变电站智能巡检机器人性能检测方案.docx
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变电站智能巡检机器人性能检测方案
附件
2015年变电站智能巡检机器人
性能检测方案
国家电网公司
2015年8月
为掌握机器人质量实际情况，国家电网公司统一组织开展变电站智能巡检机器人性能检测工作。
1、工作组织
1.中国电力科学研究院作为第三方检测机构，负责具体开展试验检测及检测结果分析总结等工作。
2.每项检测均有3名省公司专家进行全程见证。
3.监察人员对整个工作过程进行监督。
2、工作内容
1、检测对象
变电站智能巡检机器人
2、检测项目及要求
本方案中检测项目及方法参考行业标准及用户需求制定，具体检测项目要求及方法见附件。
每套变电站智能巡检机器人均需参加所有检测项目。
3、检测依据
《变电站智能巡检机器人技术规范（通用）》
《变电站智能巡检机器人专用规范（单站型）》
《变电站智能巡检机器人专用规范（集中使用型）》
《国网运检部关于印发变电站智能巡检机器人验收细则的通知》（运检一〔2014〕69号）
4、检测结果判定
本次检测对检测项目进行逐一判定；在某一项目检测过程中，若出现检测结果不符合标准要求、缺少配件造成无法检测、任一模块故障等情况，则该检测项目不符合要求。
在逐项检测完成后对机器人整体性能进行评价，任一带“*”号项目不合格、表计识别准确率或红外测温准确率低于60%，都将被评为不合格产品。
3、进度安排
本次性能检测工作按照公告发布、报名送样、试验检测、检测总结流程开展工作，具体进度安排如下。
1、报名送样
报名时间：
自公告发布之日起，参加检测的供应商向检测机构提出检测申请，并填写报名表（详见附件3），报名截止时间为8月17日17：
00。
送样时间：
8月19日9时前，2台巡检机器人（为了检验产品的一致性，防止出现试验品、贴牌品、仿冒品等，2台机器人同时开展检测。
可增加1台作为备用）。
2、试验检测
1.供应商于8月19日9时前提供不少于2台机器人至检测现场，并委派4名安装调试人员（不得增加人员）代表供应商全权开展工作。
2.各供应商派1名代表于检测第一天（8月19日）上午10时参加抽签确定检测时间、场地、路径及检测顺序。
现场检测设有若干模拟场地和1块特高压场地（模拟场地数量根据参加检测厂家数量调整）。
每块模拟场地有2-3条平行路径；特高压设备场地不铺设磁条，由各供应商通过手工遥控机器人至相应点位进行巡视。
两块场地分别由两台机器人同时进行检测。
3.为了考核供应商的安装调试能力，本次检测采用同等数量安装调试人员、规定时间内同步安装调试的方式。
8月19日下午13时，各供应商安装调试人员4人统一进驻现场开始机器人本体、后台系统、导航定位设备等施工调试，安装调试时间为8月19日至8月21日。
每日工作时间为上午9时至下午18时（第一天为下午13时开始）。
各供应商安装调试时间一致，到时必须退场，以保证公平。
4.8月22日9时开始进入性能测试。
每个厂家测试时间原则上不超过6小时，完成一个完整测试循环后即结束。
安装调试人员（4人）按照检测人员要求完成相应测试工作。
若因检测人员原因造成时间延误，可适当延时。
5.若参加检测厂家较多，则按照上述过程分两批进行，第一批检测完成后即开展第二批检测。
6.检测人员按照格式逐项记录机器人性能检测结果，整个检测完成后由检测人员、专家、监察人员和厂家共同签字确认。
整个检测工作结束后一周内由检测机构向供应商出具正式检测报告。
4、检测要求
1.本次检测工作以公平、公正为原则，检测方应认真做好过程记录，保证检测效果。
2.送检方应提供送检设备完整的电子版资料，包括送检装置清单、使用说明书（中文）、设计方案、产品结构图、主要部件清单（包括：
规格、型号、数量和主要部件实物图等），其中产品结构图、主要部件规格型号作为产品结构和外观检查主要依据。
3.检测过程中若发现有贴牌等现象，检测方有权要求送检方提供进一步资料以查证。
若经确认属于贴牌产品，将对该产品及配合提供该产品的供应商相关产品不予检测。
