CN103064415A

CN103064415A - 智能巡检装置的导航系统

Info

Publication number: CN103064415A
Application number: CN2012105233437A
Authority: CN
Inventors: 庞雷; 周天舒; 王滨; 庞勇; 唐宁
Original assignee: STGCON NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: STGCON NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-09
Filing date: 2012-12-09
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明提供了一种智能巡检装置的导航系统，包括差分GPS装置及控制智能巡检装置运行的控制装置，所述差分GPS装置包括一固定GPS接收站、一固定于所述智能巡检装置上的车载GPS接收站；所述控制装置包括：对智能巡检装置的巡检区域进行网格化划分的网格化设置模块、预测智能巡检装置运动趋势的运动趋势预测模块、以及与所述障碍物扫描装置相连的路线规避模块。与现有技术相比，本发明智能巡检装置的导航系统利用网格技术对巡检区域进行设置，并结合差分GPS技术，精确掌握巡检装置的位置信息，摆脱了物理巡检轨道的约束，智能化程度大大提高。

Description

智能巡检装置的导航系统

技术领域

本发明涉及用于变电站电力设备巡检的智能巡检技术，尤其涉及一种用于智能巡检装置上的导航系统。

背景技术

随着电力工业向着大机组、大容量、高电压的迅速发展，保障设备运行的可靠性更成为安全生产的突出课题。因此，电力设备的巡视，特别是一些先进技术、方式、方法在设备故障诊断中的应用也越来越受到普遍的重视，取得的经济效益也越来越明显，常见的巡检方式已经由早期的人工巡检方式逐步发展成现今利用计算机、网络技术来自动进行巡检。

以变电站系统为例，智能巡检装置是承担变电站日常巡检任务的设备，为保证变电站生产安全，其运行区域受到严格的限制，并且要按计划巡检路线完成工作，常见的智能巡检装置采取的是物理轨道或磁迹导航运行方式。由于采取物理轨道或磁迹导航运行方式，装置无法脱离轨道行动，如轨道上存在障碍物或装置探测不到磁信号，装置将无法运行，这样就造成其应用的局限性。

因此，确有必要提供一种智能巡检装置的导航系统来解决上述技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种智能巡检装置的导航系统，其能真正摆脱轨道束缚，并能严格按照规定路线进行运动，智能化程度极高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种智能巡检装置的导航系统，包括差分GPS装置、安装于智能巡检装置上的障碍物扫描装置、以及控制智能巡检装置运行的控制装置，所述差分GPS装置包括一固定GPS接收站及一固定于所述智能巡检装置上的车载GPS接收站；所述控制装置包括：对智能巡检装置的巡检区域进行网格化划分的网格化设置模块、预测智能巡检装置运动趋势的运动趋势预测模块、以及与所述障碍物扫描装置相连的路线规避模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述运动趋势预测模块包括：车载惯性传感系统及对车载惯性传感系统所获取的信息进行分析计算的分析单元。

作为本技术方案的进一步改进，所述车载惯性传感系统设有用于获取智能巡检装置的运动方向和运动参数的传感器。

作为本技术方案的进一步改进，网格化划分后的所述巡检区域在每个网格位置上都预设有GPS位置信息。

作为本技术方案的进一步改进，所述差分GPS装置的固定GPS接收站与车载GPS接收站保持实时通讯连接。

与现有技术相比，本发明智能巡检装置的导航系统利用网格技术对巡检区域进行设置，并结合差分GPS技术，精确掌握巡检装置的位置信息，摆脱了物理巡检轨道的约束，智能化程度大大提高。

附图说明

图1为本发明所述的智能巡检装置导航系统的架构图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种智能巡检装置的导航系统，包括差分GPS装置、安装于智能巡检装置10上的障碍物扫描装置、控制智能巡检装置10运行的控制装置。

所述控制装置包括网格化设置模块、运动趋势预测模块、路线规避模块。所述网格化设置模块可自动或经人工设定来对巡检装置10的巡检区域进行网格化划分，即通过对巡检区域进行分析运算后在巡检区域上构建一虚拟的网格区域，使得每个被巡检的电力设备30、巡检装置10经过的区域、区域内的障碍物40等都能在预设好的虚拟网格内找到对应的坐标位置（即网格位置）。同时，为了更好的实现导航，所述每个网格位置上都预设好了自身的GPS位置信息。

具体来说，所述网格化设置模块可将网格设置成两种，即：可进入网格（如巡检装置10可移动到的位置）、不可进入网格（如巡检装置10无法移动到的位置），且网格大小可变，网格设置遵从以下规则：

