電力巡檢機器人為電力部門與巡檢人員帶來了曙光

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，對電力線路的安全運行和供電可靠性的要求越來越高。為了保障電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，電力巡檢已經(jīng)成為電力從業(yè)人員重要的日常工作之一。按照常規(guī)傳統(tǒng)的人工巡檢方式，運維人員都需要按照規(guī)劃的巡視路線圖按照順序完成各項設備的巡視工作，此項工作耗費大量的人力與時間。

在這樣的情況下，機器人應用帶來的全新巡檢方式，為電力部門與巡檢人員帶來了曙光。

海量需求下，電力巡檢機器人生逢其時

目前，推廣機器人和無人機在電力巡檢作業(yè)中的應用，已經(jīng)成為國家發(fā)展的重點任務之一，政府不僅發(fā)布多項紅利政策助推兩者的技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也在積極建設培訓體系，設立相關職業(yè)，推動專業(yè)人才的快速培養(yǎng)和積累。換句話說，機器人和無人機的應用已經(jīng)成為了國內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展的重要方向和趨勢。

在電力巡檢中，室外變電站與室內(nèi)配電設備是監(jiān)測重點。在變電站等室外場景，針對不同高度和位置的表計讀數(shù)、開關位置、設備溫度等狀態(tài)均需進行定期檢查，而變電站、地下管廊都具有巡檢路程長、隧道封閉性強、通訊不便、有害氣體存在、環(huán)境惡劣等問題，對巡檢人員的人身安全會存在一定的威脅。在配電站設備日常人工巡檢過程中，關于表計讀數(shù)、開關位置、設備溫度、柜體局部放電等狀態(tài)檢測的工作繁重枯燥。

基于此，傳統(tǒng)人工巡檢向機器自動巡檢已成必然趨勢。傳統(tǒng)電力巡檢，采用人工方式，不僅巡檢效率低、巡檢人力成本高，還存在漏檢情況；臺風、地震、暴雨等極端天氣，通常會給電網(wǎng)基礎設施帶來極大威脅，人工巡檢會出于生命安全考慮而無法進行。與之相反，巡檢機器人的環(huán)境適應性遠遠高于人工巡檢，極端天氣下機器人巡檢工作也可以正常展開。

此外，我國電站數(shù)量規(guī)模龐大，智能電力巡檢設備發(fā)展空間廣闊。據(jù)相關統(tǒng)計，目前我國變電站數(shù)量超2萬座，全國297個地級市大概有配電站30萬座。而電力設備智能運維可以節(jié)約故障維修費用、提高設備使用壽命，國網(wǎng)和南網(wǎng)計劃加強設備智能運維。

國網(wǎng)規(guī)劃于2018－2020年全面推廣機器人運維應用。國網(wǎng)“十二五＂智能化規(guī)劃已改進變電站運行管理方式，從傳統(tǒng)有人值班逐步向集中監(jiān)控、無人值班方式轉(zhuǎn)變。南網(wǎng)自2016年開始全面推行“機巡＋人巡”運維模式，“十三五”部署全面推行“機巡＋人巡”運維模式，指出要推廣智能作業(yè)、無人機、機器人等先進技術，加快推進設備在線監(jiān)測、帶電檢測，開展機器代替人、“互聯(lián)網(wǎng)＋”大數(shù)據(jù)的研究應用。

在人工智能等技術發(fā)展加快的今天，電力巡檢向自動化、智能化方式轉(zhuǎn)變已成必然趨勢，電力巡檢機器人生逢其時。

電力巡檢機器人具備哪些優(yōu)勢？

1、電力巡檢機器人具備經(jīng)濟性。以500KV變電站為例，人工巡檢模式下需要四個工人耗費一個禮拜的工時才能將所有表計進行一次全面檢查；而一臺室外巡檢機器人則耗費更短時間就可以達成同樣的巡檢結(jié)果。目前，一臺室外巡檢機器人的市場價格約60—70萬元，按五年期保守折舊以及5％的年維修費用計算，年均支出約16萬元。參考2019年全國城鎮(zhèn)居民人均可支配收入4．2萬元／人，對大多數(shù)地區(qū)而言四個巡檢工人的人工成本高于16萬元／年，巡檢機器人相比于人工具備很強的經(jīng)濟性。

2、電力巡檢機器人具備安全性。根據(jù)南方電網(wǎng)2018年年度報告，該公司通過在145座變電站配置機器人巡檢等手段，全網(wǎng)電力安全性事件同比下降38％。

