北极星智能电网在线讯: 12月12日，气温已达零下2度，在山东电力科学研究院院内的220千伏智能变电站，寒风中只有一个身高1.1米的白色机器人在巡视设备。他就是该院自主研发的变电站巡检机器人，刚刚荣获了首个经中央批准设立的国家政府奖项——“中国优秀工业设计奖金奖”。
“早在2001年，我们就承担了山东电力集团公司的重点科技项目——变电站智能巡检机器人。2002年，变电站智能巡检机器人被列为国家‘863计划’项目。我们组织精干力量，攻坚克难，2005年，通过了国家科技部组织的‘863’计划验收。”说起最早的研发过程，山东电力科学研究院所属鲁能智能技术有限公司总经理厉秉强感慨颇深：“研制机器人刚刚起步的时候，缺资金、缺设备、缺场地……我们可谓一切从零开始，耗费了那么多心血，现在感觉收获满满的。”
山东电科院一直致力于变电站智能巡检机器人的研发工作，不断完善其功能，追求实用，力求高效。2005年，启动了产品样机的研制(第二代)，10月份研制完成，并在长清500kV变电站投入实际运行。2006年，11月“变电站智能巡检机器人实用化技术研究”项目被国家电网公司列为重大科技专项课题。2007年，第三代产品走出山东，在天津500kV吴庄变电站成功投运，这是该成果首次推向市场。智能公司技术总监韩磊特别提到，“2007年11月，我们公司与南方电网签署‘变电站设备巡检机器人’合同，这是公司签订的第一个国网系统外的机器人合作项目，也是公司第一台移动机器人走出国网服务南方电网，是公司在巡检机器人项目上的又一个里程碑。”
2010年，随着国网公司智能电网及智能变电站的建设试点，山东电科院开展了适应智能化变电站需求的智能巡检机器人(第四代)的研究。2010年，第四代机器人在第一批智能变电站试点浙江金华兰溪500kV变电站和青岛午山220kV变电站智能化改造项目中投入运行。智能公司机器人事业部工程服务部经理鹿宁告诉笔者，“今年年初，我们建成了世界首条变电站巡检机器人生产线，实现了小批量生产，年设计生产能力达120台。2月，我们在山东省内首批推广的10台机器人全部投入运行。6月，机器人在特高压—1000kV晋东南(长治)站的成功应用，标志着我们的产品应用范围已经覆盖110kV到1000kV各电压等级变电站及换流站。”
采用机器人技术进行变电站巡检作业，能够最大限度的发挥人工巡检的灵活性、智能性，并同时克服和弥补人工巡检存在的一些缺陷和不足，更贴近于智能变电站和无人值守变电站的发展的实际需求，具有巨大的优越性，是智能变电站和无人值守变电站巡检技术的发展方向，具有广阔的发展空间和应用前景。目前变电站巡检机器人已发展至第四代并在全国推广应用40多台。应用范围已遍布全国十几个地市，覆盖了华北电网、西北电网、华东电网及南方电网，以及从220kV到1000kV特高压各电压等级交、直流变电站。最长服务时间已经达到7年，各项运行指标正常。变电站巡检机器人已为用户发现几十处事故隐患，通过机器人的提前预警，及时进行处理，避免了重大电力事故，得到用户的好评。巡检机器人的应用能够每周减少人员实际工作量约为26小时，平均每天节约社会劳动时间4小时，大大减少时间成本。
同时也获得了显著的社会效益。变电站智能巡检机器人的推广应用将进一步提高电力生产运行的自动化水平，为电力安全生产提供更多保障，社会效益巨大。在500kV长清变电站投运后，中央电视台、人民日报、新华网等各大媒体均进行了相关报道，并被国务院办公厅编入“昨日要情”上报国家领导，产生了广泛的社会影响。特别是“奥运保电”和“世博保电”期间，机器人在济南长清、天津吴庄、广西南宁和浙江嘉兴日夜值守，确保这四个枢纽变电站安全运行，分别为奥运保电和世博保电贡献了一份科技的力量。
从2001年开始进行了10多年的研发，变电站巡检机器人技术上已经趋于成熟。截止到2012年11月，共申请专利76项，其中发明专利20项，实用新型46项，外观专利7项;已授权47项，其中发明专利4项，实用新型38项，外观专利5项。
山东电科院注重该产品科技成果产品化推广工作。产品经过多年开发、应用，日臻完善。山东电力集团公司副总工程师、电科院院长王传庆说：“我们现在正在着手开展第五代机器人的研发工作。今后，我们将进一步加快提升自主创新能力，坚持以高水平的研究成果持续推进电力企业科技进步，为电力事业作出更大的贡献。”
研发团队访谈——“没有最好，只有更好!”
