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電力機(jī)器人：守護(hù)智能電網(wǎng)的科技新兵
DQZHAN訊：電力機(jī)器人：守護(hù)智能電網(wǎng)的科技新兵
說起“人工智能”這個(gè)詞，人們馬上會(huì)聯(lián)想到一些非真實(shí)的東西：“和人一樣的機(jī)器!”實(shí)際上，自從進(jìn)入工業(yè)社會(huì)，人類對“人工智能”的探索就沒有停止過。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能機(jī)器人的研究開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前，基于感覺控制的智能機(jī)器人(又稱**代機(jī)器人)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用階段，基于知識控制的智能機(jī)器人(又稱自主機(jī)器人或下一代機(jī)器人)也取得較大進(jìn)展。
電力機(jī)器人是服務(wù)于電力系統(tǒng)生產(chǎn)的特種機(jī)器人，具有一種或多種擬人功能，可代替或輔助人工進(jìn)行設(shè)備巡檢、帶電搶修和維護(hù)作業(yè)等。它的出現(xiàn)有賴于20世紀(jì)國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。與發(fā)達(dá)國家相比，我國電力機(jī)器人研究的起步時(shí)間較晚，在技術(shù)水平、實(shí)用化程度等方面都存在較大差距。
面對潛力巨大的電力機(jī)器人市場，國家電網(wǎng)公司從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，瞄準(zhǔn)國際**水平開展核心技術(shù)研究。從科研攻關(guān)到形成產(chǎn)業(yè)化推廣，國家電網(wǎng)公司電力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)走過了一段不尋常的發(fā)展之路。
國網(wǎng)山東省電力公司依托山東電科院，是國內(nèi)較早開展電力機(jī)器人研發(fā)的單位之一。1999年，山東電科院就開始“試水”機(jī)器人核心技術(shù)研究，建立了“電力機(jī)器人技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”(后被國家電網(wǎng)公司命名為“電力機(jī)器人技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”)。十幾年間，開展了線路帶電作業(yè)機(jī)器人、巡線檢測無人機(jī)、絕緣子串檢測機(jī)器人的研發(fā)。產(chǎn)品覆蓋發(fā)電、輸電、變電、配電領(lǐng)域，樹立了技術(shù)上的優(yōu)勢地位。
變電站巡檢機(jī)器人稱得上是眾多產(chǎn)品中的佼佼者。從2000年開始，國網(wǎng)山東電力將變電站智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)列入科研計(jì)劃。2002年9月，該領(lǐng)域的研發(fā)項(xiàng)目被列入國家“863”計(jì)劃，成為該公司頭個(gè)“863”項(xiàng)目。研發(fā)人員先后攻克了強(qiáng)電磁防護(hù)、導(dǎo)航定位、設(shè)備圖像模式識別、自動(dòng)充電等技術(shù)難題，項(xiàng)目于2005年通過驗(yàn)收，并在500千伏濟(jì)南長清變電站投入運(yùn)行。山東電科院副院長慕世友說：“國內(nèi)大多數(shù)機(jī)構(gòu)對變電站巡檢機(jī)器人的研究是從2006年以后才起步的。我們動(dòng)手早，瞄準(zhǔn)了國際**水平，提前進(jìn)行關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和儲備，這是我們成功的經(jīng)驗(yàn)。”
2013年10月，從國家知識產(chǎn)權(quán)局傳來喜訊，由國網(wǎng)山東電力獨(dú)立自主開發(fā)的項(xiàng)目——變電站巡檢機(jī)器人，在第十五屆中國**獎(jiǎng)評選的眾多參賽作品中脫穎而出，一舉奪得金獎(jiǎng)。
