智能监测机器人的应用案例

• 关键词： 高电压试验 智能监测机器人 电磁兼容 热成像
• 摘要：按照高电压试验规范，在高电压试验现场，都需要观测设备和试品。以前在控制室人工進行。随着智能监测机器人问世，在高电压试验现场，监测冲击试验的闪络、工频耐压放电、局放、电晕和其他异常情况，成为可能。本文介绍一种智能监测机器人，用于人不能存在的场所；在高电压试验现场，它能监测冲击试验的闪络、工频耐压放电、局放、电晕和其他异常情况；不仅准确判定试验结果；而且有效的保证设备安全。

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1、高电压试验现场监测的要求

　　在高电压试验现场，常出现冲击试验的闪络、工频耐压放电、局放、电晕和其他异常情况。监测上述现象，不仅关系判定试验结果；还影响人生和设奋安全。在实验室有高电压大电流的发生装置。人只能在控制室，覌测试品试验，不可能进入试验现场。智能监测机器人可用于高电压试验现场，监测冲击试验的闪络、工频耐压放电、局放、电晕和其他异常情况，准确判定试验结果；而且有效的保证设备安全。

高电压试验现场监测的技术参数

（1）紫外技术参数

响应波长：         　　　240～280nm

紫外光滤光技术：         全日盲100%滤掉太阳光

紫外光像增强技术:  　　　电晕光斑真实、无阴影

最小紫外光灵敏度：       3×10^-18W/cm²

电晕探测灵敏度：         2PC

紫外光增益:   　　　　　 增益可手动、自动调节

紫外光聚焦方式：         自动

紫外光聚焦距离：         0.5m～无穷远

（2）红外技术参数

分辨率：                  384×288

输出制式：                 NTSC

工作波段：                 8μm～14μm

测温范围：                 -20℃～300℃(可扩展至2000℃)

测温精度：                 ±2%

温度分辨率：              ≤0.06℃(在30℃)

空间分辨率：              1.3mrad

焦距范围：                 0.5m～∞

场频：                     50Hz/60Hz

光圈，焦距：              电动

数字输出：                 14位

（3）可见光技术参数

可见光灵敏度:            ≤0.1 Lux

可见光视频制式：         PAL

可见光聚焦方式：         自动

可见光聚焦距离：         0. 5m～无穷远

可见光曝光控制：         自动 

可见光增益控制：         自动 

2、智能监测机器人的应用案例总体结构

　　智能监测机器人的应用案例总体结构如图1所示。

　　　　图1  智能监测机器人的应用案例总体结构

　　由图1可知：智能监测机器人应用案例的总体结构基本配置为高清相机、热像仪、智能终端和运动机器人；智能监测机器人的总体结构智能模块为采集控制、数据处理、智能管理和显示屏。

3、智能监测机器人的热成像工作原理

　　智能监测机器人的热成像工作原理如图2。

 　　　图2 智能监测机器人的热成像工作原理 

　　热成像工作原理：通过以太网与机器人主控电脑连接，主控制器通过网络对红外热成像、高清相机和云台运动进行控制。热成像输出CVBS模拟视频和高清相机数字视频通过视频压缩板进行H264编码压缩，再传输到主控电脑。热成像测温数据通过以太网接穿透视频压缩板直达主控制器，向主控制器提供每秒多帧的全屏测温数据、最高最低温信息，同时也根据被测温设备特性从主控制获取辐射率、距离、区域信息等，结合机器人的精确预置位能力，可以有效保证测温的准确性和多次测温数据的数据可对比性。

　　热成像数据与其他传感器采集而来的数据互相整合兼容尤为关键；“FLIR的数据可以与机器人系统软件实现有效兼容，这是成功的关键因素。”FLIR红外热像仪被安装于机器人上、轨道上、固定支架上，与高清可见相机、高灵敏音频采集设备、WiFi等设备完美协同动作，以±2℃或2%读数的精确测温结果保障每处电力设备现象+进行移动检测和缺陷诊断分析，及时发现设备潜在缺陷并发出预警的安全运作。

　　　　　图3 热成像输出CVBS模拟视频图

除此以外，在智能监测机器人上安装FLIR热像仪，还可以提高系统的安全可靠性。FLIR热像仪将日常巡视、夜间红外巡视、重点设备巡视和特殊巡视相结合，利用多传感信息融合定位技术，结合电子地图与路径规划完成整个机器人运动导航，准确获取设备状态和表计信息，提高视频分析的精度和可靠性。

4、智能监测机器人应用案例的电磁兼容

4.1) 高电压试验的干扰源

　　弱电仪器邻近的条件下工作，存在着严重的 “电磁兼容(EMC”问题。电磁兼容是指电子没备在它所处电磁环境中能令人满意地工作。作为干扰源只具有可允许的干扰发射能力；作为感受器時，对于干扰具有可允许的敏感度。在高电测量条件下，在現场有高电压大电流的各种电气设备和导线；在实验室有高电压大电流的发生装置。弱电仪器在上述条件下工作，最严重的状况是弱电仪器由于地电位升高而引起“反击”或由于强电磁干扰造成个别关键元件损坏，以致弱电仪器无法正常工作；较为严重的状况是弱电仪器由于地电位升高而引起“反击”或由于强电磁干扰影晌，以致弱电仪器记录信号严重失真。

电磁干扰源：

1.由于测量用的射频同轴电缆外皮中通过瞬态电流引起的干扰；

2.间隙放电時产生的空间电磁辐射；

3. 弱电仪器电源线引入的干扰。

为弱电仪，建一个小屏蔽室或屏蔽盒。它们用金属板焊成，或网双层屏蔽网构成。

4.2)智能监测机器人要抗干扰

高电压试验抗干扰综合措施原理图如图2。

　　　　　　图4　高电压试验抗干扰综合措施原理图

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4.3 )智能监测机器人的工艺结构和抗干扰综合措施如图3。

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图5 智能监测机器人的工艺结构和抗干扰综合措施

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‍5、智能监测机器人应用案例的工作过程

智能监测机器人应用案例的工作过程如图6。

　　　　图6 智能监测机器人应用案例的工作过程

高电压试验大厅试验信息，传送到控制室智能终端，再到传送检测中心智能终端，最后将其结果显示在子屏上。

用于高电压试验大厅监测的机器人如图7

　　　　　　　　　　　　图7　智能监测机器人

传送到高电压试验大厅控制室智能终端的CVBS模拟视频图如图8

　　　　　　　　　　图8　控制室智能终端的CVBS模拟视频图

传送到检测中心智能终端的CVBS模拟视频图如图9

　　　　　　　图9 检测中心智能终端的CVBS模拟视频图

最后，将监测的结果，CVBS模拟视频图显示在子屏上如图10。

　　　　　　　　图10 电子屏上显示CVBS模拟视频图

作者简介

　　王彦金（GONGKONG智能制造工作室  武汉  430074），高级工程师，长期从事电力设备质检工作和试验仪的研制，现任gongkong认证家，从事《智能制造论坛》服务平台工作。