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基于绿光驱鸟及鸟类隐患防控的变电站巡检机器人

成果类型:: 实用新型专利,软件著作权

发布时间: 2025-05-16 21:59:22

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 何永君 | 2025-05-16 21:59:23

国网湖南超高压变电公司携手七宝机器人技术有限公司,共同致力于解决变电站鸟类隐患问题,成功推出基于绿光驱鸟及鸟类隐患防控的变电站巡检机器人。在前期研究中,已研发出具备初步绿光驱鸟功能的变电站巡检机器人样机,目前正通过一系列优化措施提升其性能。在变电站运行时,鸟类活动给电网安全带来诸多挑战。鸟类喜欢在变电站杆塔、架构处筑巢,鸟巢中的树枝、铁丝等杂物极易引发短路故障,导致电力供应中断;鸟粪堆积在绝缘子等设备表面,会降低设备绝缘性能,在潮湿天气时,闪络跳闸风险大幅增加。而传统驱鸟手段,如风车、反光镜等,鸟类容易适应,驱鸟效果越来越差。为有效应对这些问题,该成果从多方面进行创新。在绿光驱鸟功能上,深入研究不同鸟类对绿光的敏感特性,针对喜鹊、麻雀、乌鸦等常见鸟类,确定最佳绿光波长、功率和闪烁频率组合。开发基于光敏传感器及大数据分析的智能光控系统,它能依据环境光线及鸟类活动规律,自动调节绿光强度与照射时间,既提高驱鸟效果,又提升能源利用效率。在巡检功能方面,升级机器人的传感器配置,采用更高精度的温度传感器、高清可见光相机和红外热像仪,可更准确、全面地检测设备。同时,优化导航和避障算法,让机器人在复杂变电站环境中也能灵活移动,确保关键巡检区域全覆盖。通过对绿光驱鸟和巡检功能的深度集成,增强系统可靠性,实现两者协同工作,使机器人在执行任务时更加稳定高效。预期成果十分显著,绿光驱鸟的有效率计划从目前的 40% 提升至 95% 以上,对常见鸟类的驱离效果将大幅增强;巡检机器人对设备故障的检测准确率提高到 95% 以上,能够发现更多潜在故障。此外,产品制造工艺也将得到优化,故障率降低至 3% 以内,并通过权威第三方检测。预计项目出孵后,未来 5 年内将产品推广至 200 座变电站,市场占有率达到 50%,为电力行业解决鸟类隐患和设备巡检难题提供有力支持。

绿光驱鸟技术革新:团队首次针对绿光驱鸟核心技术展开优化研究,在模拟及实地变电站场景中进行大量实验,精确测定针对常见鸟类的最佳绿光波长与功率参数。基于光敏传感器及大数据分析开发的智能光控系统是一大亮点,它突破了传统驱鸟装置的局限性。传统驱鸟手段往往是固定模式,无法根据环境和鸟类活动变化进行调整。而该智能光控系统能够实时感知环境光线和鸟类活动规律,自动调节绿光强度与照射时间。比如在白天光线充足时,适当增强绿光强度以确保驱鸟效果;在鸟类活动频繁的时间段,延长照射时间。这不仅提升了能源利用效率,还保障了驱鸟功能的稳定性,让鸟类难以适应,持续发挥驱离作用。多技术融合创新:创新地将绿光驱鸟技术与巡检机器人相结合,顺应了电力行业智能化发展趋势。在硬件方面,精心设计适配巡检机器人的绿光驱鸟装置,从尺寸、重量、安装方式等细节进行优化,确保硬件连接牢固可靠,不会影响机器人的正常运行。在软件层面,开发协同控制软件,使机器人能够基于自身传感器检测到的鸟类活动,精准启动并灵活调整绿光驱鸟功能。同时,利用电力系统大模型数据特征,率先引入 AI 大模型技术。借助机器人搭载的可见光相机与红外热像仪,通过图像识别算法与深度学习技术,构建庞大的鸟类图像数据库,建立鸟类行为模型。这样就能实现对变电站内鸟类的种类、数量、位置、轨迹进行实时监测,还能精准预测鸟类筑巢等行为,提前主动防控鸟类隐患,这是传统巡检和驱鸟方式难以做到的。复杂环境适应性强:针对变电站复杂环境带来的挑战,该成果在技术上进行了针对性突破。采用激光雷达和视觉 SLAM 技术,显著提升机器人的导航和避障能力。激光雷达能够快速、准确地扫描周围环境,获取详细的空间信息;视觉 SLAM 技术则通过对视觉图像的分析和处理,实现机器人的自主定位和地图构建。两者结合,让机器人在变电站内复杂的设备布局中也能自由穿梭,准确到达指定位置进行巡检和驱鸟作业。在应对强电磁干扰方面,选用抗电磁干扰的传感器和通信设备,并对机器人进行电磁屏蔽处理,优化通信协议。这些措施有效保障了传感器精度和通信稳定性,确保机器人在恶劣的电磁环境下也能稳定运行,准确采集数据和执行任务。