采用機(jī)器人巡檢代替人工巡檢，有效降低了運(yùn)維成本，提高了巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化、智能化水平
4月14日，在浙江臨安青山湖科技城的地下隧道里，一個(gè)長相很萌的小機(jī)器人正在“閑庭信步”，一雙大眼睛左顧右盼、上下掃描。青山湖科技城地下隧道全長1.1千米，是浙江省內(nèi)規(guī)模*大的智能化電力電纜隧道。今年3月底，這個(gè)由杭州供電公司與浙江大學(xué)合作開發(fā)的*新一代輪式巡檢機(jī)器人正式投入使用，為春檢注入智能化的新能量。
以機(jī)器人巡檢代替人工巡檢到底有哪些好處?以浙江臨安的這臺機(jī)器人為例，它具備了高清可視化巡檢、紅外測溫功能，并可以實(shí)現(xiàn)可見光和紅外視頻的錄制與分析;可按不同的工作需求，在電纜廊道內(nèi)進(jìn)行無軌道行進(jìn)，自動(dòng)完成定時(shí)巡檢;還擁有自主充電功能，電量不足時(shí)將自主移動(dòng)至預(yù)設(shè)的充電點(diǎn)進(jìn)行充電。以機(jī)器人代替人工，實(shí)現(xiàn)了電纜隧道巡檢工作的自動(dòng)化、智能化，改變了以往人工進(jìn)入隧道檢查的落后方式，減小勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)保障了人身**，同時(shí)提高電纜隧道維護(hù)作業(yè)工作的工作效率和可靠性，大幅減少人力成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
節(jié)省人力并提高運(yùn)檢效率是變電站智能巡檢機(jī)器人的兩大突出優(yōu)勢。在福建500千伏大園變電站，過去運(yùn)維人員需要花1個(gè)多小時(shí)時(shí)間從駐點(diǎn)趕到變電站，再開始準(zhǔn)備工作、測溫、巡視，又要花去3個(gè)小時(shí)，另外還需要人工分析測溫圖片，工作量大，耗時(shí)費(fèi)力。如今，利用機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，運(yùn)維人員足不出戶，直接在駐點(diǎn)發(fā)布巡視命令，機(jī)器人可以自動(dòng)采集巡視測溫圖片并進(jìn)行智能分析，短短幾分鐘便將分析結(jié)果信息或報(bào)警信號傳至后臺，實(shí)現(xiàn)變電站的遠(yuǎn)程故障判別。既節(jié)省人工、車輛成本，又能提高巡視測溫效率，達(dá)到事半功倍的效果。
此外，在低溫、霧霾等惡劣天氣條件下，機(jī)器人更能發(fā)揮出人力所不及的作用。今年春節(jié)前夕，成都連續(xù)數(shù)日遭遇霧霾天氣，能見度不足100米。在四川電力檢修公司500千伏尖山變電站內(nèi)，巡檢機(jī)器人“小白”依然能夠按照設(shè)定好的路徑完成巡檢任務(wù)，4個(gè)小時(shí)在站內(nèi)行走3千米，在400多個(gè)停靠點(diǎn)對800多處檢測點(diǎn)進(jìn)行全站設(shè)備巡檢，實(shí)時(shí)回傳清晰的設(shè)備視頻、圖片、紅外成像測溫視頻、數(shù)據(jù)，自動(dòng)讀取設(shè)備表計(jì)，開展遠(yuǎn)程巡視、特殊巡視，自動(dòng)生成巡檢報(bào)告和歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線。四川電力檢修公司巡檢機(jī)器人項(xiàng)目管理員范強(qiáng)說：“‘小白’在巡檢時(shí)距離設(shè)備一般在20米內(nèi)，對設(shè)備瞧得很清楚，可見光檢測不會(huì)對它造成影響，還可以通過圖像預(yù)處理及濾波技術(shù)增強(qiáng)照片清晰度;通過三相對比檢測，紅外檢測在惡劣天氣下也相對準(zhǔn)確;在巡檢時(shí)還會(huì)進(jìn)行設(shè)備噪音采集與分析，識別設(shè)備故障，即使在霧霾天兒依然可以保證檢測的準(zhǔn)確性。”他幽默地說，“‘小白’工作很賣力，每天要扭動(dòng)腦袋1000多次，功不可沒!”