4.送检方需与检测方签订检测合同及安全协议。
5.检测过程中，机器人的操作全部由送检方负责。
5、其它说明
试验地址：
湖北省武汉市江夏区五里界蔡王村特高压交流试验基地。
试验工作联系人：
胡霁
huji@
试验报名联系人：
曾云飞
zengyunfei@
附件：
1.2015年变电站智能巡检机器人采购前性能检测项目及要求
2.2015年变电站智能巡检机器人采购前性能检测表
3.2015年变电站智能巡检机器人采购前性能检测报名表
附件1
2015年变电站智能巡检机器人
性能检测项目及要求
1.概述
本次检测工作主要依据《变电站智能巡检机器人招标文件-通用技术规范书》、《变电站智能巡检机器人招标文件-专用技术规范书（单站型）》、《变电站智能巡检机器人招标文件-专用技术规范书（集中使用型）、《变电站智能巡检机器人验收细则（运检一〔2014〕69号）》等相关要求进行。
2.检测项目
检测项目主要包括三大类，分别为：
基本性能、巡检能力和监控后台。
依据标准和检测方法见下表1。
表1检测项目
序号
检测项目
1
基本性能
外观质量
整机外观结构
2
防松措施
3
部件标识
4
外壳表面
5
外壳防静电及防电磁场干扰措施
6
外壳和电器部件是否带电
7
*机器人本体重量（包括电池）
7
可见光及红外成像质量
*可见光成像质量
8
*红外成像质量
9
运动功能
自主导航及定位准确度
10
防碰撞功能
11
越障能力
12
涉水能力
13
爬坡能力
15
转弯半径
16
*巡航时间
17
云台性能
18
自主充电功能
*自主充电功能
19
对讲喊话
语音对讲及喊话功能
20
巡检方式设置和切换
*巡检方式
21
例行巡检切换为人工遥控巡检
22
特巡切换为人工遥控巡检
23
人工遥控巡检切换为例行巡检
24
人工遥控巡检切换为特巡
25
例巡切换为特巡
26
特巡切换为例巡
27
例巡切换特巡，机器人自动寻找最短路径
28
*一键返航功能
29
链路中断返航功能
30
自检功能
*遥控遥测信号自检
31
*电池模块自检
32
*驱动模块自检
33
*检测设备自检
34
其他模块
35
智能报警功能
三相温差异常
36
热缺陷
37
敞开式仪表异常
38
油位计异常
39
巡检能力
*模拟区域表计和分合指示（执行机构）识别准确度
40
*特高压变电试验场区域表计和分合指示（执行机构）识别准确度
41
*红外测温准确度
42
监控后台
监控后台软件总体功能
43
实时监视功能
44
*机器人实时状态控制
45
*机器人巡视任务管理功能
46
*数据查询统计
47
电子地图功能
注：
表“*”号项目为重要技术参数，如不满足将导致测试不合格。
以上表格“*”号只进行了检测大项初步标识，具体“*”号对应的子项目以附件2“2015年变电站智能巡检机器人性能检测表”为准。
3.检测项目技术要求
3.1基本性能
机器人的外观质量应满足：
整机外观美观整洁，整机结构坚固，所有连接件、紧固件应有防松措施，电机、支架等可更换部件应有一一对应的明显标识；外壳表面应有保护涂层或防腐设计，不应有伤痕、毛刺等其他缺陷；外壳应采取必要的防静电及防电磁场干扰措施；外壳和电器部件的外壳均不应带电；机器人本体重量（包括电池）不超过100kg。
可见光摄像机上传视频分辨率不小于高清1080P；可见光最小光学变焦倍数30倍；红外摄像头具备自动对焦功能，热成像仪分辨率不低于320*240；红外图像为伪彩显示、可显示影像中温度最高点位置及温度值、具有热图数据。
1）具备自主导航功能；前后方向和左右方向的重复导航定位误差不大于±10mm，在1m/s的运动速度下，最小制动距离不大于0.5m。
2）具备防碰撞功能，应具有障碍物检测功能，在行走过程中如遇到障碍物应及时停止，障碍物移除后应能恢复行走。
3）具备越障能力，最小越障高度为5cm。
4）具备涉水功能，最小涉水深度为100mm。
5）具备爬坡能力，爬坡能力应不小于15°。
6）最小转弯直径应不大于其本身长度的2倍。
