一.应用背景

在变电站、配电房、开关站等各种室内变配电场所内，由于变配电设备的数量众多、可能存在各类安全隐患，为了保证用电的安全可靠，都要进行日常巡检。配电房巡检工作是保证配电房设备安全运行、提高供电可靠性的一项基础工作。但人工巡检对人的专业能力要求高、工作重复性高、劳动强度大。同时设备在带电运行时，工作人员在配电房内巡检具有一定的危险性，从人员安全角度考虑，工作人员应尽量避免进入配电室内进行巡检。

具体来讲，目前配电房人工巡检方式有以下主要问题：

1）巡检工作量大、成本高配电室设备多、巡检项目多，人工巡检工作量大、劳动强度大，人员成本高。

2）无法避免事故人工巡检的巡检周期较长，不可能及时发现设备异常，无法从源头上预防事故的发生。

3）工作安全隐患巡检人员频繁进出配电房，对漏电、有害气体等环境危险无法预知，容易造成重大安全生产事故。

为解决以上问题，配电站自动巡检机器人能让运维人员不用到达配电房现场就可全面掌握配电房等的运行状态，减少巡检次数，降低日常维护的人员、车辆等运维成本，提高配电房等场景运维管理水平。

二.设计标准

本巡检机器人系统以以下相关标准为基础进行设计：

GB50016- 建筑设计防火规范

GB50229- 火力发电厂与变电站设计防火标准

GB50015- 建筑设计规范

GB16806- 消防联动控制系统

GB50116- 火灾自动报警系统设计规范

DL5027- 电力设备典型消防规程

GB/T 7261- 继电保护和安全自动装置基本试验方法

Q/GDW 11514-2016 变电站智能机器人巡检系统检测规范

三.产品介绍

巡检机器人针对无人值守配电房场景，实现配电房的远程巡检、自动巡检。机器人采用轨道吊装式行走方式，支持大尺度升降，可搭载高清摄像机、红外热成像仪、环境监测等各类智能监测设备，集网络通信技术、物联网传感器技术、边缘计算等核心技术，可实现24小时不间断的现场自动巡视。

同时机器人具备视频监控以及AI识别功能，可识别开关柜上仪表、指示灯等相关电气设备的数据和状态的识别和数据处理。运维人员可在远程的管理系统上实现对配电房的巡视管理，提高巡检效率、提高发现问题的及时性。机器人可接电科恒钛TIP3000辅助监控平台，实现固定式智能监测设备与移动式智能监测设备的结合，实现配电房的全面智能化。

四.系统架构

配电站自动巡检机器人 挂轨式集视频巡检、红外测温、环境监控、远程交互、数据分析告警等功能于一体，可实现对配电房各类设备的实时远程自动巡检。巡检机器人系统可以自主或遥控的方式对配电房内电气设备进行巡检，识别设备状态，及时发现设备的缺陷并自动报警，实现配电房的无人值守、智能管控。

4.1 管理系统

管理系统作为巡检机器人系统的中心，主要由实时监控模块、数据统计模块、报表系统、任务管理模块、系统设置模块等组成；除了能控制机器人执行相关巡逻任务外，还具有数据采集、储存、统计、检索、报表、智能分析等多种功能。系统可同时管理多个智能巡检机器人。管理系统可以在配电房本地部署，也可以在监控中心集中部署，也可以部署在云端。

中心报表系统能够自动存储、统计和智能分析处理海量数据，如巡检点数据查询与统计，报警信息查询与缺陷异常分析，环境记录数据和红外测温数据分析。所有报告及报表支持查询、导出和打印。导出数据支持EXECL格式和文字格式，导出信息齐全，记录准确且完整，方便存储、汇报、决策和作归档处理等。

4.2 机器人主机

轨道式机器人是整个系统的核心组成部分，承担输送区域内巡检和现场处置的主要功能，机器人本体的主要部件包括：车体、驱动电机、控制箱、红外激光雷达、 360°全角度摄像头、红外热成像镜头、温度/湿度探头等。

4.3 轨道系统

室内轨道式智能巡检机器人沿着室内顶部铺设的工字铝轨道运行。机器人行走导轨选择在室内顶端敷设轨道，机器人在轨道上运行，不影响下方通道的人员通行。

在工程实施时，可根据现场测绘进行轨道的设计。在不需要转弯的情况下，每隔3m安装一个吊架，在转弯处每隔1.5米安装1个吊架。为保证机器人的定位，每隔一定距离安装1个定位标签，弯轨处标签距离减小。轨道采用特殊定制铝合金型材，具有强度高，重量轻，耐腐蚀的优点。便于运输及施工，集中载荷承重能力200Kg。轨道通过吊架安装在室内顶端，将高度可调的安装支架安装在预先安装好的膨胀螺栓上，然后将轨道抬起，通过T型槽内的T型螺栓固定在安装支架上。支架具有能上下、左右调节的能力，螺栓可以在十字型轨道的安装槽内前后滑动，从而降低对预埋螺栓精度的要求。

通过对室内室的勘测，按转弯、爬坡和直轨对轨道进行预制，现场只需调整轨道，无需切割，从而提高施工效率。

4.4 通信系统

巡检机器人机器人采用PLC通信系统与控制系统通信。通信系统为机器人提供不小于100Mbps有效网络带宽，可以保证巡检机器人系统所有的控制信号、视频数据、音频数据及报警信息等各类数据实时可靠传输。

