将电能输送到输电线路上，是整个输配电系统的重要环节，巡检质量是确保设备安全运行的关键。在整个GIS 室的工作环境中，高危高压，设备繁多，巡检工作量大，传统巡检作业中仍然用人工巡视、手工抄录等方式，因而就会存在巡检数据不准确、不全面，以及危及人身安全的诸多隐患。此时，可以选用轮式智能巡检机器人，能够实现全天候规范可靠的智能化巡检，为用户提供高效智能的巡检解决方案。在该轮式机器人中，包含了1080P 自动补光摄像头、热成像摄像头、专业级激光雷达、超声雷达、无线充电接收装置、免维驱动轮、从而可以原地转弯、大角度爬坡、跨越障碍，防掉落，可自行准确地对巡检环境构建初始化电子地图，对巡检路线进行标记及规划。可根据人工巡检工作表进行巡检点部署，设定待识别表计的信息统计和算法训练，从而在收到自动巡检任务后，机器人完成开机自检，依据规划路径和巡检点位置信息，完成信息采集，实时上传数据替代人工，精准完成智能巡检[1]，如图1所示。

图1 巡检机器人

1.2 轮式机器人在GIS室内工作过程的内容

轮式机器人利用智能自主开发的多传感器组合导航技术，实现在复杂性、多样性环境下正常工作，精准完成巡检地图构建，自定位，自主导航，其中定位精度在10 mm 以内。

在巡检过程中，机器人能够对设备的关键位置进行温度采集，对各类表计、开关状态、油位状态进行自动拍摄和自动识别。机器人还可以对现场运维人员进行身份识别，发现运维人员穿戴以及作业的不规范行为，机器人能够自动记录、监控录像，进一步实现了智能随工。

在巡检过程中，机器人还可自主收集目标设备的音频信息，进行智能分析和比对，判断设备工作状态。当发现设备状态异常时，机器人与后台系统进行实时联动，形成警告。通知运维人员快速到达现场进行故障抢修。当运维人员遇到复杂问题时，可通过机器人与后台支持人员进行远程视频和语音对讲，实现远程作业指导与监督。

机器人本体自带检测功能，当电池电量低于设定值时，系统自动记录，备份当前的巡检任务并自主规划最优路线，最终返回充电房进行充电[2]。充电完成后继续执行未完成的巡检任务。同时，监测系统还包括微型气象采集装置，可全天候对GIS 室内的气压和温湿度进行采集、存储、统计和分析。

后台系统可根据用户巡检场景的具体环境情况，设计软件界面和定制开发功能，巡检记录。可生成定制化表格，方便用户进行数据查询以及历史溯源。后台系统具备定制巡检任务，自动下发巡检任务，远程实时遥控巡检等功能，满足用户的个性化使用习惯和功能定制化需求。

2 发电厂GIS室轮式巡检机器人在不同环境下的适应能力

2.1 低温下巡检机器人工作状态

在大多数情况下，应用在发电厂GIS 室的轮式巡检机器人需要应对低温环境。此时就需要对轮式巡检机器人进行低温环境适应性的检测和试验，进一步标定出可以适应的最低环境温度。环境适应性试验过程中，一定要严格按照相应的检测标准和要求执行，保证检测温度持续稳定，当待检测环境中的最高温度超过了轮式巡检机器人周边温度5 ℃以上时，才可以认定检测样品符合散热样品的标准。因此，根据散热样品的相关概念，结合轮式巡检机器人在发电厂GIS 室内工作中的工作环境，自身所提供动力的电机外表中的温度是否能够符合散热样品中的各项温度标准。因此，这可以通过对散热样品检测结果认定为轮式巡检机器人的检测结果[3]。

通过对大量样品检测数据中可以发现，只有在发电厂GIS 室轮式巡检机器人适应了低温环境，并且GIS 室内的温度不处于浮动状态，而处于稳定值时，该轮式巡检机器人才会开启机关，展开相应的工作。根据以上内容的分析，在对低温环境下轮式巡检机器人工作状态的检测时，最关键的是要将GIS 室轮式巡检机器人放置在低温环境中，并使用远程操作的方式开启巡检机器人的开关，进而使得该机器人开始工作，从而进一步观察该机器人在低温环境下的运行情况和具体运行状态。在检测过程中，如果没有按照相应的步骤来进行低温环境下对轮式巡检机器人的检测，就会导致巡检机器人内部箱体中出现水分，进一步降低了机器人内部结构中的温度，甚至会因而水分而导致零件出现侵蚀，而使得机器人无法正常运行。因此，在对轮式巡检机器人在低温环境下运行状态的检测中，一定要等到GIS 室内的温度处于温度状态时，才可以开启轮式巡检机器人的开关，并进行检查，在保证机器人各项性能指标稳定时，才可以进行巡检工作。而当轮式巡检机器人箱体内部温度达到检测的低温时，此时就可以观察轮式的工作状态。此时轮式巡检机器人能够像往常一样进行巡检工作，说明GIS 室内轮式巡检机器人能够适应低温环境，并准确完成相应的巡检工作。