空陸結(jié)合，電力巡檢機器人大顯身手

自2013年，國家電網(wǎng)集采需求首次出現(xiàn)，巡檢機器人就發(fā)揮著日益重要的作用。電力巡檢機器人通過采集電力設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，以此監(jiān)測診斷電力系統(tǒng)的運行情況，并通過基礎數(shù)據(jù)定位，實現(xiàn)早期功能預警，從而實現(xiàn)設備智能運維。

目前，電力巡檢機器人主要運用在室內(nèi)配電站、室外變電站、地下電力管廊等場景，而高空電力架、輸電線路、塔架監(jiān)測主要由無人機監(jiān)測。在此基礎上，形成了一個完整的電力系統(tǒng)實時運維監(jiān)控閉環(huán)。

通常情況下，在電力變電站、鐵路牽引變電所、降壓站等室外場景，一般是輪式巡檢機器人“大顯身手”的好機會。

搭載無軌導航、圖像智能識別與分析、多傳感器等技術，巡檢機器人可代替人工完成特定環(huán)境的設備檢測工作，有效降低巡檢成本和勞動強度，提高巡檢效率和質(zhì)量。利用電力物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)設備狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活。

根據(jù)國網(wǎng)和南方電網(wǎng)規(guī)劃，變電站智能化改造率將達100％，若按每年10％的進度，未來五年室外機器人年需求量在2000－3000臺。

另外，室內(nèi)巡檢機器人一般應用在在配電機房、室內(nèi)變電站等場景。巡檢機器人主要實施數(shù)據(jù)采集和傳輸，替代人工對室內(nèi)柜體等設備進行狀態(tài)檢測，接收數(shù)據(jù)后，平臺對巡檢數(shù)據(jù)進行對比和分析，發(fā)現(xiàn)設備隱患和故障征兆，保障設備穩(wěn)定運行，有效提升巡檢工作質(zhì)量。

根據(jù)《配電網(wǎng)建設改造行動計劃（2015－2020年）》，2020年國內(nèi)配電自動化覆蓋率將達到90％，預計未來五年國內(nèi)室內(nèi)機器人年需求量超過10000臺。

此外，不同于陸地上的檢測，隧道管線的監(jiān)測相對復雜，通常采用掛軌式巡檢機器人巡檢。結(jié)合軌道懸掛、云臺升降、多傳感器檢測等方式，可在隧道或室內(nèi)環(huán)境完成24小時監(jiān)控和巡檢任務，將巡檢數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲，通過數(shù)據(jù)分析進行預測性防護，保障設備的安全可靠運行。

在高空電力架、輸電線路、塔架監(jiān)測等場景，則需要無人機配合監(jiān)測。援引北極星輸配電網(wǎng)報道，今年7月，武漢供電公司將無人機應用至線路運維全領域，通過采用高精度差分GPS定位技術，實現(xiàn)無人機巡視航線自動計算規(guī)劃、自動飛行巡檢、自主排除隱患，輸電線路交叉跨越測量精度達到厘米級。累計完成通道巡視2700余公里，精益化桿塔巡視6000余基，巡檢效率較傳統(tǒng)方式提高60％。相比陸地巡檢機器人，電力巡檢無人機尚處在發(fā)育的青春期。

哪些企業(yè)已入局？

國網(wǎng)智能

國網(wǎng)智能前身為山東魯能智能技術有限公司，成立于2000年，是由國網(wǎng)山東省電力公司和全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院共同持股的高新技術企業(yè)，主要業(yè)務包括電力機器人、無人機、新能源、物聯(lián)網(wǎng)等領域高端智能裝備的研發(fā)、設計、制造、銷售、租賃、服務等范疇。

國網(wǎng)智能的巡檢機器人累計推廣近千臺，遍布全國31個省市自治區(qū)，覆蓋110千伏——1000千伏電壓等級。

科大智能

科大智能成立于2002年，2011年在深交所創(chuàng)業(yè)板正式上市?？拼笾悄茏鳛橹悄芑娏υO備及解決方案供應商，是國內(nèi)較早將機器人與環(huán)境、視頻、安防、消防、電氣設備狀態(tài)監(jiān)測融合的企業(yè)之一。自主研發(fā)的智能巡檢機器人系列已廣泛應用于各種電力站房、機房、管廊，執(zhí)行自動巡檢任務。

目前該系列智能巡檢機器人可應用于電力、軌交、城際鐵路等多個領域，大大延伸了智能巡檢機器人應用范圍，為這些領域解決了專業(yè)運檢人員配置率偏低、運檢管控力度不足、巡檢設備多、巡檢范圍廣、不能滿足狀態(tài)實施可知可控等諸多難題，構(gòu)建起高效的運檢指揮協(xié)調(diào)機制，進一步提升精益化管理水平。