7）电池供电一次充电续航能力不小于5h，续航时间内，机器人应稳定、可靠工作。
8）应具备俯仰和水平两个旋转自由度：
垂直范围0°～+90°，水平范围+180°～-180°；机器人云台视场范围内始终不受本体任何部位遮挡影响。
机器人应具备自主充电功能，电池电量不足时能够自动返回充电室，能够与充电室内充电设备配合完成自主充电。
应具备双向语音传输功能。
巡检系统应包括全自主巡检及人工遥控巡检两种功能，全自主巡检又包括例行和特巡两种方式。
全自主巡检与人工遥控巡检能可自由无缝切换，具体功能如下：
（1）例行巡检与人工遥控巡检切换。
支持例行巡检与人工遥控巡检自由无缝切换，切换过程中，智能机器人巡检系统的巡检状态和巡检姿态不发生明显变化。
（2）特巡与人工遥控巡检切换。
支持特巡与人工遥控巡检切换，切换过程中，智能机器人巡检系统的巡检状态和巡检姿态不发生明显变化。
机器人在接收到特巡任务命令时，应立即停止正在执行的巡检任务，自动寻找最短路径，以最短时间到达巡检点进行巡检。
具备一键返航功能：
不论智能机器人巡检系统处于何种工作状态，只要启动一键返航功能，智能机器人巡检系统应中止当前任务，按预先设定的策略安全返航。
具备链路中断返航功能：
不论智能机器人巡检系统处于何种工作行状态，只要遥测遥控信号出现中断，智能机器人巡检系统应按预先设定的策略返航。
整机自检项目应至少包含：
遥控遥测信号，电池模块、驱动模块、检测设备；以上任一部件（模块）故障，均能在本地监控后台（或）手柄上以明显的声（光）进行报警提示，并能上传故障信息；根据报警提示，能直接确定故障的部件（或模块）。
巡检系统应具备以下智能报警功能：
1）机器人本体故障报警：
电池电源、驱动模块、检测设备、遥控遥测信号。
2）热型缺陷或故障分析、三相设备温度温差分析、各类表计及油位计拍照读取识别，执行设备分合状态识别等各类状态自主分析判断，并报警。
3.2巡检能力
机器人能够对模拟试验场区域表计和分合指示（执行机构）进行数据读取，自动判断和数字识别，误差小于±5%。
机器人能够对特高压变电试验场区域表计和分合指示（执行机构）进行数据读取，自动判断和数字识别，误差小于±5%。
机器人能对模拟的测温点进行红外测温，将机器人测量值与红外测温仪的测量值进行比较，误差小于±5%。
3.3监控后台功能要求
3.3.1监控后台软件总体功能
后台功能是否齐全
监控后台应至少包括实时监视、机器人实时状态控制、机器人巡视任务管理、数据查询统计、系统互联、系统配置六个功能模块。
界面操作友好性
系统软件人机界面友好、操作方便，信息显示清晰直观。
3.3.2实时监视功能
系统后台实时监视应实现实时监视现场设备信息，机器人本体状态以及现场环境等功能。
监控后台应能实时采集显示现场设备可见光图像（包括表计读数、注油设备油位、设备位置状态、设备外观）、红外图像、设备噪声等信息。
在传输距离1km处，传输功能正常；支持视频的播放、停止、抓图、录像、全屏显示等功能；支持音频信息的录制、回放和可视化展示，展示内容包括声音波形信息等。
应能够实时监视机器人自身状态，包括监视机器人的控制模式、当前位置、巡检轨迹、机内温度、机器人当前运动速度、当前云台的水平和垂直位置以及相机当前倍数、电池状态等信息。
应能够实时监视现场环境，包括设备现场的湿度、温度、风速等信息。
应能根据告警阈值自动进行数据分析并告警。
告警信息应长时报警提示，并支持人工或自动复归。
具备通信告警功能，在通信中断、接收的报文内容异常等情况下，上送告警信息。
3.3.3机器人实时状态控制
系统对机器人控制模式分为：
全自主、人工遥控两种模式。
操作后台应提供全自主和人工遥控两种指令下发，要求机器人可自由无缝切换。
监控后台应实现控制机器人云台上、下、左、右转动，调节摄像机位置，控制机器人前进、后退、转向，对设备存在的故障或者异常点位进行确认；支持可见光相机变倍和自动聚焦，支持热成像自动和手动聚焦；支持外置补光灯控制、雨刷控制；支持一键返航命令发送。
3.3.4机器人巡视任务管理功能
机器人巡视任务管理界面要包括巡视计划日历和任务配置两大块。
