一、需求分析

我国是用电大国，配电房数量多、分布广，内部仪表、开关等，更是种类繁多、数量庞杂，巡检工作任务繁重。传统巡检主要由人工完成，并通过固定监控设备和手持式检测设备进行辅助巡检，问题非常突出：

1. 工作量大

配电房、继保室、IDC、开关室等数量巨大，巡检内容多、场景复杂，人工巡检难以按要求全时覆盖。

2. 反应滞后

配电房、继保室、IDC（数据中心）、开关室等属于高危场所，人员难以实时值守，往往是出现异常情况时，业务人员才能发现和做出响应，因反应相对滞后有时还会酿成事故。

3. 信息分散

传统监控设备不是基于网络平台，信息不能共享，更不能进行数据转换和综合分析，对设备运行状态和环境进行智能监管，只是对设备状态进行视频监控，信息不能集成。

4. 隐患较多

人员对现场环境感知度差，对于有毒有害气体、部分辐射可能无法感知，但可能对人体造成重大影响，安全隐患较多。容易受到个人经验和情绪、主观意识的影响；频率低，间隔长，设备发生故障不能及时被发现；人工获取的数据难以形成完整报表和统计。

二、6kV配电室智能巡检机器人组成

6kV配电室智能巡检机器人主要由智能巡检机器人、轨道、挂载设备、通信系统和远程监控软件组成。

• 智能巡检机器人：是整个系统的核心部分，本体搭载多种传感器，如 360° 双光云台、红外热像仪、超声传感器、气体传感器、环境监测等。前端为带伸缩可见光摄像机，可监测配电柜设备状态，后端的红外热像仪能检测设备温度信息。

• 轨道：采用十字型高强度铝合金型材，表面经阳极氧化处理，具备高抗腐蚀和较强的耐磨损性能。通过专用吊装结构悬挂于配电室顶部，为机器人提供运行路径。

• 挂载设备：丰富多样，可根据实际需求进行配置。例如，可搭载各种传感设备，如局放监测、温湿度传感器、红外热成像、气体检测、监控球机等多种前端设备，从多个角度对机房设备进行整体性扫描式温度局放采集。

• 通信系统：在配电室部署无线通讯设备，机器人与基站之间通过无线网络通讯，在基站与后台监控平台敷设光缆，确保数据传输稳定可靠。

• 远程监控软件：是机器人任务分配的可视化智能调度平台，主要完成机器人的集中监控、任务配置、数据分析和报警等功能。主要包含机器人管理模块、实时监控模块、任务管理模块、巡检结果确认模块、巡检结果分析模块、用户管理模块、系统调试维护模块和通讯接口模块。

三、6kV配电室智能巡检机器人功能多样

6kV配电室智能巡检机器人功能丰富，为电力巡检提供了保障。

• 视频监控：搭载可见光摄像机通过机器人移动，对配电室内各类设施运行状态进行高清视频监控。云台为高速高精度云台，旋转速度为 80°/s，可迅速找到目标位置，旋转角度水平方向为 360 度连续旋转，垂直方向为 ±90°，确保全视野无盲区。定位精度高，能准确捕捉预置位置的图像信息。可见光摄像机采用 200 万像素 CCD 成像单元，在实现大范围监控的同时，还能获得高清的画质，有利于实现机器人的智能识别功能。

• 红外测温：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、分析，进而诊断出致热型设备故障及热缺陷，触发相应报警。巡检任务执行完成后会自动生成任务报表，对设备温度进行有效的诊断。

• 局放监测：开关柜局部放电的检测采用瞬态地电波（TEV）检测法，瞬态地电波（TEV）传感器实时监测开关柜局放信号的主要特征量，包括局放脉冲次数、脉冲幅值，通过对不同缺陷模型下的时域相位、脉冲数和测量阀值之间关系的研究，结合超高频传感器和脉冲电流传感器，排除场干扰信号，对开关柜绝缘故障情况进行报警。

• 环境多要素监测：巡检机器人携带的环境监测模块，能够监测环境中的有害气体、温度、湿度、烟雾等环境信息。实时将采集的环境信息传输到控制中心，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。

• 自动避障：在智能巡检机器人上配置超声检测系统，当机器人进行巡检工作时，通过发射超声波并对回传的信号进行接收检测前方是否有障碍物，如果检测到路线上有障碍物，机器人会向监控平台发出寻求指令，等障碍物清除后，巡检机器人恢复行进。

• 状态提醒：巡检机器人具备自主充电的功能，当电量低于 10% 时将自动找到充电基站充电；通过指示灯显示当前机器人的工作、充电及报警等状态信息，方便电力运维人员巡检查看。

• 巡航控制方式设置：根据配电室实际所需频度设置巡航方案，选择自动或手动巡检方式。自动是指电力运维人员提前在平台上设置好智能巡检机器人的巡检时间，随后机器人按照指令对设备进行定时巡检；手动控制是指管理人员借助计算机利用云端，对机器人的移动进行控制，从而使机器人完成巡检任务。

四、6kV配电室智能巡检机器人系统架构

6kV配电室智能巡检机器人系统管理系统采用三层架构，分为感知层、网络层、应用层。感知层通过机器人配合分布式环境检测设备，完成对现场设备运行及环境状态的采集；通信层主要作用是完成对来自现场检测设备状态参数及工作参数的网络传输，将相关数据传输至上层信息管理层；或者是将来自上层信息管理层的远程控制指令传输至各现场控制设备或者控制节点；应用层对感知层上传的数据进行数据分析、存储和展示（图形化显示）。对数据信息的存储、查询，以及根据数据信息做出超限报警、远程控制指令的下达，完成对设备的运行状态和工作参数的实时监测和远程控制。

四、配电室智能巡检机器人应用案例

1、山东某港口变电所

在山东某港口变电所，远程智能巡视系统上线后，10 分钟即可完成 110 余个点位的巡视，并自动出具巡检报告。其次，挂轨式机器人具备多项巡视功能，可根据点位和周期进行自动巡视。

2、某小区配电室

在国网山东单县某小区配电室，挂轨式机器人发挥着重要作用。可对配电室场景内的设备及其周边环境实现自主化无人巡检。“直流屏温度 34.3 摄氏度、氧气浓度 19.9%……” 机器人将配电设备状态信息传送至后台主机分析处理，方便工作人员及时监控设备状态，保障设备安全可靠运行。它能精确运行至待测位置，完成对设备柜体号、指示灯、开关按钮、仪表读数、柜体内部温度等信息的采集，大大提高了设备状态检测的准确性、实时性以及自动化水平。生产巡检报告推送至配电室管理人员，管理人员可以根据巡检报告对配电设备进行针对性巡视，解决了错检、漏检等问题。

3、企业配电室

山东黄金赤峰某公司采区主竖井的 10kV 开关站，此前受人为因素影响，站内巡视存在漏检、误检等情况。现在轨道式巡检机器人投入使用后，可通过高清可见光相机进行 25 倍放大，清晰辨别柜体指示灯状态、分合闸状态、仪表读数等设备运行信息。同时，通过红外热成像仪对设备进行红外测温，实现开关站电力设备致热现场检测与缺陷诊断。