近期，我國江蘇、湖南、浙江、廣東、云南等10余省份在“能耗雙控”的目標(biāo)下相繼采取了限電的措施?！跋揠姟睆钠髽I(yè)側(cè)傳導(dǎo)至居民側(cè)，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。隨著中國生態(tài)環(huán)境部9月印發(fā)《2021-2022年秋冬季大氣污染治理行動(dòng)計(jì)劃》草案，今年秋冬“重點(diǎn)雙控”或?qū)⒊掷m(xù)很長一段時(shí)間，這不禁讓許多人再次把目光對(duì)準(zhǔn)了電力行業(yè)。

▍需求推動(dòng)行業(yè)變革

在中國電網(wǎng)高速發(fā)展的市場需求下，這種發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)，讓電力工業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的能源產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。其中，配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行無疑是電力系統(tǒng)保持穩(wěn)定狀態(tài)的前提和基礎(chǔ)。

這種背景下，伴隨電力產(chǎn)業(yè)而生，用于幫助和替代人類，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定的電力機(jī)器人，就不僅僅是一項(xiàng)具有市場價(jià)值的產(chǎn)品，也承載了順利完成電力供應(yīng)保障的重要使命。

這也導(dǎo)致在過去很長一段時(shí)間，我國的電力機(jī)器人行業(yè)都是在穩(wěn)定性以及可靠性的前提下逐步開展，由在電力系統(tǒng)處于行業(yè)關(guān)鍵地位的國網(wǎng)/南網(wǎng)及相關(guān)國企，從上而下提出需求、劃定范圍并落實(shí)執(zhí)行。

但另一個(gè)不爭的事實(shí)是，幾十年以來，中國已經(jīng)建立了全球最大的電網(wǎng)系統(tǒng)，區(qū)域性或者省份性的市場需求量已經(jīng)非常龐大，緩慢的研發(fā)和發(fā)展跟不上快速的市場需求。

足夠廣泛的市場，吸引了相關(guān)企業(yè)攻堅(jiān)克難不斷進(jìn)入，目前就已經(jīng)支撐起了魯能智能、億嘉和、郎馳欣創(chuàng)、國自機(jī)器人、大立科技、申昊科技等多家地方企業(yè)。而他們?yōu)榱?/span>謀求更大市場而進(jìn)行的科技創(chuàng)新步伐，也不斷倒逼著國網(wǎng)/南網(wǎng)及其直屬企業(yè)在電力機(jī)器人上不斷投入研發(fā)創(chuàng)新，共同推動(dòng)了該行業(yè)發(fā)展。

▍電力機(jī)器人種類繁多

但電網(wǎng)的建設(shè)維護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜工程，研發(fā)創(chuàng)新的步伐不會(huì)太快。

我國電力運(yùn)轉(zhuǎn)流程中，大多是由火電廠消耗原煤，讓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)著發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，電能產(chǎn)生后，通過電纜傳輸?shù)缴龎鹤冸娬?，由變電站?duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能輸送到高壓電網(wǎng)，經(jīng)電網(wǎng)輸送至各個(gè)分級(jí)變電站，然后轉(zhuǎn)換成220V的電壓輸送。

電力機(jī)器人大體上來說，就是將原先需要人在電纜、線路、儀表、裝置等場景負(fù)責(zé)檢修、維護(hù)的工作流程，逐步以機(jī)器人取代。

在這些故障、周期、狀態(tài)巡檢的流程中，主要分為室外、室內(nèi)和隧道三種場景。

在變電領(lǐng)域應(yīng)用，包括變電站室外設(shè)備巡檢 、變電站室外設(shè)備維護(hù)、變電站室內(nèi)設(shè)備巡檢、變電站室內(nèi)設(shè)備作業(yè)、變電站設(shè)備內(nèi)部檢測維護(hù)等。在輸電領(lǐng)域應(yīng)用，主要是架空輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)、架空輸電線路帶電維護(hù)機(jī)器人、電纜隧道巡檢機(jī)器人。在配電領(lǐng)域應(yīng)用，則主要是架空配電線路帶電作業(yè)、架空配電線路帶電巡檢。

我國重點(diǎn)發(fā)展并取得進(jìn)展的產(chǎn)品種類，目前圍繞這些領(lǐng)域，主要有了包括架空輸電線路機(jī)器人、變電站巡檢機(jī)器人、變電站帶電水沖洗機(jī)器人、配電站巡檢機(jī)器人、配電帶電作業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)等。