國自機器人

國自機器人成立于2011年，專注于移動機器人的開發(fā)和推廣，已掌握智能移動機器人基于多傳感器融合的環(huán)境學習與精確定位技術、動態(tài)路徑規(guī)劃與精確軌跡跟蹤技術、移動機器人多軸協(xié)同高效平穩(wěn)控制技術、基于深度學習與智能云的數(shù)據(jù)挖掘技術、多智能體分布式協(xié)作技術、特種環(huán)境防護技術與本質(zhì)安全技術等一系列移動機器人技術。

目前，國自機器人已構(gòu)建了以智能巡檢、智能物流、智能制造和智能服務為主的產(chǎn)品體系，產(chǎn)品廣泛應用于電力、汽車、橡膠輪胎、物流、煤炭、鐵路等行業(yè)。

其中，在電力巡檢領域，國自機器人已服務于包含國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)在內(nèi)31個省份，1000余座變電站，應用等級實現(xiàn)66kV的基礎變電站到1000kV的特高壓變電站應用全覆蓋。

億嘉和

億嘉和前身古得通訊由公司董事長朱付云創(chuàng)立于1999年，早期主要從事電子網(wǎng)絡設備如交換機等的貿(mào)易業(yè)務。2014年，公司通過引入機器人研發(fā)團隊，并以中標的徐州供電公司的變電站巡檢機器人研發(fā)項目為起點，開始涉足變電站巡檢機器人領域。2018年，公司于上海證券交易所上市，成為電力巡檢機器人領域第一家登陸主板的企業(yè)。

2014年－2019年6年時間，公司陸續(xù)開發(fā)出變電站室外巡檢機器人、配電站室內(nèi)巡檢機器人、地下電纜隧道巡檢機器人等多款電力行業(yè)專用服務機器人。同時，公司基于巡檢機器人業(yè)務不斷拓寬新產(chǎn)品類型，目前已經(jīng)推出物流機器人、消防機器人等面向其他領域的產(chǎn)品。

2016年，公司開始研發(fā)配電網(wǎng)帶電作業(yè)機器人，并于2019年正式推出產(chǎn)品，進入試點應用階段。同時，公司與國家電網(wǎng)旗下的電網(wǎng)自動化龍頭企業(yè)國電南瑞以及率先推行配電網(wǎng)作業(yè)機器人實踐應用的國網(wǎng)天津電力合資成立國網(wǎng)瑞嘉，專注于配電網(wǎng)帶電作業(yè)機器人的開發(fā)與生產(chǎn)。

除了以上企業(yè)之外，還有優(yōu)艾智合、朗馳欣創(chuàng)、申昊科技、國電南瑞、大立科技等優(yōu)秀企業(yè)也已走在電力巡檢機器人賽道前列。

前景可期，后來者能否先行？

盡管目前看來，電力巡檢機器人仍是一片藍海，未來發(fā)展空間廣闊，但燦爛千陽背后，也暗含隱憂。在巨頭占據(jù)市場第一寶座，后來者能否先行一步？

事實上，因為關乎國計民生，電力行業(yè)市場主要受國家主導，因此市場準入門檻也較高。目前，在國網(wǎng)和南網(wǎng)的巡檢機器人采購中，一般采用公開招標和邀請招標的方式。為保證設備的高可靠安全性，招標中設立了嚴格的準入門檻。在設備入網(wǎng)前，除國家或第三方權威機構(gòu)的檢測認證，還需要一定時間的掛網(wǎng)試運行以檢驗合格。

此外，電力巡檢因涉及電力知識、自動控制、智能檢測、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)處理、AI圖像識別等多學科知識技術，缺乏行業(yè)經(jīng)驗和技術積淀的企業(yè)是不太可能進入該領域的。并且，當前階段跨學科人才培養(yǎng)仍未配套，合格人才的教育也亟需加強。

綜合看來，受制于既有的技術、產(chǎn)品質(zhì)量、人才、行業(yè)資質(zhì)等方面的壁壘，目前電力智能機器人市場總體集中度較高，競爭仍主要集中在國內(nèi)少量企業(yè)之間。主研電力巡檢機器人的企業(yè)，國網(wǎng)智能占據(jù)了市場份額的50％以上。緊隨其后的國自機器人、朗馳欣創(chuàng)、普華靈動、萬達科技、億嘉和、申昊科技等也分去了市場較大份額。在現(xiàn)有商家占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢后，未來機器人企業(yè)想要從市場中分一杯羹，仍然需要克服較大阻力。

據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全國電網(wǎng)巡檢機器人市場目前規(guī)模約20億元／年，預計5年后電網(wǎng)巡檢市場規(guī)模有望突破40億元／年，目前還在持續(xù)增長中，前景可期！
責編AJX