2.2 危险环境下巡检机器人工作状态

轮式巡检机器人在发电厂GIS 室的日常工作环境中，由于GIS 装置中存在一定的SF6气体，该气体无色无味。如果泄漏后可严重威胁人员的安全和健康，甚至造成安全事故。因此，需要轮式巡检机器人对GIS 室内中的SF6气体进行检测，及时保证室内环境的安全。其中，在巡检过程中，轮式巡检机器人将运行至GIS 室的不同区域，对GIS 室的全范围进行严格的检测与分析，通过使用SF6气体传感器来实时监控工作环境中存在的SF6气体的浓度，并根据客户电厂安全标准规范设定SF6气体浓度得报警值，当检测到气体浓度超过设定值后，将有后台界面提示和声音报警。

2.3 湿热环境下巡检机器人工作状态

在对发电厂GIS 室轮式巡检机器人进行耐湿热试验过程中发现，当前的试验检测技术标准中存在一些问题，严重影响着发电厂GIS 室轮式巡检机器人在湿热环境下数据检测的准确度。其中，在当前技术标准检测中，需要发电厂GIS 室轮式巡检机器人在稳定湿热环境下工作2 h，然而在实际检测过程中，湿热环境处于浮动变化之间，而不是处于稳定的数值范围内，而且发电厂GIS 室轮式巡检机器人仍然需要工作2 h。但是在对大量湿热环境数据分析过程中，发电厂GIS室轮式巡检机器人处于何种状态时，都无法维持2 h的工作，因此进一步说明对巡检机器人在湿热环境下维持2 h 工作是不符合相应要求的。更关键的是，稳定的湿热环境和变化湿热环境之间有非常大的差别。其中，在两个湿热环境中，检测条件不同。在稳定湿热环境下，GIS 室内的温度和湿度数值是稳定不变的，一般呈现出较高温度和较高湿度，而在此种环境状态下工作，不会导致轮式巡检机器人内部箱体中出现水分。但是当处于变化的湿热环境中，温度和湿度是随时变化的，进一步导致轮式巡检机器人箱体中出现凝露情况。

2.3.1 在恒定湿热环境下对轮式巡检机器人工作状态的试验

在对发电厂GIS 室轮式巡检机器人进行恒定湿热环境下试验过程中，一定要严格按照试验标准和规范进行试验。在实验时，一定要开启发电厂GIS 室轮式巡检机器人的开关，并且在开启后，立即进行检查。只有当轮式巡检机器人的各项性能稳定并没有任何异常情况下，才能开启休眠模式，放入恒定湿热环境中进行实验。但是在进行湿热环境试验过程中，检测时间较长，远远超过了轮式巡检机器人的工作实景，因此就需要时刻保证机器人处于开启状态，避免出现机器人关机的情况，影响测量结果。在测试时，需要对环境进行适当调整，将温度控制在（40±2）℃范围内，严格控制试验时间，而湿度的范围是（93±3）%RH。当温度处于稳定值时，进行恒定湿热环境的检测工作，而试验时间为12 h。在结束湿热环境实验工作之前的1.5 h 内，需要相应工作人员通过远程控制方法来调整发电厂GIS 室轮式巡检机器人的实际工作状态，使得该机器人能够完成相应的巡检工作。

2.3.2 在交变湿热环境下对轮式巡检机器人工作状态的试验

在交变湿热状态下，对巡检机器人工作状态的试验中，需要按照12 h+12 h 循环试验方法来进行。其中，在将该轮式巡检机器人放置到工作环境之前，工作内容与之前在恒定湿热环境下的检测工作相同。最终的检测标准也相同。而交变湿热环境和恒定湿热环境检测过程中，最大的差别是，如果当温度处于25 ℃±3 K 时，此时需要提高湿度，从而达到高湿度的要求。但是当温度大于55 ℃±2 K 后，需要降低湿度，达到低湿度的要求，进而完成12 h+12 h 循环交变湿热试验过程。

3 对发电厂GIS室轮式巡检机器人运动状态检测内容的概述

3.1 对发电厂GIS室轮式巡检机器人定位系统检测

在对发电厂GIS 室轮式巡检机器人的运动功能检测过程中，最主要的检测标准是机器人的定位准确度。如果机器人定位准确度较差时，无法完成相应的巡检工作，巡检质量较差。在发电厂GIS 室内中，需要轮式巡检机器人对整个室内中的所有设备进行全方位、全领域的检测，因而实际的巡检路线存在弯曲和坡度，而在试验检测中，基本上都是直线轨道。因此，在后期检测中，需要适当增加弯道和坡底，从而保证该轮式巡检机器人能够准确定位，保证检测结果的准确度。

3.2 对发电厂GIS室轮式巡检机器人防碰撞功能试验

在对发电厂GIS 室轮式巡检机器人进行防碰撞功能试验过程中，相应的检测技术标准仅规定了一些阻碍物的性质，但是与实际检测过程中遇到的阻碍物不同，进而使得检测结果不具有准确性。因此，在后期对轮式巡检机器人检测时，需要架设一些在实际检测过程中存在的阻碍物，进而使得机器人能够准确识别出阻碍物，准确地完成巡检工作。