11月30日，我国工业设计领域在厦门举行颁奖仪式。山东电力科学研究院所属鲁能智能技术有限公司设计的“变电站智能巡检机器人”在1451个参赛作品中脱颖而出获得金奖。12月12日，笔者来到智能公司对该机器人的研发团队进行了访谈。
“传统的人工巡检方式存在着劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足，人工检测的数据也无法准确、及时地接入管理信息系统。并且，随着无人值守模式的推广，巡视工作量越来越大，巡检到位率、及时性无法保证。此外，在高原、缺氧、寒冷等地理条件或恶劣天气条件下，人工巡检还存在较大安全风险，缺乏有效的巡检手段。大风、雾天、冰雪、冰雹、雷雨等恶劣天气下，也无法及时进行巡检。”说起当初研发的初衷，智能公司研发中心主任工程师孟杰还是感受颇深，“为了解决这些困难，我们想到了要研发一种可以自主巡检的机器人。我们的团队励精图治，不断完善设计，已经将其升级进化到第四代了。”
“机器人巡检有啥优越性呢?”对于笔者的这个问题，智能公司技术总监韩磊回答起来，可谓滔滔不绝。“我们的机器人通过精确的自主导航和设备定位，按最优路径规划对室外高压设备进行自主或遥控巡视，通过机器视觉、红外测温、声音检测等方法，非接触式采集设备的红外热图、图像和音频等信息，自动识别设备的热缺陷、外观异常，如导线散股断裂、部件损伤、渗漏油、有附着物等。还可以观察开关或刀闸的位置、仪表读数、油位计位置等，生成统一规范的告警事项和巡检报告，向运行人员发出告警信息，并为设备状态检修提供基础数据。我们的机器人还可接入变电站的固定视频监测点，覆盖机器人无法到达的观测死角，实现全站的视频监测。可应用于无人职守、少人值守变电站或智能变电站，尤其在高原、寒冷等地理条件或恶劣天气条件下，代替或辅助人工完成变电站设备的巡检作业，保障了电网安全可靠运行。”
“我们的机器人智能化程度高，全自主运行并执行巡视任务，无需人工辅助别。巡视任务可自由配置，可定制巡视路线和检测设备，巡视周期和时间支持多种设定模式。具备超声停障、偏离减速、出轨自停等安全防护功能。充电室配备自动门和充电箱，当机器人完成巡视任务后，返回充电室自动充电。”说起机器人的特色功能，智能公司机器人事业部的技术总监张斌更是如数家珍。
目前，山东电科院的研发人员还在变电站巡检机器人原有巡检功能基础上，增加了变电站设备异物识别和设备异常声音采集与分析功能，为变电站设备巡检提供了新型的技术检测手段。基于声音辨别电力设备故障检测技术，填补了机器人巡检领域的空白，已经达到国际先进水平。
未来巡检机器人的研究目标是提高巡检机器人的智能性、运动灵活性，以及高精度和配置简便的导航方式。智能公司总经理厉秉强介绍说：“没有最好，只有更好!我们将继续完善机器人的各项功能。改进现有轮式移动平台的结构设计，提高运行速度和越障能力;增强机器人自我防护能力，增加障碍识别和绕障能力;研制基于履带式移动平台可爬楼梯的变电站室内巡检机器人。此外，为实现机器人在变电站强电磁环境下高精度的定位和导航，我们还将研究并应用激光、视觉、光学、惯性、磁等多种导航及组合导航方式，提高机器人环境适应性。”
作为国内最具权威的工业设计奖项，2012年中国优秀工业设计奖由工业和信息化部主办的，要求设计必须符合经济社会发展和消费结构升级要求，并具有较高的前瞻性。“变电站智能巡检机器人”作为国家电网公司品牌成为唯一入围产品，展示了极富创意而又精湛超凡的设计功底。厉总说，“我们的产品以先进的设计理念、独特的设计方式，将人体工学与工业美学发挥极致，秉承‘汇聚领先科技，体现人文关怀’的设计理念，集多种核心技术于一体。设计上在追求实用性、人机协调、美学效果的同时，充分考虑了产品的实际应用环境、行业用户的审美和使用习惯，是科技、艺术与价值的完美融合。”
机器人介绍：
变电站智能巡检机器人用于替代人工完成变电站巡检中遇到的急、难、险、重和重复性工作，属国内首创。可以携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人对室外高压设备进行巡测，以便及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如：异物、损伤、发热、漏油等等，给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。在值班人员不便于巡视时或恶劣天气情况下，无需监控人员的参与，该产品可按照固定的路线进行巡检。该产品能够实现变电站全天候、全自主巡检，有效降低劳动强度，降低变电站运维成本，提高巡检作业和管理的自动化和智能化水平。2004年12月28日，该成果通过技术鉴定，专家认为，首次实现了变电站智能巡检机器人的全天候运行。2008年11月9日，再次通过专家鉴定，达到了国际领先水平。该成果曾获得“国网公司科技进步奖三等奖”、“山东省科技进步奖一等奖”、“山东电力科技技术奖一等奖”等多项省部级科技奖项。
