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随着电网规模的增大、电压品级的提高，对供电宁静可靠性要求也越发严格，变电站正常运行成为保障电力系统供电宁静的重要环节。目前中国电网主要接纳人工巡检作业方式，即接纳人工巡视、手工记录的模式对运行中的变电设备进行检查。人工巡检存在劳动强度大、事情效率低、巡检质量不稳定等缺点，恶劣气象条件对巡检人员身体也存在危害。一方面人工巡检问题和劣势不停显现，另一方面电力巡检需求还在不停释放，两方面的矛盾，让电力巡检机器人迎来了生长良机。

1.巡检系统组成

机器人巡检系统由机器人本体、充电系统、无线传输系统、本体监控后台及辅助设施组成。系统组成框图如图1所示。

系统具有以下特点：

(1)使用无轨导航方式，实现快速部署，可方便站间调配;

(2)接纳四轮独立驱动，适应于种种庞大环境，提供高清晰度红外及可见光视频图像，测温精度达0.5℃;

(3)接纳基于激光雷达和惯导组合的精确地形匹配的导航方案，定位精度到达1 cm;

(4)超声防撞，提供高可靠性宁静保障，可原地全方位运动，为巡检提供更强的易用性。

2.机器人本体

机器人本体由外形结构部件、运动控制系统、供电系统、传感器系统和导航系统组成。

1)外形结构部件

机器人外形结构设计以简洁实用、硬朗可靠为基本原则，配合良好的平面切割技术，兼顾重量、稳定性和防护品级要求;外貌接纳喷塑和阳极氧化工艺处置，具有较强的防腐性能;机器人结构大量接纳铝合金质料，重量小于100 kg。

2）运动控制系统机器人运动控制系统主要由运动控制器、电机驱动器、电机、减速器、车轮、超声波避障�？椤⑹侄？啬？椤⒆刺甘镜频茸槌�

为适应变电站户外运行需求，机器人车体选用轮式四轮驱动，在运动控制中应用PID控制及PMSM矢量控制算法进行车体控制，实现转速精确控制和转矩快速响应，保证了控制算法的成熟性和稳定性。4轮独立驱动及柔性匹配控制实现了零转弯半径，原地360°旋转，现场路径规划灵活，环境适应能力强。驱动电机使用低磁阻大扭矩驱动电机，系统调速范围宽、效率高、可靠性好，机器人最大运行速度可达1.1

m/s，可越过10 cm障碍物、爬坡能力到达25°。

3）供电系统

(1)电池选型。接纳磷酸铁锂电池供电，电池额定电压36 V，电池容量50 Ah，为满足电池充放电及储运状态下的宁静要求，电池安装在防爆、阻燃质料制作的专用电池箱内。

(2)电源管理系统设计。锂电池组电源管理系统(BMS)接纳集中式管理。BMS由主控单元(CMU)和若干个监控单元(BMU)组成。BMU检测和均衡管理电池�？榈牡缪购臀露�，并将数据传给CMU。CMU检测锂电池组的总电压、总电流及绝缘度，卖力与机器人控制系统及充电机通信，对电池组充放电进行�；�。

(3)BMS性能革新。锂电池间各个参数不行制止地存在一些微小差异，由于内阻、自放影戏响及充放电次数增多，电池间参数差异会放大，将减少锂电池寿命甚至发生电源宁静隐患。通过BMS实施均衡管理，电池组将保持较好的一致性，可延长电池寿命和降低成本，确保电池一次充电后续航能力不小于5

h，提高系统可靠性和稳定性。

4）传感器系统

(1)可见光探测�？杉馍阆窕糜谑硬焐璞竿夤酆投寥∫潜硎�，具备自动或手动对焦功效，视频分辨率达1

080

p，光学变焦倍数达30倍。接纳自动光圈设计，通过检测视频信号平均值，自动控制镜头光圈的扩大或缩小，即可在差异照度下获得尺度视频信号电平�；魅嗽铺ㄉ习沧傲饲抗釲ED照明灯和雨刷器，实现可见光夜间和雨天探测。照明灯和雨刷器由当地监控后台或远程集控后台进行控制。

(2)红外热像探测。红外热像仪的红外探测器接收物体辐射热量，把它转换成电信号，经后续放大、滤波、模数转换，CPU处置后在图像显示器上显示。在实际测温中，首先接纳高精度黑体进行标定，找出黑体温度与图像灰度值的对应关系。红外热成像仪具备自动对焦功效，可在实时影像中叠加显示温度最高点位置及温度值，红外热像仪热灵敏度优于50

mK，测温精度优于2 K。

(3)声音探测�；魅税沧坝欣┮羝骱吐罂�，可实现与监控后台双向语音对讲和现场声音收罗。同时，通过收罗运行设备的正常和异常声音，提取作声音的特征参数，建立正常和异常声音模型库。将机器人收罗的噪声数据传送到控制后台，基于音频诊断软件和模型库进行运行状态识别，判断设备异常声音，并发出警报。

