千“预”千“寻”5G巡检机器人的设计与研究

张思昊 马宁 李洋 徐昌盛 赵淑萍

摘要：随着经济科技水平的提高，各种用电器的普及，社会用电量不断提升，电网运行的日常压力也随之增大，对电网运行稳定性提出更高挑战，但传统人工电力巡检方式依然采用看、听、闻等感知手段，这些传统的巡检手段在巡检周期性、巡检准确性等方面已日益无法达到要求。人工智能在近几年发展迅速，机器人已经慢慢渗入到各行各业中。本团队针对目前现状设计制作了一款携带AI灵巧手的“智能5G智能巡检机器人”，其可以进行日常巡检工作和高精度操作。

关键词：电力巡检;5G;AI灵巧手

研究背景

伴随经济发展和人民生活水平的提高，社会用电量不断提升，对电网运行稳定性提出更高挑战，变电、输电、配电等电力系统各环节的巡检需求进一步提高。目前电力公司仍主要采用传统的人工巡检方式，即利用看、听、闻等感知手段，对电力设备运行状态进行查验和记录，此种方式存在着人力成本高、巡检手段单一、巡检数据主观性强、受天气影响大、数据管理分散等问题，逐渐无法满足准确、实时、高频率的电力设备巡检需求。

我国目前正从劳动密集型向现代化制造业方向发展，振兴制造业、实现工业化是我国经济发展的重要任务。从工业发展历程看，生产手段必然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变革。随着国民经济的快速发展以及生产技术的不断进步和劳动力成本的不断上升，使用机械、自动化技术代替人力成为巡检管理的必然趋势。

传统的人工巡检方式存在很多不足。劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一;在雷雨等恶劣天气条件下，人工巡检存在较大安全风险，且无法及时进行巡检;传统的视频监控系统，由于受到种种条件限制，存在很大的监控盲区，很难真正满足视频监控全方位覆盖的要求。同时由于系统复杂、摄像头数量多、安装布线工作量大，因此故障率较高，维护困难。随着智能变电站和无人值守变电站模式的推广，对变电站巡检提出了更高的要求，迫切需要一种更为先进、智能的巡检模式。

设计与系统介绍

本团队设计开发了一款携带AI灵巧手的“智能5G智能巡检机器人”，5G智能巡检机器人具备可以实现类似人类的足运动的运动模块（移动机器人小车）、与人类的手部相似的运动机构（六自由度AI灵巧手）、拟人视觉系统眼（3D视觉模块及臂上3D手眼系统）、脑（主控NPU模块）、信号传输通讯通信（5G路由器）、AR临场式远程操控等功能模块，5G智能巡检机器人有着结合嵌入式AI识别算法，5G智能巡检机器人在技术人员的控制下可以实现临场式远程操控下移动导航巡检功能和AI灵巧手作业功能两种工作模式，技术人员既可以在这种条件下实现沉浸式远程手动在线实时操控的功能，5G智能巡检机器人能代替或协助人类进行巡检、巡逻、安防等进行工作，能够按指定路径规划和作业要求，准确地执行并停靠到指定地点，对巡检设备提供红外测温、表计读数记录及异常状态报警等功能，并实现巡检数据的实时上传、信息显示、报表生成等后台功能，具有巡检效率 高、稳定可靠性强等特点。

效益分析

室外机器人方面，截至2017年底国内110kv及以上的变电站数量超过20000个，2017年底全国室外机器人保有量为1000台，若根据变电站配置为一机一站（即一个变电站配置一台机器人）测算，渗透率仅为5%。室内机器人方面，按平均每个地级市1000座配电站估计，全国297个地级以上城市（含4直辖市）大约拥有配电站30万座，根据亿嘉和2015-2017年销售数量768台，及三年平均市占率约80%计算，国内室内巡检机器人保有量为约不足1000台，若根据配电站配置为一机二站（即两个配电站适配一台机器人）测算，渗透率仅约为1%，对于目前市场来说形势乐观。

现有的巡检机器人基本上都属于2D图像、被动式的巡检系智能化水平、实用性不高，市面急需出现一款数据采集更清晰和具有临场式操控的巡检机器人，由此可见我们的产品市场需求很大，而且符合目前发展的日益进步所需。

从目前市场需求量和市场渗透率可看出机器人巡检空白市场十分庞大，相对于其他巡检机器人，本团队设计生产的智能5G巡检机器人无论是从功能，价格和可靠性等方面都有着明显的优势，智能5G巡检机器人的投入使用將大大提高电力巡检的效率，也将有效提高巡检的数据记录的准确性。符合国家近几年提出的从劳动密集型向现代化制造业方向发展，响应了“中国制造2025”国家行动纲领。

结语

中国发电量和用电量都位居世界第一，与之存在的是电网压力和电力安全运行规范，目前虽有少数变电站运用上了机器人巡检，但是大部分变电站依然采用人工巡检方式，而且运用的巡检机器人在一定程度上无法完全代替人工工作，我们团队设计制作的携带AI灵巧手的“智能5G智能巡检机器人”集成了5G、3D成像等技术，实现了产品的低时延、高精度等优点。本产品不仅弥补了人工在巡检效率和精度上的不足，也实现了现存巡检机器人没有实现的功能。

参考文献

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