巡视计划能以日历的形式展示任务安排情况；可以在任务配置界面编辑巡视任务、制定巡视计划和下发巡视任务。
任务配置可根据巡视类型（例行巡视、全面巡视、专项巡视、特殊巡视等）、设备区域、间隔名称、设备类型进行组合筛选，其中专项巡视应按照避雷器表计、SF6表计、液压表计、红外测温、噪音检测、油位、位置状态等进行详细分类。
3.3.5数据查询统计
数据查询统计应包括巡检点位数据查询、告警信息查询、巡检数据统计和缺陷异常分析等内容。
所有报表、报告具备查询、打印、导出等功能，导出功能支持excel或者word格式。
对温度、压力等模拟量提供历史曲线展示功能。
巡检点查询是基于单个巡检点而非针对巡视任务的一种巡视数据查询方式，通过选择巡检点显示该巡检点的详细历史信息。
具备查询设定时间内的巡检点历史信息功能，支持对巡检点进行模糊查询，可显示查询点位总数、可见光信息、红外数据信息、历史曲线、历史存储数据。
系统应能在每一个巡视任务结束后，自动生成巡视任务报表。
巡视任务报表查询具备设定时间内的巡视任务查询功能，支持以时间、巡视类型、任务名称进行组合筛选。
告警信息查询应包括现场设备告警信息与机器人本体告警信息查询两个功能模块。
现场设备告警信息查询要具备查询设定时间内的历史告警信息功能，支持对告警信息的设备区域、间隔名称、设备类型、检测类型、告警等级、检测时间段等进行组合筛选。
机器人本体告警信息查询具备查询设定时间内的历史告警信息功能，支持对告警信息的告警类型进行筛选。
每次巡视任务完毕后，对当次巡视的结果和过程中发现的问题，即各类告警信息，自动生成异常缺陷报表。
异常报告具备设定时间内的巡视任务查询功能，支持以检测类型、设备区域、间隔名称、设备类型、告警等级等进行组合筛选。
3.3.6电子地图功能
系统能提供二维电子地图或三维电子地图功能，实时显示机器人在电子地图上的位置，可实时记录、下传并在本地监控后台上显示智能巡检机器人的工作状态、巡检路线等信息，并可导出。
电子地图上可根据任务标定机器人巡视路线轨迹，在任务中应实时反映任务进度。
4.检测方法
4.1基本性能
在良好的光线条件下，检查机器人外观结构、外壳、连接件、紧固件、电气部件、可更换部件指示标识等是否符合
机器人执行完可见光及红外巡检任务后，检查其生成的可见光及红外图像是否符合
（1）自主导航及定位准确度
1）在试验场地30m的测量区间上，预先标定导航轨迹，并标明预设点位置、始端线和终端线。
2）设定机器人自主行走路线、预设点位置和运动速度（1m/s）。
3）将机器人按预设路线行走，观察并记录机器人的自主行走路线，并测量机器人的自主导航定位误差和最小制动距离。
4）试验重复进行2次，记录前后、左右两个方向上重复导航定位误差和最小制动距离。
（2）防碰撞功能
1）在试验场地机器人行走路线上设置统一尺寸的障碍物。
2）将机器人按照预设路线行走，观察机器人行走过程中遇到障碍物是否及时停止。
3）将障碍物移除，观察机器人是否恢复行走。
（3）越障能力
1）在试验场地上布置越障试验装置，宽度应大于机器人的宽度。
2）越障试验装置的高度为5cm。
3）机器人正对越障试验装置，停在越障试验装置前沿。
4）操作机器人直行，使其越过越障试验装置，试验重复进行2次，判断试验结果是否符合要求。
（4）涉水能力
1）将机器人停靠在涉水试验区。
2）设置水槽的水位深度为10cm。
3）将机器人通电涉水持续10分钟。
4）控制巡检机器人应能正确执行机器人行走、云台俯仰和水平转动等命令。
5）采用监控后台接收巡检机器人采集的图像、音频等数据，判断试验结果是否符合要求。
（5）爬坡能力
1）首先进行15°爬坡能力试验。
2）将机器人正对试验装置的斜坡坡道，停在斜坡前沿。
3）操作机器人直行，使其行走至爬坡试验装置上，再从坡道行走至坡底,试验重复进行2次，判断试验结果是否符合要求。
4）若当坡度为15°时试验结果满足要求，进行20°爬坡能力试验，记录试验结果。
（6）最大速度
1）在试验地面上画出长为30米的测量区间，预先标定导航轨迹，标出始端线和终端线。