基于绿光驱鸟及鸟类隐患防控的变电站巡检机器人拥有极为广阔的应用前景,能为电力行业带来诸多积极影响。从变电站的类型来看,它适用于各类电压等级的变电站,无论是城市中负荷密集的变电站,还是山区、沿海等环境复杂的变电站。在城市变电站中,空间相对紧凑,设备布局复杂,鸟类活动可能会对周边居民的用电安全产生较大影响。该机器人凭借其灵活的导航和避障能力,以及精准的驱鸟功能,可以在有限的空间内有效巡检设备,防止鸟类造成故障,保障城市居民的稳定用电。在山区变电站,地形复杂,人工巡检难度大且危险系数高,同时鸟类栖息环境多样,鸟类隐患更为突出。此机器人能够自主穿梭于山区变电站的各个角落,克服地形障碍,及时发现并处理鸟类隐患,大大提高巡检效率和安全性。对于沿海变电站,高湿度、高盐度的环境不仅对设备造成腐蚀威胁,也吸引鸟类栖息,增加了设备故障风险。该机器人的防护设计和稳定的驱鸟、巡检功能,能够适应沿海的恶劣环境,确保变电站设备正常运行。随着电网建设的不断推进,变电站的数量持续增加。根据市场预测,未来 5 年内,对具备鸟类隐患防控功能的巡检机器人市场需求巨大,市场容量预计可达 400 台。这为该成果的推广应用提供了广阔的市场空间。从经济效益角度看,使用该机器人可有效减少因鸟类活动引发的设备故障,降低设备维修成本和停电损失。例如,一次因鸟类筑巢引发的短路故障可能导致大面积停电,造成工业生产停滞、商业活动中断等经济损失。而该机器人能够提前预防此类故障,为电力企业和相关用户节省大量资金。从行业发展角度,它推动了电力行业巡检和鸟类隐患防控的智能化进程,提高了整个行业的运行效率和管理水平,为电力行业的可持续发展提供了有力支撑。

“潇湘特高压智能巡检团队”是由国网湖南超高压变电公司管辖的湖南首座1000千伏特高压站及其技术支撑单位七宝机器人技术有限公司组成,成员包括国网首席技师、湖南省电力公司领军专家、高级专家以及智能巡检及算法高级工程师。致力于研究超、特高压变电站智能巡检应用技术、新型电力系统及人工智能等主要领域。

经济效益:在研发该成果的过程中,项目投入经费共计 720 万元,其中直接费 550 万元,涵盖了人工费 475 万元(主要用于支付项目团队固定专职人员薪酬)、设备使用费 16 万元(如购置多光谱鸟类行为监测仪等设备)、业务费 20 万元(包括研发材料采购、资料印刷及专利申请等费用)、场地使用费 29 万元以及专家咨询费 5 万元;间接费 50 万元;税金 120 万元。目前项目处于研发阶段,尚未实现收益。但从预期来看,成果转化应用后经济效益显著。预计产品单价为 120 万元 / 台,未来 5 年内市场占有率达到 50%,市场容量约 400 台。通过优化生产工艺,预计产品毛利率达到 5 %,这将为企业带来可观的利润。同时,使用该机器人可大幅减少因鸟类活动引发的设备故障,降低设备维修成本和停电损失,为电力企业节省大量运营资金。社会效益:在推动科学技术进步方面,该成果将多参数自适应绿光驱鸟技术、基于深度学习的设备故障智能诊断技术、复杂环境下的机器人稳定导航与避障技术应用于变电站巡检领域,为相关技术的发展提供了实践经验和创新思路,推动了电力行业智能化巡检技术的进步。在保障国家和社会安全方面,有效解决了变电站鸟类隐患问题,降低了因鸟类活动导致的电力故障风险,确保了电力供应的稳定性,保障了社会生产生活的正常运转。在改善人民物质、文化、生活及健康水平方面,稳定的电力供应是现代生活的基础,减少停电次数和时间,提升了居民的生活质量,也为医疗设备的正常运行提供了保障,对人民的健康起到了积极作用。环境效益:虽然该成果主要应用于电力领域,但从间接角度看,稳定的电力供应有助于减少因电力不足导致的其他能源过度消耗,例如减少使用柴油发电机等设备,从而降低污染物排放,对保护自然资源或生态环境具有一定的积极意义。

技术转让与许可:考虑将基于绿光驱鸟及鸟类隐患防控的变电站巡检机器人相关技术进行转让或许可。对于一些有生产制造能力但研发能力相对薄弱的企业,通过技术转让,可帮助它们快速获得先进技术,进入该市场领域。技术许可则更为灵活,可根据被许可方的需求,授予其在一定范围内使用技术的权利,按使用范围、时间等因素收取许可费用。这样既能让成果得到更广泛的应用,也能为研发团队带来经济收益,进一步推动技术的持续创新和优化。合作开发与技术服务:积极寻求与电力企业、科研机构等的合作开发机会。与电力企业合作,能更好地了解市场需求,根据实际应用场景进一步优化产品。例如,针对不同地区变电站的特点,共同开发更具针对性的功能。与科研机构合作,则可借助其科研力量,在前沿技术研究方面取得突破,如进一步优化绿光驱鸟技术、提升机器人的智能化水平等。同时,提供技术服务,为客户提供设备安装调试、技术培训、售后维护等一站式服务,确保客户能够正确使用产品,充分发挥产品的功能优势,提高客户满意度,树立良好的品牌形象。资金需求与转化目标:目前研发资金已投入 720 万元,在成果转化阶段,仍需要一定资金用于市场推广、生产设备购置、技术升级等方面。预计还需投入 120 万元资金,时间跨度为 2025年3月至6月。希望成果转化能够快速落地,在未来 5 年内实现产品推广至 200 座变电站的目标,提高市场占有率。同时,不断提升产品性能,拓展应用领域,不仅应用于传统变电站,还能在新型电力系统的相关设施中发挥作用,为电力行业的安全稳定运行提供更全面、更高效的保障。