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(shè)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(tǒng)運維的效率。探討了多站點智能巡檢機器人應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，包括多站點智能巡檢機器人的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，組網(wǎng)方式，無線通信，網(wǎng)絡(luò)安全等，旨在推廣變電站智能巡檢機器人的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 變電站 智能巡檢 巡檢機器人 機器人應(yīng)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(zhuǎn)換站，以下統(tǒng)稱為變電站。它可以執(zhí)行紅外溫度測量，儀表讀數(shù)，執(zhí)行機構(gòu)識別以及站點變電站設(shè)備狀態(tài)的相應(yīng)的預(yù)警，同時還提供數(shù)據(jù)后臺功能，如實時數(shù)據(jù)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(yōu)點，有效地保障了變電站設(shè)備穩(wěn)定運行，是未來變電站運行和維護智能技術(shù)發(fā)展的相應(yīng)關(guān)鍵領(lǐng)域之一。

1 變電站智能巡檢機器人應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

用于多個變電站的相應(yīng)智能巡檢機器人應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)主要包括車載系統(tǒng)、本地控制系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)三部分。車載子系統(tǒng)所覆蓋的相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括：激光雷達，紅外攝像機，視頻服務(wù)器、高分辨率攝像機。使用工業(yè)級無線AP連接到本地監(jiān)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(qū)域構(gòu)建完整的無線網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)控制終端與車載系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)交互。同時，本地控制終端通過硬件防火墻和專用網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)方案

變電站的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置應(yīng)根據(jù)巡檢區(qū)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)變電站建議用2個無線接入點，確保變電站的相應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)沒有死角、完整覆蓋。同時，工業(yè)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過客戶端連接到站點上的無線網(wǎng)絡(luò)。此外，當(dāng)巡檢區(qū)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(wǎng)絡(luò)。此時，機器人可以移動到任何地方而無需切換網(wǎng)絡(luò)。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(qū)域的中心，當(dāng)巡檢區(qū)域過大或網(wǎng)絡(luò)受到明顯阻斷時必須放置兩個接入點時，可以將區(qū)域平均可分為兩個區(qū)域，然后將無線接入點定位在每個區(qū)域的中心，以實現(xiàn)良好的覆蓋率。

3 智能巡檢機器人集群控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

本地控制終端通過硬件防火墻和專用網(wǎng)絡(luò)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(jiān)視后臺的相應(yīng)一個或多個站點的相應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)多個站臺的本地控制終端同時連接到同一個運維站時，網(wǎng)絡(luò)連接采用星型連接，運維站統(tǒng)一控制每個站臺的智能巡檢機器人。

4 智能巡檢機器人應(yīng)用系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)

智能巡檢機器人應(yīng)用系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中車載終端和本地控制終端使用Suro-OS通信協(xié)議實時進行分布式數(shù)據(jù)交互。運維站集中管理后臺使用通用的WebService協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)IEC618_50協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互，便于與PMIS，安全監(jiān)督，消防和其他支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的第三方系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：

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

事務(wù)數(shù)據(jù)：不需要很高的相應(yīng)實時性，包括發(fā)布任務(wù)和下載報告等數(shù)據(jù)。

交易指令和應(yīng)答數(shù)據(jù)：包括組織和發(fā)布任務(wù)，暫停和取消任務(wù)，上傳巡檢報告等。

5 智能巡檢機器人應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全防護

由于智能電網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)連接，因此無法完全關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)上的傳輸并實現(xiàn)物理隔離?；诖耍仨殞ｉT設(shè)計機器人應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，以確保即使在最壞的情況下，機器人系統(tǒng)仍然可以在保證絕對的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)安全性。本地控制端使用的路由器具有內(nèi)置的高性能防火墻，該防火墻提供了多種攻擊防范技術(shù)，包括防止ARP欺騙攻擊等，可以防止大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)連接。此外，嵌入式子系統(tǒng)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(xié)議來隔離不符合通信協(xié)議的相應(yīng)數(shù)據(jù)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(wù)站后臺通過硬件防火墻連接，以進一步確保網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。當(dāng)智能巡檢機器人的網(wǎng)絡(luò)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(fā)出警報，提醒運維人員檢查網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量。

結(jié) 語

綜上所述，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，機器人巡檢已成為電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要方向。未來機器人將在電網(wǎng)運行維護中發(fā)揮不可或缺的相應(yīng)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(yīng)用中的不斷歸納和研究智能巡檢機器人的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全、通信安全、導(dǎo)航設(shè)計等軟硬件問題可以提高機器人在困難條件下的自適應(yīng)能力，提高其自主工作的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，推動變電站運行和維護智能化發(fā)展。

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