2）使机器人自主导航行驶，保持最大速度直线驶过始端线和终端线，记录机器人驶过始端线和终端线所用时间，计算行走速度。
3）试验重复进行2次，取平均值，判断试验结果是否符合要求。
（7）转弯半径
1）将机器人停在试验场地的转弯性能测试准备区。
2）在转弯性能测试区（测试区已画有不同转弯半径的同心圆），进行机器人原地转向试验，观察并记录机器人所通过的转弯半径圆。
3）机器人左转和右转各测定1次，取其平均值确定转弯半径，判断试验结果是否符合要求。
（8）续航时间
1）审查送检方提供的电池试验报告是否满足QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》，综合判断机器人的续航时间是否满足要求。
2）机器人在正常试验周期内若出现电量不足报警等情况，判定续航时间不满足要求。
（9）云台性能
分别测量云台水平方向和垂直方向旋转至终端时所旋转的角度，并记录试验结果。
在试验场地选取任一巡检点代表充电点所在位置，在离充电区一定距离时启动机器人自主充电命令，观察机器人是否在所选取的充电点停下，正确执行自主充电命令。
将机器人与本地监控后台分别布置在距离不小于100m的试验场上两个位置，开启现场语音对讲及喊话功能，进行模拟通话试验，观察机器人与本地监控后台是否能正常通话。
（1）例行巡检方式与人工遥控巡检方式切换
1）将组装好的机器人（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，完成巡检系统自检。
2）按照要求预先设定巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，并启动例行巡检方式。
3）例行巡检进行一定时间后，由例行巡检切换至人工遥控模式，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
4）人工遥控一定时间后，由人工巡检模式切换至例行巡检模块，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
（2）特殊巡检方式与人工遥控巡检方式切换
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，完成巡检系统自检。
2）操作人员选定巡检内容并手动启动巡视。
3）特巡进行一定时间后，由特巡模式切换至人工遥控模式，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
4）人工遥控一定时间后，由人工巡检模式切换至特殊巡检模块，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
（3）例行巡检方式与特殊巡检方式切换
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，完成巡检系统自检。
2）按照要求预先设定巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，并启动例行巡检方式。
3）例行巡检进行一定时间后，由例行巡检模式切换至特巡模式，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
4）特巡一定时间后，由特巡模式切换至例行巡检模块，观察本地监控后台及机器人巡检方式的指示是否变化，机器人的巡检状态及姿态是否稳定。
（4）最短路径选择功能检测方法
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，完成巡检系统自检。
2）按照要求预先设定巡检内容、巡检点及路线，并启动例行巡检方式。
3）机器人执行例巡在某一区域时，操作人员根据要求设置巡视内容及巡检点并手动启动巡视。
4）观察机器人是否选择最短路径到达巡检点执行巡检任务。
（5）一键返航检测方法
1）将智能机器人置于试验场准备区域指定位置，完成智能机器人巡检系统自检。
