摘要：随着电力系统规模的扩大和结构日益复杂化，对其进行状态监测的重要性也日益突出。传统人工监测技术存在效率低、成本高和安全隐患大等问题。智能巡检机器人技术的创新，为变电站设施状态监测开辟了一条新途径。该技术能够通过先进的传感器与数据分析等手段，自主地开展巡检工作，实现对变电站内重要设施运行状态的实时监测，并对可能出现的故障与异常进行及时发现，提升巡检效率与精度。

关键词：智能巡检机器人；变电站设施；状态监测；技术创新

引言

在电力系统中，变电站是重要的传输节点，其设施可靠运行直接关系到电力系统的供电安全。但是，变电站监控与维修却是一个巨大的挑战。以智能巡检机器人为基础的技术创新，使该领域发生了巨大的变革。该系统采用多种传感器与智能算法相结合的方式，能够对变电站内各类设施进行准确监测与分析，并对其运行状况进行实时监测与预警。由于监测过程中对人工监测的依赖性较小，因此，在保证监测效率、安全的同时，也可以降低监测费用。

一、高精度传感器与监测技术集成

以高精度传感器与监测技术集成为基础，通过在智能巡检机器人上配置多种高精度传感器，可以对变电站设施的形貌、温度、湿度、瓦斯等进行多维度、高精度的监控。智能巡检机器人一般都配有高精度的摄像机，能够探测到物体表面细微的改变，如裂纹，锈蚀，异物等，能够识别出人工监测难以察觉的现象。红外热像机能够探测到器件内部的温度，及时发现器件的超温等异常情况，是预防器件失效的关键。

二、自主导航与路径规划优化

采用SLAM等先进技术，与GPS、LiDAR等多种跟踪设施相结合，实现对变电站自动化系统的自主导航与精准定位。高精度自主导航使得智能巡检机器人可以在没有人工指挥的情况下，在复杂的变电站环境中自如行走。SLAM是一种利用车载传感器获取变电站内墙壁、设施、障碍物等周围环境的实时信息，从而生成变电站地图，实现对整个变电站的实时定位。这项技术尤其适合于室内或GPS讯号微弱的地方，并且可以保证机器人精确了解自己所处的位置和路线。在此基础上，提出了一种新的路径规划方法。智能路径规划则是基于变电站的实际布局和设备分布，为机器人规划出最优的巡检路径。通过智能算法，机器人可以判断出哪些设施应该先监测，哪一条是不需要重复监测的，从而减少监测的路程和时间，提高监测效率[2]。例如，机器人可以被编程，先找出有历史问题或要求高度维修的设施，再以最短路线检视其它设施。该方法既可以减少移动距离，又可以节约能量，还能确保监测的完备性和系统性。

三、远程监控与实时通讯

建立远程监测平台、5G、Wi-Fi等高速通信技术是实现远程监测与实时通讯的关键。该系统可将监测结果实时传送至远方的监控中心，便于操作人员及维修人员对其进行远程监控。在此基础上，搭建一个远程监测平台，可以实现对智能巡检机器人采集到的变电站运行状况进行实时监测，其中包括视频流，传感器数值，环境参数等，向操作人员及维修人员提供设施运行情况的全面、详尽资料。通过这种方式，操作人员和维修人员可以不到现场，就可以对变电站的运行状况进行实时监测，从而发现并解决可能出现的问题。以5G为代表的高速移动通信系统需要高带宽、低时延的通讯，是实现海量探测数据传输的关键。5G网络具有高速率、高带宽等特点，能够实现对视频等信息的实时传输，使得远程监测工作更顺畅、更有效。另外，5G网络的低时延还可以实现遥控。操作人员能够对机器人的移动及传感器进行实时监测，因此，能够增强监测的柔性和响应能力。此外，智能巡检机器人应具备双向传递的能力，它不但能够对探测任务进行指导，也能够对异常情况进行处理，便于操作人员和维修人员与机器人进行实时通讯，同时也能够增强人机互动的直观性和便捷性。在监测期间，若发现有异常，操作人员及维修人员可遥控机器人作更为细致的检查，也可利用声音指令作出特殊反应。因此，该系统具有双向通讯功能，可以增强监测的互动性与柔性，使得监测工作与维护工作更加高效。