现有的变电站巡检机器人自动化和智能化水平不高，部门使用用GPS定位、电磁导航或者视觉导航，本公司产物可以接纳磁导航与视觉导航相配合从而精确定位。

声音分析软件主要由信号处置、信号特征提取和信号显示等部门组成。信号处置部门包罗端点检测、分帧和加窗。端点检测用来检测输入声音信号中的有效语音身分，接纳倒谱特征法;分帧是将原始语音信号分为小段，并做帧移处置;加窗是在分帧之后使频谱平滑、防止高频泄漏。信号特征提取过程包罗FFT求取功率谱、带通滤波器组、求取对数能量、离散余弦变换和提取一阶差分MFCC系数。显示部门能够显示被测声音中各个频率的数字化信号图形。

(4)全方位智能云台。云台安装在机器人平台上方，用于承载可见光、红外以及声音传感器。云台以直流伺服电机驱动，使云台具有水平和垂直2个相互独立的旋转自由度。云台俯仰框装有红外和可见光光窗。云台运动控制核心部门接纳数字信号处置器(DSP)芯片，该芯片卖力水平和俯仰2个自由度的电机运动控制以及与接口转换�？橥ㄐ�。云台主要性能指标满足如下要求：云台预置位数量≥10

000个，垂直运动范围–30°~+90°，水平运动范围0°~+360°连续，定位精度±0.1°，水平旋转速度0.01~60°/s，垂直旋转速度0.01~30°/s。

1.2.5 导航系统

机器人依靠激光雷达、惯导、里程计综合导航，利用多传感器融合技术，得到车体定位信息，实现凭据预设路线和�？课恢米灾餍凶吆屯？抗π�。激光雷达选用SICK公司LMS511高性能室外型激光扫描雷达，丈量距离达80

m，扫描范围190°，分辨率0.166 7°，扫描频率高达25 Hz�？稍讪C30 ℃~+55

℃恶劣环境中事情。惯导可提供车体三轴姿态角(或角速率)以及加速度信息，分辨率0.05°，误差1.5°。里程计信息包罗车体当前坐标，由车体运动学模型和4轮转速位移等信息计算得到，误差在3%以内。

3. 充电系统

充电房由充电柜、充电座、无线通信设备和自动卷帘门组成。充电柜和充电座用于机器人自动对接充电，无线通信设备选用与当地监控后台相同的无线网桥和天线，天线安装在充电房的顶部。

机器人事情状态分为巡检、充电、空闲等3种。收到巡检命令后，机器人检查电池电量是否富足，富足即进入巡检状态，开始执行巡检任务，否则拒绝执行并报警。巡检完成后，机器人返回充电房�；魅嗽谘布熘惺凳奔觳獾绯氐缌�，如果电量不足则返回充电房充电，充电过程完全自动化。

4.无线传输系统

机器人通过无线网桥与当地监控后台实现双向、实时信息交互。信息交互内容包罗机器人本体状态和被检测设备图像、语音和指示性数据�；魅私幽�5.8

GHz频段高质量品级的室外专用数字无线网桥，实现长距离多路视频、音频以及数据的实时传输，最长传输距离达10

km，数传误码率≤10-6，数传时延≤20 ms，图传时延≤300

ms，由于此频段的无线网桥无需申请无线执照，比其他有线网络设备更方便部署�；魅送ü尴咄沤邮占嗫睾筇ǖ目刂浦噶�，进行云台转动、设备检测、车体运动和自动充电，并检测机器人状态和种种预警、告警信息并进行上报。在通信中断、接收的报文内容异常等情况下，图像、语音、数据不丢失，同时系统将发出告警信息，并在通信恢复后自动续传。

5. 当地监控后台

当地监控后台由计算机、无线通信设备、监控分析软件和数据库等组成�；魅擞爰嗫睾筇ㄍü尴呔钟蛲�，接纳TCP/IP协议进行数据交互，传输内容如图5所示。监控后台软件接纳C++语言开发，基于.NET架构，可以在Windows的各个版本操作系统跨平台运行，软件组成

(1)实时监控�？槁袅觳旎魅嗽诵泄讨械耐枷裥畔ⅰ⒊堤遄刺畔ⅰ⒊堤逍薪畔ⅰ⒌绯刈刺畔ⅰ⒀布煜殖∑笮畔ⅰ⒀布烊挝裥畔⒌�。

(2)任务规划�？榉治小⑻匮踩挝窆婊鸵？匮布�3种模式，可随时进行任务模式的切换。凭据变电站巡检需求，例行任务规划可提前生成若干巡检任务，每天定期巡检;特巡任务规划可实时生成临时巡检任务，执行特殊巡检任务。