4.5 供电系统

巡检机器人机器人采用轨道取电方式供电。铝合金轨道内置隐藏式导电带，机器人主机通过碳刷从导电带获取直流电。供电系统直接从配电房市电取电，输入电压220V/50Hz，供电系统输出电压DC24V。

五.技术指标

六.系统组网

巡检机器人可通过用户单位内部的管理系统来进行集中管理，也可以通过部署在云端的云平台来进行管理。同时云端的服务还可以集成到云平台或综合能源管理平台等其它上层管理平台。

七.系统特点

7.1 转弯&爬坡能力强

智能巡检机器人可沿轨道畅行，拐弯半径可低至500mm，爬坡能力可达30°。机器人在经过弯道、坡道等特定位置，在靠近这些路段前10米处，机器人读取RFID信息，机器人自动减速慢行，以保证机器人安全通过特殊路段，通过特殊路段后，又读取到新的RFID信息后，机器人确定通过特殊路段，开始自动提速正常巡检速度（10m/min）运行。

7.2 灵活的检测机构

主检测单元由高清网络摄像机、红外热像仪和高精度云台等模块组成。采用全铝机身设计，耐候性极强，采用全新的传动系统，0~360°连续旋转，具备较大的保持力矩，不会因为摄像机的震动而使云台发生偏移。

7.3 数据分析与报表报告功能

中心报表系统能够自动存储、统计和智能分析处理海量数据，如巡检点数据查询与统计，报警信息查询与缺陷异常分析，环境记录数据和红外测温数据分析。所有报告及报表支持查询、导出和打印。导出数据支持EXECL格式和文字格式，导出信息齐全，记录准确且完整，方便存储、汇报、决策和作归档处理等。

八.系统主要功能

8.1 视频监视

巡检机器人通过携带的一体化云台摄像头，可对各电气设备进行实时视频图像的采集，并根据运维的需要将图像信息经传回上层管理系统，同时自动记录拍摄地点和设备名称。运维人员可通过机器人实现远程实时巡检、自动巡检等功能，两种对控制方式，并能在两种控制模式间任意切换，切换应不影响导航功能。机器人可搭载多种视频摄像头，可支持红外夜视、LED补光、水平360°、垂直90°云台旋转、红外测温等功能。

8.2 设备状态和数据智能识别

巡检机器人通过自身携带的可见光摄像机，完成视频图像的数据采集，通过自主开发的高精度AI图像识别算法，对视频数据进行智能分析处理，识别视频内容。可准确识别开关柜上指针仪表数值、压板状态、开关状态、指示灯状态等多种电气设备信息，从而全面掌握站内电力设备及环境的状态信息。

8.3 红外测温

巡检机器人利用自身携带的红外热成像仪对室内电力设备温度数据进行采集，然后将采集的数据进行分析，进而诊断出致热型设备故障及热缺陷，触发相应报警。测温测量范围为0℃～150℃，温度测量精度为±2℃。

当机器人检测到温度异常时，可实时产生告警通知运维人员。巡检任务执行完成后会自动生成任务报表，实现对配电房设备及环境温度的高密度、高颗粒度检测、记录与多维度分析管理。

8.4 环境检测

巡检机器人自身携带的多种环境监测模块，能对有害气体、温度、湿度、噪声等环境信息进行实时监控，为远程的运维人员提供全面的配电房环境信息。当监测到有害气体超标时，系统将进行报警，以提示运维人员及时处理。

8.5 双向语音对讲

现场有人员进行操作时，有时需要监控中心人员进行远程指导或监视。对讲是指站内工作人员能够在巡检机器人管理后台远程和机器人现场人员之间进行对讲。本功能的实现是通过开启巡检机器人管理后台的语音对讲功能，同时现场工作人员需打开机器人的语音按钮。

8.6 巡检功能

巡检机器人具备自动巡检和人工巡检两种巡检模式。

8.6.1自动巡检

自动巡检是巡检机器人按照预设好的巡检路径、巡检位置、目标设备等自动进行的巡视方式。机器人按照既定的规则完成室内各处的设备进行可见光拍照、表计读数、红外测温及环境监测等巡检活动将巡检数据自动传输到后台管理系统保存，生成检测分析报告。

8.6.2人工遥控巡检

巡检机器人除自动巡检外，还可以通过人工遥控巡检的方式对机器人进行实时遥控。该项应用模式适用于运维人员需要对某个具体设备的状态进行监测的场景，运维人员可以在管理后台的人工遥控界面操控机器人快速到达需要巡检设备的位置，及时对该设备进行全面的监测和查看。

8.7 数据统计

监控平台具备对监控数据进行储存、分析、统计、检索的功能。监控平台对数据进行标准化的整理与排序，支持excel报表导出保存。运维人员可根据任务或监控点在监控平台内对数据进行检索，快速查看监控数据。

8.8 报表输出

管理后台会定期自动生成各种报表，比如巡检机器人在执行完一个任务之后会自动生成巡检任务报表。运维人员可以在管理系统上根据时间、巡检类型、任务名称等进行检索和查看报表。各类报表都可以导出，包括巡检记录报表、历史数据报表、报警记录报表、环境信息报表等。

8.9 机器人自检

巡检机器人需要长时间连续工作，为了保证机器人能稳定的工作，机器人在启动巡检前会进行自检，自检内容包括摄像头、控制电机、云台、内部存储、载波通讯以及各种传感器等，若发现异常，则给出异常状态指示，并将异常信息上传至管理后台，提示运维人员及时进行处理。

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