四、大数据分析与智能预警

通过集成控制数据和历史数据，融合数据挖掘和机器学习等先进技术，建立大数据分析平台，可以对生产运行态势进行深度分析。大数据分析平台可以对机器人采集到的海量数据进行处理与分析，其中包含设施运行状态、历史数据、环境参数等。大数据分析技术能够找出设施运作中的反常现象及潜在的征兆。比如，对变压器油进行色谱分析，就能对故障发生的概率进行预测；通过对断电器的数目、频率进行监测，可以对设施的机械损耗进行判断。机器学习方法可以为大数据分析提供一种基于历史数据的监测方法，可以持续地对模型进行优化。该算法能够自动调节模型中的参数，从而改善预警的误差[3]。比如，一个训练模型，用来辨识设施的正常与异常工作状态，能够预先侦测到设施表现的微小改变。智能预警技术的提出，是对大数据处理技术的一个重要应用。在此基础上，建立一种智能化的生产隐患预警模型。该预警模块能够对设施运行状态进行实时监控，并及时向操作人员和维护人员通报异常。该系统可为操作人员和维修人员在出现问题之前及时采取措施，防止或减少事故带来的危害。同时，智能预警系统也可以与变电站自动化控制有机结合起来，从而达到对故障的自动响应。比如，当预警系统能够预知某一设施有缺陷时，可以自动调节电力系统的工作方式，缓解设施的负荷，或者预先进行维修。

五、智能决策与辅助运维

故障诊断与决策支持系统能够将大量的故障知识库与高级智能算法相结合，迅速、准确判断出故障的根源。知识库包含各类设施故障案例、征兆、起因分析及解决方法。智能运算法则会检验收集到资料库中的信息是否相符，因此，可以迅速找出问题的根源。比如，当机器人发现变压器的油温出现不正常上升时，系统就能及时发现故障，如过载，冷却系统失效等。另外，该系统还具有自动化维修指导的功能。通过对设施操作参数的分析，以及设施的运行状况监控，实现设施的生产调度及维修计划的自动生成。这些措施包括定期检查，清洗，润滑，零件的更换等。因此，智能决策与辅助运维方法，既可减轻操作人员及维修人员的负担，又可改善维修系统的可预见性。此外，智能巡检机器人还能够在恶劣天气或危险环境中执行巡检任务，保障运维人员的安全。在这些情况下，机器人可以代替人工进行巡检，减少人员暴露于危险环境的可能性，同时也确保了巡检工作的连续性和稳定性。因此，基于智能巡检机器人的变电站设施状态监测技术创新，在智能决策与辅助运维方面的应用，不仅提高了变电站运维的智能化水平，还增强了供电系统的可靠性和安全性。随着技术的不断进步，未来变电站的运维将更加依赖于智能化的解决方案，以应对日益复杂的电力系统运维挑战。

结束语

总之，采用智能巡检机器人对变电站设施进行状态监测，是目前电力系统中普遍采用的一种方法。该系统能够实现自动监测，准确的状态监控以及对数据的分析处理，极大提高监测的准确性和快速性。它们不但可以减轻操作人员及维修人员的劳动强度，而且对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。随着技术的不断进步和应用的深入，智能巡检机器人将继续在变电站设施状态监测领域发挥重要作用，为电力系统的安全、高效运行提供强有力的支持。

参考文献

[1]李焕明.智能机器人巡检系统在变电站的应用研究[D].广东工业大学，2020.

[2]刘介玮，周向斌，许宜昉，符茂.面向变电站设备运行状态监测的智能巡检机器人系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019，（06）：62-64.

[3]霍明光.基于巡视机器人的变电站智能运检优化研究[D].华北电力大学（北京），2018.