应用方案—红外热成像巡检机器人的缺陷检测系统设计

输电线路的缺陷主要有断股、松股、生锈、缺损、缺失、移位、雷击、污秽、磨损、腐蚀等。尤其是输电线路上金具的氧化腐蚀、接头松动以及绝缘子老化、开裂和击穿等缺陷及故障严重威胁输电系统的安全运行。电气试验是常用的故障诊断方法，但多为破坏性检验，不仅成本高，而且不能逐一检测，更不能实现在线检测。

缺陷检测系统可分为图像分析系统和传感器分析系统。图像分析系统采用可见光照相机、红外热像仪、紫外线摄像机等设备来捕捉作业环境中的故障点。图像分析系统可以分为可见光分析系统、红外线分析系统、紫外线分析系统。传感器分析系统可采用激光雷达、涡流检测器等设备，激光雷达主要用于采集线路对地安全距离，防止树枝碰线等。涡流检测器安装在机器人的行走机构上，能检测到机器人所行走的线路内部损伤。

图为巡检机器人拍摄的绝缘子片

红外热成像是一种非接触、瞬间将热信息可视化，并能进行精确测温的先进技术。红外热像仪可瞬间揭示热故障，它具有非接触、远离被检测设备，保证人员安全，保证不影响设备原运行状态；可以直接以图像形式显示设备的热分布情况；自动捕捉最高、低温、并显示出具体位置和温度值；大面积快速扫描检测，节省时间；配备功能强大的后端分析软件，现场工作量极小；测温范围宽，精度高。

图为巡检机器人拍摄的绝缘子

在高压设备电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或电弧。空气中的电子不断获得和释放能量，而当电子释放能量（即放电），便会放出紫外线。紫外线成像技术就是利用这个原理，接收设备放电时产生的紫外线信号，经处理后与可见光影像重叠，显示在仪器的屏幕上，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评估设备的运行情况提供更可靠的依据。

可见光照相机可采用连续拍照方式获得高清晰图片，可见光摄像机主要用于采集输电线路及杆塔的结构几何信息。红外热像仪主要用于采集输电线路的温度信息。紫外线摄像机主要用于采集输电线路电离及电晕信息，通过分析带电线路的放电现象来分析线路的缺陷情况。

图为巡检机器人拍摄的导线连接点

综上，巡检机器人在巡检高压输电线时，可以配备可见光、红外光、紫外光缺陷分析系统和传感器分析系统（涡流传感器、激光雷达等）。工作方式可以采用离线方式和在线方式两种。离线方式即巡检全程录像，机器人完成巡检后从地线上来到地面站，再取出数据，进行缺陷分析。在线方式即机器人在行驶中实时进行缺陷分析，实时报告分析结果。在线实时快速准确是机器人巡检缺陷分析系统的发展方向。