[发明专利]一种用于变电站顺控系统的多巡检机器人协同运作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于变电站顺控系统的多巡检机器人协同运作方法，属于变电站自动化控制领域。

背景技术

变电站顺序化控制(以下简称顺控)是智能变电站必须具备的基本功能之一。顺控也称程序化操作，是指在变电站原有标准化操作的前提下，由变电站自动化系统自动按照操作票规定的顺序执行相关运行方式变化的操作任务，一次性自动完成多个控制步骤的操作。

变电站智能巡检机器人是携带红外和可见光成像设备的移动机器人，在全天候条件下，以全自主或遥控方式，进行变电站设备巡检，对巡检数据提供专家分析。

在智能变电站，顺控需要巡检机器人进行设备状态的自动识别。且变电站占地面积较大，顺控时先后对多个电压等级的设备进行连续控制，同时要求多个巡检机器人配合。多巡检机器人协同运作时会存在以下问题：

1、顺控单步执行时，如何计算每个巡检机器人最优路径；

2、考虑路程、时间、安全性和机动性等综合指标，顺控单步时多巡检机器人的选优；考虑单步选优方案执行时多巡检机器人的当前位置，进行避障处理。

3、如何将每个单步选优方案及避障方案转化成每个巡检机器人协同运作序列。

为解决上述问题，国内外许多机构都对此相关问题进行了深入的研究，主要的研究成果包括：

1、国家知识产权局于2011年5月18日公告的专利号201110002034.0，名称为“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”的专利中提出了智能视频系统接入顺序化控制系统代替原来的人工确认且智能视频系统可投退，该发明主要实现对变电站设备进行智能控制。

2、国家知识产权局于2011年11月23日公告的专利号201110216383.2，名称为“一种基于移动机器人的全自动变电站倒闸顺序操作顺序控制方法”的专利中提出了巡检机器人利用最优路径规划算法以及模式识别算法实现顺控后设备状态的自动检测及信息反馈，该发明主要实现以巡检机器人为核心的智能视频系统。

3、《电力系统自动化》2007年09期《基于图论的电力巡检机器人智能寻迹方案》的论文中提出了采用图论建模和基于Warshall算法解传递闭包的路径搜索方案，该论文主要实现了变电站内简单巡检任务的智能寻迹。

4、《仪器仪表学报》2009年10期《基于Floyd算法的移动机器人最短路径规划研究》的论文中提出了采用栅格地图建模和垂线法选择关键节点继而采用Floyd算法规划的研究，该论文主要实现了栅格地图环境下的路径规划。

以上研究都取得了一定程度上的有益效果，但存在以下问题：

1、“具备可视化和交互性的变电站顺控系统”使用的“智能视频系统”或“标准巡视系统”更多的是基于常规安防视频系统，在变电站内布局不充分，无法实现设备全覆盖。

2、“一种基于移动机器人的全自动变电站倒闸顺序操作顺序控制方法”在响应顺控时存在目标多，耗时长，未涉及多巡检机器人的协同运作方法。

3、“基于图论的电力巡检机器人智能寻迹方案”未涉及顺控任务的智能寻迹，且根据其附图“分岔路口寻址流程”判断其未涉及多巡检机器人的协同运作。

4、“基于Floyd算法的移动机器人最短路径规划研究”建立的栅格地图环境，以及采用的垂线法更多是在仿真环境下对Floyd算法研究，未涉及变电站及顺控系统等应用领域。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述现有技术的不足，提供一种用于变电站顺控系统的多巡检机器人协同运作方法，采用本发明的巡检机器人行驶路线短，自动避障，同时能缩短顺控响应时间，提高执行效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于变电站顺控系统的多巡检机器人协同运作方法，它的步骤为：

第一步，基于变电站环境采用拓扑法建模，根据巡检机器人可行走的磁导航路线形成拓扑网状图和连通关系矩阵，进行路径的搜索及遍历输出距离矩阵和最短路径矩阵；

第二步，在顺控单步时，根据距离矩阵和最短路径矩阵确定各巡检机器人从当前位置到目标点的最短连通路径序列；

第三步，每个目标点单步选优，即在考虑路程、时间、安全性和机动性综合指标下，选择性能最优的巡检机器人；

第四步，确定每个巡检机器人的实际路径序列；即根据第三步结果，依次组合形成每个巡检机器人的运行路径序列，以及对应的激活事件；

第五步，在线监测，如果中途环境发生变化，在线监测负责排除故障，恢复运行。