變電站智能巡檢機器人應用探討

楊立民

【摘 要】 智能變電站巡檢機器人適用于不同電壓等級的變電站，可以完成設備維護，控制，紅外測溫，抄表等變電站運行維護工作，減輕了運維人員的工作負荷，提高了傳統運維的效率。探討了多站點智能巡檢機器人應用系統關鍵技術，包括多站點智能巡檢機器人的網絡架構，組網方式，無線通信，網絡安全等，旨在推廣變電站智能巡檢機器人的應用。

【關鍵詞】 變電站 智能巡檢 巡檢機器人 機器人應用

智能變電站巡檢機器人主要用于室外變電站，也可以用于轉換站，以下統稱為變電站。它可以執行紅外溫度測量，儀表讀數，執行機構識別以及站點變電站設備狀態的相應的預警，同時還提供數據后臺功能，如實時數據加載，分析，信息顯示和自動報告生成。智能變電站巡檢機器人具有高效巡檢，可在雨天，雪天等惡劣條件下巡檢等優點，有效地保障了變電站設備穩定運行，是未來變電站運行和維護智能技術發展的相應關鍵領域之一。

1 變電站智能巡檢機器人應用系統架構

用于多個變電站的相應智能巡檢機器人應用系統架構主要包括車載系統、本地控制系統、遠程控制系統三部分。車載子系統所覆蓋的相應網絡設備包括：激光雷達，紅外攝像機，視頻服務器、高分辨率攝像機。使用工業級無線AP連接到本地監視端的無線AP。作為運維人員可以在工作站上操作和控制智能巡檢機器人的終端，工作站上安裝了本地控制終端，并在整個檢查區域構建完整的無線網絡，以實現控制終端與車載系統之間的雙向數據交互。同時，本地控制終端通過硬件防火墻和專用網絡連接到運行維護站進行遠程控制終端。

2 智能巡檢機器人無線網絡方案

變電站的無線網絡設置應根據巡檢區域的大小覆蓋一個或多個無線接入點：在正常情況下，為確保良好的無線網絡覆蓋，110 kV、220 kV、500KV變電可以采用1個無線接入點，電壓等級為1000 kV的相應變電站建議用2個無線接入點，確保變電站的相應無線網絡沒有死角、完整覆蓋。同時，工業級無線訪問點作為客戶端連接到智能控制機器人上，該客戶端連接到變電站的無線訪問點，并且機器人上的網絡設備通過客戶端連接到站點上的無線網絡。此外，當巡檢區域中有多個接入點時，無縫漫游功能可以使多個接入點組合成一個無線網絡。此時，機器人可以移動到任何地方而無需切換網絡。無線接入點安裝在室外，并通過光纖連接到主控制室中的客戶端。通常變電站中的無線接入點位于巡檢區域的中心，當巡檢區域過大或網絡受到明顯阻斷時必須放置兩個接入點時，可以將區域平均可分為兩個區域，然后將無線接入點定位在每個區域的中心，以實現良好的覆蓋率。

3 智能巡檢機器人集群控制網絡設計

本地控制終端通過硬件防火墻和專用網絡連接到運維站遠程控制后臺，后者提供了一種通過瀏覽器訪問的方法，變電站操作和維護人員可以使用瀏覽器集中查看來自遠程監視后臺的相應一個或多個站點的相應數據。當多個站臺的本地控制終端同時連接到同一個運維站時，網絡連接采用星型連接，運維站統一控制每個站臺的智能巡檢機器人。

4 智能巡檢機器人應用系統通信數據

智能巡檢機器人應用系統具有三層網絡結構。其中車載終端和本地控制終端使用Suro-OS通信協議實時進行分布式數據交互。運維站集中管理后臺使用通用的WebService協議和標準IEC618_50協議進行數據交互，便于與PMIS，安全監督，消防和其他支持標準協議的第三方系統進行數據交互。系統傳輸數據內容包括：

實時數據：包括機器人實時運行狀態，巡檢數據和圖像信息，實時遠程控制指令和其他流媒體數據，如壓縮H264高清視頻流，紅外MPEG4熱成像視頻等。

事務數據：不需要很高的相應實時性，包括發布任務和下載報告等數據。

交易指令和應答數據：包括組織和發布任務，暫停和取消任務，上傳巡檢報告等。

5 智能巡檢機器人應用網絡安全防護

由于智能電網的信息安全非常重要，并且由于智能巡檢機器人使用無線網絡連接，因此無法完全關閉網絡上的傳輸并實現物理隔離?；诖?，必須專門設計機器人應用網絡安全系統，以確保即使在最壞的情況下，機器人系統仍然可以在保證絕對的網絡安全。車載、本地控制端的無線訪問點都使用WPA2安全模式來增強無線網絡的相應安全性。本地控制端使用的路由器具有內置的高性能防火墻，該防火墻提供了多種攻擊防范技術，包括防止ARP欺騙攻擊等，可以防止大多數網絡攻擊。本地控制端和遠程集中控制端通過硬件防火墻和專用網連接。此外，嵌入式子系統與本地管理背景之間的交互將通過軟件防火墻防護，該軟件防火墻通過Suro-OS-RT專有協議來隔離不符合通信協議的相應數據包，即使攻擊者可以更改MAC地址或IP地址也無法通過防火墻對其進行驗證。本地控制端和服務站后臺通過硬件防火墻連接，以進一步確保網絡通信的安全性。當智能巡檢機器人的網絡交互異常時，本地控制端和遠程集中控制端會同時彈出窗口并發出警報，提醒運維人員檢查網絡連接的質量。

結 語

綜上所述，隨著人工智能技術的發展和應用，機器人巡檢已成為電網智能化發展的重要方向。未來機器人將在電網運行維護中發揮不可或缺的相應作用。但是目前在變電站中智能巡檢機器人的實際使用中仍然存在各種軟件和硬件問題。通過在實際應用中的不斷歸納和研究智能巡檢機器人的網絡架構、網絡安全、通信安全、導航設計等軟硬件問題可以提高機器人在困難條件下的自適應能力，提高其自主工作的穩定性、準確性，推動變電站運行和維護智能化發展。

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