CN103092151A - 变电站智能巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站智能巡检装置，包括综合业务处理器、若干传感器及分别与所述综合业务处理器通信连接的如下子单元：移动控制器、车载装备控制器、设备舱控制器、图像采集器、电源调度控制器，所述每个子单元至少与一个传感器通信连接并对该传感器的信号进行运算处理。与现有技术相比，本发明变电站智能巡检装置通过层次化分散式架构，设置多个处理器或控制器，使得每个子单元都能对传感器的信号进行及时的运算处理而无需汇至总处理器，因此，提高了整个巡检装置的运算能力，减小了运算故障的发生几率。

Description

变电站智能巡检装置

技术领域

本发明涉及变电站监测技术，尤其涉及一种变电站智能巡检装置。

背景技术

近年来，变电站技术迅猛发展，自动化技术在我国得到了广泛的应用，促进了我国电网科技的发展，很多新技术也在日趋成熟，与国际接轨，对信息的处理也在逐渐的实现数字化，自动化、数字化已经成为我国变电站技术发展的主流。从发展的形势看，我国的变电站正在逐渐的朝着智能化发展。

在电力系统中，由于电能生产、输送、分配和使用的连续性，对系统中各设备单元的安全可靠运行都有很高的要求。特别是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，目前广泛采用智能巡检装置来进行变电站系统的巡检工作。这类智能巡检装置是一种移动装置，其运行受环境状态、动力状态和应用要求等多方面的影响，需要通过大量的、种类不同的传感/控制器、执行器协同工作。这里涉及多种信号采集、处理算法和控制过程极为复杂。以往的智能巡检装置数据运算结构是集中式的，大量的数据汇集到一个或几个数据处理中心，并通过中心再向各控制器、执行器发出指令，中心如同人类的大脑，一旦中心或中心与各传感器、控制器、执行器通讯发生故障，就会造成智能巡检装置的瘫痪。

因此，确有必要提供一种变电站智能巡检装置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变电站智能巡检装置，其具有分散式运算和集中式调度的系统架构，提高了运算能力，保证了巡检工作的正常运行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种变电站智能巡检装置，包括综合业务处理器、若干传感器及分别与所述综合业务处理器通信连接的如下子单元：移动控制器、车载装备控制器、设备舱控制器、图像采集器及电源调度控制器，所述每个子单元至少与一个传感器通信连接并对该传感器的信号进行运算处理。

作为本技术方案的进一步改进，所述移动控制器分别与履带电机矢量系统、履带的姿态运算处理器及导航运算处理器通信连接，所述姿态运算处理器与若干位于履带上的传感器通信连接。 

作为本技术方案的进一步改进，所述导航运算处理器与一差分GPS接收机通信连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述变电站智能巡检装置还包括连接于各子单元和综合业务处理器之间的车载网络交换机。

作为本技术方案的进一步改进，所述图像采集器包括红外热成像摄像机。

作为本技术方案的进一步改进，所述移动控制器还连接有防碰撞传感器及紧急刹车装置。

与现有技术相比，本发明变电站智能巡检装置通过层次化分散式架构，设置多个处理器或控制器，使得每个子单元都能对传感器的信号进行及时的运算处理而无需汇至总处理器，因此，提高了整个巡检装置的运算能力，减小了运算故障的发生几率。

附图说明

图1为本发明所述的变电站智能巡检装置的系统架构图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种变电站智能巡检装置，为集中调度模式下的分散式系统，即：利用数量众多微处理器（控制器）实现传感器信号的采集、就地处理和动作控制，同时利用数字化通讯在各个功能单元自动共享和分配采集和控制信息，并利用高性能处理器构建集中调度系统。

所述变电站智能巡检装置为一移动装置（如：移动机器人、可移动车辆），其通过自身设置的履带进行移动，并包括：综合业务处理器、分别与所述综合业务处理器通信连接的如下子单元：移动控制器、车载装备控制器、设备舱控制器、图像采集器、电源调度控制器、以及连接于各子单元和综合业务处理器之间的车载网络交换机。

移动控制器：用于控制巡检装置的移动、移动线路的规划，其分别与左右履带电机矢量系统、履带的姿态运算处理器、导航运算处理器实现连接，并进行控制。所述左右履带电机矢量系统与若干履带电机传感器相连接以获取传感器所采集的信息，从而根据采集到的信息进行矢量调整，从而实现对左、右履带的调整。所述姿态运算处理器分别与左履带传感器A-C、右履带传感器A-C、以及RFID读写器1-6相连接，用于对传感器采集的信息进行运算处理，其中，所述RFID读写器1-6与所述左、右履带传感器A-C一一对应设置。所述导航运算处理器与所述一差分GPS接收机和超声相控阵雷达连接，用于对GPS数据和雷达数据进行运算处理，所述差分GPS即DGPS定位系统（Differential Global Positioning System），用于对装置的运行位置进行测量；所述超声相控阵雷达用于进行障碍物检测。同时，所述移动控制器还连接有防碰撞传感器A、B及紧急刹车装置，用于获取防碰撞传感器采集的信息，并根据获取到的信息来控制所述紧急刹车装置，实现对变电站智能巡检装置的制动作用。