(3)远程�？啬？榭梢允凳币？鼗魅说焦娑ㄋ谧龉娑ㄐ卸�。该�？榭赏ü直刂圃铺ǚ轿缓透┭�，控制车体速度和偏向。

(4)配置中心�？榘奚璞概渲谩⒌赝寂渲煤突九渲�3个子界面。设备配置界面包罗红外配置、可见光配置、车体配置和云台配置。

(5)历史查询和数据分析�？榭墒迪挚杉馔枷瘛⒑焱馔枷瘛⑸艏氨砑贫潦⑸璞肝恢米刺⒆⒂蜕璞赣臀坏刃畔⒌拇娲ⅰ⒄锒虾筒檠�。

6.环境适应性

机器人凭据全国各地域变电站极端环境气候设计，针对狂风大雨、湿热、高海拔、寒冷等恶劣气候条件，变电站强电场、强磁场环境，通过“三防”设计、防风设计、电磁兼容性、抗震设计以及温度适应性等设计，确�；魅嗽诓钜炱蛱跫潞憔每煽俊⒛参榷ㄔ诵�。

1)  “三防”设计

机器人外壳接纳静电喷涂工艺，具有防腐蚀、防水、防氧化三防功效，机器人内部传感、控制均接纳�？榛杓�，尺度化生产�；魅私幽梢惶寤峁股杓�，具有防水、防尘功效。整机满足GB 4208中IP54的设计要求，最大涉水深度大于10 cm。

2)  防风设计

机器人接纳四轮驱动底盘结构，设备重心低，有利于机器人在地面上稳定运行�；魅吮咎褰峁菇舸丈杓坪兔芊庑愿�，具备反抗10级风能力。

3)  电磁兼容设计

机器人电子元器件，电源、通信等�？榻幽善帘巍⒏衾氪χ�，要害信号通过阻抗匹配设计、各设备�？榻幽傻鹊缡乒驳厣杓�，输入输出接口的滤波和�；ど杓频燃际跞繁８髂？榈男藕磐暾浴⒛埠涂煽啃�。

4）防振动设计

机器人在变电站巡检过程中，由于受路面环境的影响，不行制止地会有一定水平的振动，针对可能泛起的牢固螺丝松动、部件断裂等问题，接纳以下防振措施：(1)对所有紧固件增加弹垫、齿形垫圈、涂加螺纹胶及接纳防松螺母等设计提高螺栓螺钉紧固效果及紧固强度;(2)对部件断裂部门优化设计提高部件强度;(3)增加防护套、减振弹簧等措施，减缓外力对管路连接部位的作用。

5） 温度适应性设计

为保证在炎热或寒冷环境下正常事情和恒久蕴藏，机器人所有部件和元器件均选用宽温度范围的工业级产物;在云台护罩内安装排热风扇和加温板，可自动对护罩内环境进行排热或加温，有利于护罩内可见光相机和红外探测器在差异温度环境下正常事情�；魅耸虑榛肪澄露任C25

℃~+55 ℃，存储环境温度为–30 ℃~+65 ℃，事情和存储环境相对湿度为5%~95%(无冷凝水)。

凯时官网登录入口科技机器人分为三类：轮式电力巡检机器人、轨道电力巡检机器人、履带式电力巡检机器人。

轨道智能巡检机器人：室内导轨型智能巡检机器人系统实现开关柜红外测温、局放检测、柜面及�；ぷ爸眯藕抛刺甘镜鹊娜远侗�，继保室�；て凉裱拱遄刺⒖湛恢谩⒌缌鞫俗幼刺⒆爸眯藕诺浦甘疽约笆砸潜淼娜远侗鸲潦�。系统接纳导轨滑触式供电方式，实现24小时不间断巡视，也可自界说周期和设备进行特殊巡视。

轮式智能巡检机器人：专为庞大环境下的巡检事情而设计的，其基本功效为移动监测平台，属于监测技术与机器人技术相融合的新型监测设备，可以适应规模较大的作业园地，同时也兼顾空间较小机柜过道巡检任务。

履带式电力巡检机器人：凭据牢固路线行驶，视觉检测识别工业上、生产线上的种种仪表的参数变化并判断是否处于正常事情状态；检测生产线各阀门、通风口的开闭状态及是否存在跑冒滴漏情况；检测生产线区域是否存在气体泄漏，即有毒有害气体的浓度；还可以检测空气湿度、事情噪音、生产线事情发烧点等。并在发现异常情况会及时发出警报并标定位置。

智能电力巡检机器人除了可以完成电力巡检以外还可以应用于能源站、桥梁隧道、化工、口岸、管道、无人工厂、居住社区、都市等多种场景，能有效的降低成本、能以高效率的智能巡检方式解决巡检难题，提升巡检的效率和精度。