李仙琪，张俊伟，陈祖慰

(贵州电网有限责任公司培训与评价中心实训设备管理部，贵州 贵阳551417)

作者简介：李仙琪（1975—），女，副教授，主要研究方向为电气工程，li504035130@126.com.

摘要：为降低因无人值守变电站数量增加而加重的运行维护人员工作强度，基于Unity 3D平台设计了一种可视化的变电站巡检自主定位方法。基于该定位方法开发多模块Unity 3D机器人巡检虚拟操作平台，数据模块收集机器人采集的巡检数据传送至业务逻辑模块，构建的三维效果图在表示模块可视化显示；结合SolidWorks与Unity 3D平台构建三维机器人模型，机器人巡检模型的驱动控制器操作轮毂电机保障机器人正常工作，通过TB-418串口与电机控制器交互信息；机器人基于同步定位与建图算法实现变电站机器人巡检定位，同时构建机器人运动地图。采用栅格法将机器人运动路径规划转化为数学约束条件问题，完成机器人运动路径规划。测试结果表明，在Unity 3D平台控制下，巡检机器人实际运行路线与实际最优路径一致。

关键词：Unity 3D平台；变电站；可视化；巡检；机器人；自主定位

中图分类号：TP391   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0051-06

电力是国民生活、生产以及社会发展不可缺少的资源，变电站在电力平台中主要负责电力的输送和分配［1］，因此变电站的正常运行尤为重要。由于社会对电力需求的不断提高，对变电站的电力输送要求也越来越高，为了保证变电站的稳定运行，需要定期巡检变电站的设备［2］。巡检项目通常为检测设备温度是否正常、变压器是否存在异常，查看设备表是否存在故障等［3］，目前通常采用人工方式对变电站进行巡检。由于变电站内部设备复杂且数量大、人工巡检效率不高，因此耗费了大量的时间。当设备出现故障时仅靠人工巡检很难在第一时间排除故障，基于此本文提出基于Unity 3D平台的变电站可视化巡检自主定位方法，以Unity 3D平台为依托收集变电站的实时状态数据，并根据该数据绘制变电站的三维图像在计算机中实现可视化表达。近年来，变电站多使用机器人巡检变电站［4］，实现变电站巡检的智能化与可视化，本文所述方法就是通过Unity 3D平台支持机器人的巡检，使得机器人能够判断自身在变电站中所处的位置，并根据自身位置规划到达目标位置的最佳路线。

1 多模块Unity 3D平台及其结构设计流程

因传统的变电站巡检平台功能单一，无法实现组合设备的多种功能，为充分发挥变电站多种巡检设备的功能，笔者设计了一种多模块的Unity 3D平台。通过Unity 3D平台开发的机器人虚拟操作平台，即可实现变电站巡检机器人自主定位。Unity 3D平台的操作步骤为：用户在Unity 3D软件中执行输入/输出操作［5］，在用户界面选择需要的模块，相继展开下一步操作。选择数据模块、业务逻辑模块、表示模块作为多模块Unity 3D平台中的主要功能模块，能高效实现变电站可视化巡检自主定位。

数据模块负责收集机器人在变电站内巡检得到的相关数据（包括实时数据和历史数据），收集手段通常为网络输送和文件获取［6］。数据模块将收集到的巡检数据传送给业务逻辑模块后，业务逻辑模块据此绘制三维可视化效果图［7］，并将该效果图传送给表示模块，表示模块将变电站巡检的三维可视化效果图通过计算机实现可视化显示。