车载装备控制器：其用于连接若干车载装备，并对这些车载装备进行控制，从而使得巡检装置的各个车载装备能够正常运行，不对巡检工作造成影响。具体来说，所述车载装备控制器分别连接如下车载装备：外部温湿度传感器、内部温湿度传感器、风扇控制器、通风车窗控制器A和B、充电杆伸缩控制器、前部灯光控制器、后部灯光控制器、前摄像机雨刷控制器、及后摄像机雨刷控制器。

设备舱控制器：其与水平姿态控制器、云台控制系统、设备舱雨刷控制器及设备舱灯光控制器连接，其中，所述云台控制系统连接一倾角传感器，该云台控制系统用于对摄像机采集的视频和图像进行校准。

图像采集器：其包括红外热成像摄像机、设备舱IP摄像机、前IP摄像机、后IP摄像机，这些摄像机安装于整个巡检装置的四周，用于在巡检过程中对被巡检设备进行图像采集，以监测被巡检设备的工作状态是否存在异常。红外热成像摄像机利用红外成像原理，在设备不停电的情况下，即在高电压、大负荷的条件下，检测设备的运行状况，通过对电气设备表面温度的分布及测试，分析和判断，发现运行设备的异常和缺陷，长期观测可将部分事故检修转变为预见性维修，为设备安全运行提供可靠的依据。

电源调度控制器：其与磷酸铁锂电池充电控制器及外部充电电源控制器连接，实现对电源的调度控制，所述电源调度控制器实际上为一电池和动力管理单元，主要用于对巡检装置进行能源测控。

综合业务处理器：其与一宽带无线收发器连接，利用该无线收发器实现与各个控制器之间的通信连接，该处理器作为整个巡检装置的核心，其用于计算处理来自各个控制器的信息，并可对各个控制器发出指令，从而实现集中调度的目的。

车载网络交换机：其连接于综合业务处理器和各个子单元之间，为各个子单元与综合业务处理器之间的通信建立路径。

与所述姿态运算处理器连接的左、右履带A、B、C分别用于实现对履带线速度转速的检测功能、对巡检装置运动状态进行辅助检测的履带张力检测功能、用于对巡检装置运动状态辅助检测的履带纵向偏差检测功能，由此形成一履带状态监测系统。

由于智能巡检装置的测控系统是一个由大量的数字化传感、控制和驱动单元组合形成的复杂系统，要实现集中调度模式下的分散式系统架构，所有微处理器和控制器之间必须建立高速、同步、稳定的通讯体系，本发明所述的智能巡检装置还可实现如下功能：

l 、能够支持点对点、一点对多点的通讯能力，同时支持多点对多点的并发通讯和广播通讯；

2、关键信息（如同步伺服指令、状态信息）需要具有同步通讯能力；

3、可以支持多媒体等大容量信息的传输；

由于各种传感器的种类和采集处理方式的不同，各个子系统采集和处理信息的速度也不尽相同，加之装置大量使用成品传感器和设备，使得装置的通讯接口存在多样性。本发明智能巡检装置采用SERCOS-III总线系统，来构建巡检装置内部通讯的主干网络。

由上可知，本发明智能巡检装置设置有众多的控制器及处理器（如姿态运算处理器、导航运算处理器、车载装备控制器等等），巡检装置上的各个传感器的信号可直接发送至这些控制器和处理器进行计算处理，而无需全部汇总到综合业务处理器，减少了综合业务处理器的运算量，形成了分散式的运行架构，同时，这些控制器和处理器又最终与所述综合业务处理器通信连接，使得综合业务处理器能够了解并管理巡检装置所采集到的各类信息，并可根据需要作出指令实现集中调度的功能。

相较于现有技术，本发明有益效果：

1.           采用层次化分散式架构，以数字通讯网络形成一个整体，整个系统呈现多层次，多访问路径的复杂形式；

2.           充分利用每个微处理器和控制器的运算和控制能力，最大限度地实现闭环控制，可优化各类测控算法；

3.           建立按需互联模式，当需要多点联合控制时，根据某种预设或自学习算法自动协调各个单元的动作和选择传输路径，无中心结点，可实现信息的快速响应；

4.           通过集中调度，可以在更高层次管理信息，同时利用分散式处理器的运算能力实现并行运算，提高信息的总体处理能力。

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 (6)

1.一种变电站智能巡检装置，其特征在于：包括综合业务处理器、若干传感器及分别与所述综合业务处理器通信连接的如下子单元：移动控制器、车载装备控制器、设备舱控制器、图像采集器及电源调度控制器，所述每个子单元至少与一个传感器通信连接并对该传感器的信号进行运算处理。

2.根据权利要求1所述的变电站智能巡检装置，其特征在于：所述移动控制器分别与履带电机矢量系统、履带的姿态运算处理器及导航运算处理器通信连接，所述姿态运算处理器与若干位于履带上的传感器通信连接。

3.根据权利要求2所述的变电站智能巡检装置，其特征在于：所述导航运算处理器与一差分GPS接收机通信连接。

4.根据权利要求3所述的变电站智能巡检装置，其特征在于：所述变电站智能巡检装置还包括连接于各子单元和综合业务处理器之间的车载网络交换机。

5.根据权利要求4所述的变电站智能巡检装置，其特征在于：所述图像采集器包括红外热成像摄像机。

6.根据权利要求5所述的变电站智能巡检装置，其特征在于：所述移动控制器还连接有防碰撞传感器及紧急刹车装置。

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