采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行變電站巡檢作業(yè)，能夠*大限度地發(fā)揮機(jī)器人巡檢的靈活性、智能性，并同時(shí)克服和彌補(bǔ)人工巡檢存在的一些缺陷和不足，更貼近于智能變電站和無人值守變電站發(fā)展的實(shí)際需求，具有巨大的優(yōu)越性，是智能變電站和無人值守變電站巡檢技術(shù)的發(fā)展方向。“變電站智能巡檢機(jī)器人用于替代人工完成變電站巡檢中遇到的急、難、險(xiǎn)、重和重復(fù)性工作。實(shí)際運(yùn)用表明，機(jī)器人運(yùn)行可靠，檢測準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了變電站全天候、全方位、全自主智能巡檢，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)維成本，提高了巡檢作業(yè)和管理的自動(dòng)化、智能化水平，已經(jīng)成了變電站的‘新骨干’。”慕世友說。
電力機(jī)器人家族功能互補(bǔ)、協(xié)同作戰(zhàn)，更好地解決電網(wǎng)運(yùn)行管理中的實(shí)際問題。
目前，公司研制的電力機(jī)器人涵蓋發(fā)電、輸電、配電、變電各個(gè)領(lǐng)域，種類有20余種，電力機(jī)器人家族可謂“人丁興旺”。近年來，堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展和“三集五大”體系建設(shè)，為電力機(jī)器人創(chuàng)造了更多市場機(jī)會(huì)。公司變電站巡檢機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用到從110千伏到1000千伏各電壓等級的變電站，遍布山東、北京、天津、重慶、四川等22個(gè)省、直轄市。
2013年7月，公司提出變電站智能巡檢機(jī)器人推廣應(yīng)用工作目標(biāo)，利用3年時(shí)間實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人巡檢作業(yè)代替60%以上人工作業(yè)，研發(fā)成功性能先進(jìn)、功能完善、儀器可靈活配置的高、中、低檔全系列機(jī)器人產(chǎn)品;500(330)千伏及以上變電站智能機(jī)器人全覆蓋;全部省(自治區(qū)、直轄市)公司開展智能機(jī)器人集中存儲、集中調(diào)配、集中使用試點(diǎn)。
電力機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化推廣同時(shí)也伴隨著功能的不斷升級。從日本留學(xué)歸國的山東電科院科技帶頭人魯守銀博士說：“雖然目前我們研發(fā)生產(chǎn)的機(jī)器人距離人的自主控制還有一定差距，但已具備感知、記憶、傳輸?shù)确律鷮W(xué)功能。從這層意義上來說，我們的機(jī)器人正逐步向著人工智能化邁進(jìn)。”
作為國內(nèi)電力機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍團(tuán)隊(duì)，山東電力機(jī)器人技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的專家還有一個(gè)思路：充分利用公司現(xiàn)有線路清障機(jī)器人、線路作業(yè)機(jī)器人、絕緣子串檢測機(jī)器人等不同電力機(jī)器人的技術(shù)優(yōu)勢，為供電企業(yè)提供線路巡視檢修整體解決方案。
“無人機(jī)在高空線路檢測上優(yōu)勢顯著，能夠精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)人工巡檢無法察覺的缺陷。巡檢無人機(jī)能夠‘看到’，卻無法親自上陣消除缺陷、故障，這就需要?jiǎng)e的機(jī)器人來幫忙。”山東電科院機(jī)器人專業(yè)**專家郭銳說，“不同電力機(jī)器人功能互補(bǔ)，形成‘集團(tuán)作戰(zhàn)’優(yōu)勢，就可以更好地解決電網(wǎng)運(yùn)行管理中的實(shí)際問題。”
可以預(yù)見，未來電力機(jī)器人具有更廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

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