其中，變電站和配電站巡檢機(jī)器人是各家企業(yè)爭奪的重要領(lǐng)域。由于配電站和變電站是輸電網(wǎng)的關(guān)節(jié)樞紐，電站設(shè)備巡檢是有效保證電站安全運(yùn)行、提高供電可靠性的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，全國配電站數(shù)量30W+，變電站數(shù)量2W+，在當(dāng)前相關(guān)人力減少的情況下，未來市場需求巨大，而且隨著近年來技術(shù)發(fā)展，切入難度相對(duì)較小，智能化巡檢的相關(guān)技術(shù)成熟度已經(jīng)越來越高。

一些細(xì)分領(lǐng)域的巡檢機(jī)器人也正在為企業(yè)創(chuàng)造更多的市場可能性。

例如隨著近年來調(diào)峰調(diào)頻公司電廠裝機(jī)容量的增加及運(yùn)行年限增長，對(duì)電廠大壩、輸水管道、進(jìn)出水口閘門等水工建筑物和水工設(shè)備進(jìn)行檢測的機(jī)器人被逐漸重視。中國南方電網(wǎng)就曾研制出一個(gè)可由水面控制器操控，具備自主返航功能的水下機(jī)器人，用于靜水條件下檢測水電站大壩壩面、輸水管道、進(jìn)出水口閘門等水工建筑物和水工設(shè)備運(yùn)行狀況。

又例如針對(duì)架空輸電線路巡檢系統(tǒng)，無人機(jī)種類正發(fā)揮著越來越廣泛的作用。無人機(jī)能對(duì)于設(shè)備外觀、設(shè)備溫度、設(shè)備缺失都能起到快速且有效的檢測，在進(jìn)行例如基建線路選址、輸電線路走廊普查、災(zāi)后應(yīng)急評(píng)估等需求下，續(xù)航時(shí)間長、速度快、巡檢范圍大的無人機(jī)所能起到更好效果。

▍電力機(jī)器人通用性技術(shù)

電力巡檢機(jī)器人涉及到的技術(shù)領(lǐng)域大致分兩塊，一塊是機(jī)器人本體技術(shù)，另一塊是巡檢技術(shù)。兩部分技術(shù)交叉融合，共同構(gòu)成能應(yīng)用在各場景的機(jī)器人。

目前機(jī)器人本體技術(shù)關(guān)鍵部分往往是下機(jī)位的移動(dòng)底盤，一般以軌道式、輪式和履帶式三種類型為主。因?yàn)樾枰诓煌h(huán)境具備更強(qiáng)的越障和防滑能力，北方也有部分采取混合式。除此之外，本體還涉及到機(jī)器人的控制、導(dǎo)航、避障等技術(shù)領(lǐng)域，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)巡檢、自動(dòng)?？可踔磷灾饕?guī)劃，同時(shí)能在一些特殊的環(huán)境中保持抗干擾能力。在室外運(yùn)行的機(jī)器人往往還需要考慮到移動(dòng)壽命和續(xù)航性的問題，儲(chǔ)能、自主充電技術(shù)和通信技術(shù)近年來發(fā)展也很快。

而巡檢技術(shù)則主要是巡檢機(jī)器人上機(jī)位搭載的多種檢測模塊，主要用于數(shù)據(jù)采集與記錄功能。例如可見光攝像設(shè)備、紅外熱像儀、聲音采集器，以及原先需要人力進(jìn)行的紅外熱成像技術(shù)。通過利用這些多元信息融合技術(shù)，能對(duì)變電站一次設(shè)備運(yùn)行狀況作出評(píng)估，能判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)又能包括數(shù)據(jù)查詢及分析功能，如果可以更進(jìn)一步通過無線通信實(shí)現(xiàn)機(jī)器人巡檢的圖像、音頻、指令的傳輸，這種在線巡檢技術(shù)具有較強(qiáng)的及時(shí)性。

本體技術(shù)往往也能加入可升降可操作的機(jī)械臂，從而完成安全距離不足的帶電體附近異物清除及摘取工作、配電帶電作業(yè)等工作。而巡檢技術(shù)則正通過搭載各類配件，提升功能性需求，擴(kuò)大巡檢的覆蓋面。例如通過加入更高清的攝像頭，方便對(duì)壓力、油位、避雷器泄漏電流等進(jìn)行特殊地點(diǎn)、特殊角度的無接觸讀取。

電力機(jī)器人的通用性技術(shù)帶來的改變已經(jīng)出現(xiàn)。

以變電站的巡檢機(jī)器人為例，在原先，傳統(tǒng)的室外巡檢需要人每天巡檢2次以上，巡檢主要通過設(shè)備判斷運(yùn)行狀況，及時(shí)了解電站設(shè)備是否出現(xiàn)漏油、裂痕、異常聲響等，人工巡檢受到天氣等惡劣環(huán)境影響很大，并且缺乏實(shí)時(shí)的故障分析和系統(tǒng)分析的能力。電力巡檢機(jī)器人代替人工實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)檢測與預(yù)警分析，已經(jīng)克服了傳統(tǒng)的人工巡視電力線路及設(shè)備存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測質(zhì)量分散、主觀因素多、巡檢結(jié)果無法數(shù)字化等缺陷，正解決著更多人工巡檢存在的缺點(diǎn)或隱患問題。