1. 规划巡检装置10从当前位置到目标位置的虚拟轨迹线(自动或人工)，即依照巡检装置10从当前位置移动到目标位置的轨迹进行网格设置；

2. 轨迹线建立网格，具有如下特点：

第一、在每个可进入网格内，轨迹线为只能为直线、直角折线和十字线，且必须经过网格中心；

第二、可进入网格必须大于装置尺寸，包含装置有效刹车距离；

第三、不可进入网格包括预设不可进入区域和临时障碍物所占用的区域，其中障碍物网格大小可动态调整。

所述运动趋势预测模块包括：车载惯性传感系统及对车载惯性传感系统所获取的信息进行分析计算的分析单元。所述车载惯性传感系统，通过传感器技术获取当前位置下巡检装置10的运动方向和运动参数（速度、加速度等）等信息，然后将信息传送给分析单元，由分析单元根据运动学仿真运算预测出巡检装置10在下一个控制周期内的移动位置，从而实现运动趋势的预测。值得注意的是，由于智能巡检装置10在巡检过程中是一直处于运动状态的，其在网格内的当前位置信息属于滞后信息，并不能直接提供下一个位置的信息，因此，通过所述运动趋势预测模块可有效解决这一问题。

所述路线规避模块，主要用于规避障碍物，其与所述障碍物扫描装置相连接并获取障碍物扫描装置的信息，即通过障碍物扫描装置来获取障碍物40的距离和外形尺寸信息，并将信息发送给路线规避模块进行计算分析，利用动态网格调整算法测算可运动区域，并利用最小化距离算法确定障碍物规避路线。

所述差分GPS装置包括一固定GPS接收站20、一固定于所述智能巡检装置10上的车载GPS接收站、及一运算单元，两者均可以实时接收GPS卫星信号，同时，两者之间也保持实时通讯。所述运算单元通过计算2个接收站GPS信号的差异并参考固定GPS接收站的基准信息，可以计算出精度达厘米级的车载GPS接收站的当前位置信息，因此，所述差分GPS装置能有效保证巡检装置10所处GPS位置的准确性，再根据网格内每个位置预设好的GPS位置信息，能十分便捷的定位出当前智能巡检装置10在网格内所处的位置。

另外，当智能巡检装置10沿网格中的虚拟轨迹线运动，通过预测方法确定智能巡检装置10的运动偏差，当偏差指向非预期网格时，装置必须自动调整方向；如遇到临时障碍，所述网格化设置模块将根据障碍物的大小和距离局部重构，巡检装置10将重新规划新的虚拟轨迹线。

相较于现有技术，本发明实现了行走的智能路径控制，属于人工智能领域，其创新点在于：

1. 真正实现了空间导航，无物理轨道约束的自由行走运动能力。该技术利用20Hz、厘米级差分GPS定位技术确定装置的实际位置，与现有类似装置的轨道轨道式、磁迹式导航技术相比，有了质的飞跃；

2. 采用网格化技术将装置合法运动区域网格化，装置可以自主规划抵达目标位置的路径，网格的大小可以自动或人工调整；

3. 采用不精确定点的模糊控制策略（即不要求装置始终运动到精确位置），简化装置运行方向的修正，避免控制系统出现振荡现象（即反复调整方向）；

4. 利用数字化的可控超声波相控阵扫描识别障碍物，分析外形及距离，利用动态网格调整算法测算可运动区域，并利用最小化距离算法确定障碍物规避路线；

5. 利用运动趋势预测结果仿真装置下一步运行，根据预测仿真结果修正装置的当前速度和方向。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims

1.一种智能巡检装置的导航系统，包括差分GPS装置、安装于智能巡检装置上的障碍物扫描装置、以及控制智能巡检装置运行的控制装置，其特征在于：所述差分GPS装置包括一固定GPS接收站及一固定于所述智能巡检装置上的车载GPS接收站；所述控制装置包括：对智能巡检装置的巡检区域进行网格化划分的网格化设置模块、预测智能巡检装置运动趋势的运动趋势预测模块、以及与所述障碍物扫描装置相连的路线规避模块。

2.根据权利要求1所述的智能巡检装置的导航系统，其特征在于：所述运动趋势预测模块包括：车载惯性传感系统及对车载惯性传感系统所获取的信息进行分析计算的分析单元。

3.根据权利要求2所述的智能巡检装置的导航系统，其特征在于：所述车载惯性传感系统设有用于获取智能巡检装置的运动方向和运动参数的传感器。

4.根据权利要求3所述的智能巡检装置的导航系统，其特征在于：网格化划分后的所述巡检区域在每个网格位置上都预设有GPS位置信息。

5.根据权利要求4所述的智能巡检装置的导航系统，其特征在于：所述差分GPS装置的固定GPS接收站与车载GPS接收站保持实时通讯连接。