2）设置好智能机器人的行走路线和巡检点，并以全自主方式启动智能机器人。
3）待智能机器人短时工作后，启动一键返航功能，观察智能机器人安全返航策略及等待智能机器人返回。
（6）链路中断返航检测方法
1）将智能机器人置于试验场准备区域指定位置，完成智能机器人巡检系统自检。
2）设置好巡检机器人的行走路线和巡检点，并以全自主方式启动巡检机器人。
3）待智能机器人短时工作后，将链路电源断开，并经核实链路电源已断开，观察智能机器人安全返航策略及等待智能机器人返回。
（1）将机器人准备完毕，放置在准备区域指定位置。
（2）遥控遥测检测方法。
机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开本地监控后台/遥控电源（或断开通信模块），观察本地监控后台/遥控是否有有声（光）报警提示和报警代码。
若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块。
（3）电池模块检测方法。
将电池模块阀值设置不足电量，进行电池模块的自检，并观察是否有声（光）报警提示和报警代码，若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块。
（4）驱动模块检测方法。
机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开任一驱动模块电源（或信号线），观察是否有有声（光）报警提示和报警代码，若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块。
（5）检测设备检测方法。
机器人与本地监控后台/遥控正常通信后，断开任一检测设备电源（或信号线），观察是否有有声（光）报警提示和报警代码，若有报警提示，并根据报警提示辨别故障模块。
（6）将机器人（搭载全套任务荷载）展开，进行整机的自检（自检模块应包括：
遥控遥测模块、电池电压、驱动模块以及检测设备），并观察是否有声（光）报警提示和报警代码。
（1）三相温差异常
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，启动系统温差分析及异常报警功能。
2）按照要求设置巡检线路，对试验场现场上3个温度不同巡检点进行巡检。
3）观察系统是否对采集到的三个巡检点设备温度进行温差分析，并能自动判别和异常报警。
（2）热缺陷
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，设置红外检测温度报警阈值。
2）对试验场上测温点进行巡检。
3）观察系统是否对超过温度阈值的巡检点发出异常报警。
（3）敞开式仪表异常
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，并启动敞开式仪表识别异常报警功能。
2）按照要求设置巡检线路，对试验场上敞开式仪表（有正常显示仪表、超出范围显示仪表,同一块仪表变化值）拍照，识别。
3）观察系统是否能对超出范围显示仪表自动识别并智能报警。
（4）油位异常
1）将组装好的机器人巡检系统（搭载全套任务荷载）放置在准备区域指定位置，并启动油位计识别及异常报警功能。
2）按照要求设置巡检线路，对试验场上油位计（正常油位计及超出范围油位计）拍照，识别。
3）观察系统是否能对超出范围显示的油位计自动识别并智能报警。
4.2巡检能力
机器人根据预设巡检路径对模拟试验区域的所有表计和分合指示（执行机构）进行巡检，生成所有表计和分合指示的识别结果表，将机器人识别结果与设置值进行比较，误差小于±5%的机器人识别结果满足要求。
机器人在指定巡检点对特高压变电试验场区域的所有表计和分合指示（执行机构）进行巡检，生成所有表计和分合指示（执行机构）的识别结果表，将机器人识别结果与设置值进行比较，误差小于±5%的机器人识别结果满足要求。
机器人在指定的巡检点
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