▍技術(shù)尚待突破

目前，在一些穩(wěn)定環(huán)境場景，電力機(jī)器人已經(jīng)能夠勝任，但在一些復(fù)雜地形和野外，例如在高原、寒冷等地理?xiàng)l件或惡劣天氣條件下，或者大風(fēng)、大霧、冰雪、雷雨時(shí)，機(jī)器人依然無法進(jìn)行很好的工作，相關(guān)技術(shù)還需要持續(xù)研發(fā)投入。

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力設(shè)備向高功率、高可靠性、高智能化方向發(fā)展，這對(duì)變電站的智能化提出了更高的要求，變電站智能巡檢機(jī)器人的移動(dòng)設(shè)備平臺(tái)靈活化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。例如針對(duì)變電站雪地坡地等復(fù)雜的環(huán)境，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和越障能力還有待提升。另一方面，機(jī)器人目前雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測，但檢測到搶險(xiǎn)的時(shí)間仍然較長，機(jī)器人還缺乏搶險(xiǎn)維護(hù)的簡單設(shè)備故障自動(dòng)處理能力。

除此之外，非常多企業(yè)進(jìn)入競爭的巡檢場景也仍然需要優(yōu)化提升。巡檢設(shè)備全面化目前變電站智能巡檢機(jī)器人主要是針對(duì)一次設(shè)備開展自動(dòng)巡檢，對(duì)于二次設(shè)備如高壓開關(guān)柜還不能進(jìn)行自動(dòng)巡檢，因此，需要針對(duì)二次設(shè)備巡檢進(jìn)行深入研究，以增強(qiáng)機(jī)器人巡檢的全面性以及提升操作的可能性。

在自主化技術(shù)上，目前帶電作業(yè)機(jī)器人基本上采用了遙控作業(yè)方式，后續(xù)可考慮基于人工智能、多傳感器融合、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)，在保證作業(yè)安全前提下，研制半自主或完全自主地開展帶電作業(yè)的配電帶電作業(yè)機(jī)器人存在一定必要性。同時(shí)，智能化、模塊化的作業(yè)工具也是未來帶電作業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢，即插即用，一機(jī)多用能夠?qū)崿F(xiàn)更好的成本公攤。

機(jī)器人在電力行業(yè)應(yīng)用應(yīng)主動(dòng)適應(yīng)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢，將人工智能技術(shù)與機(jī)器人深度融合，提升機(jī)器人設(shè)備狀態(tài)感知、主動(dòng)預(yù)測預(yù)警、輔助診斷決策、安全作業(yè)等能力，進(jìn)一步發(fā)揮機(jī)器人在安全性、經(jīng)濟(jì)性與高效性方面的優(yōu)勢，為電力行業(yè)各領(lǐng)域提供更好的支撐。

▍更遠(yuǎn)的未來

AI和大數(shù)據(jù)一定是機(jī)器人行業(yè)未來發(fā)展必不可少的趨勢，標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)是行業(yè)成熟的象征。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)提出的一個(gè)未來發(fā)展方向。其核心理念是將電力用戶及其設(shè)備，電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備，發(fā)電企業(yè)及其設(shè)備，供應(yīng)商及其設(shè)備，以及人和物連接起來，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，為用戶、電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商和政府社會(huì)服務(wù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中所有用于計(jì)算分析設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)均由智能感知裝置采集上傳，例如巡檢機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化每臺(tái)變電站巡檢機(jī)器人通過互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)系，實(shí)時(shí)共享巡檢設(shè)備的狀態(tài)信息，要是確定能夠?qū)崿F(xiàn)，這對(duì)于確保電力物聯(lián)網(wǎng)正常運(yùn)行的重要意義不言而喻。

除此之外，統(tǒng)一技術(shù)條件，制定工作標(biāo)準(zhǔn)也是近年來國家電網(wǎng)公司積極探索電力機(jī)器人的一個(gè)新動(dòng)作。目前已經(jīng)統(tǒng)一了變電站巡檢機(jī)器人軟硬件技術(shù)條件，規(guī)范了變電站智能巡檢機(jī)器人的驗(yàn)收、巡視、維護(hù)、檢測等工作標(biāo)準(zhǔn)和要求。同時(shí)國家電網(wǎng)也在建立測試場地，嚴(yán)格產(chǎn)品準(zhǔn)入把關(guān)，提升試驗(yàn)檢測能力，成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和檢驗(yàn)者。