CN104385277A - 基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法，巡检机器人沿导轨前进，当进入到待巡检屏柜侧时，伸缩机构伸长；位置检测装置对位置标签进行识别；位置检测装置检测到位置标签时，对位置标签的识别，巡检机器人对屏柜检测，完成后进入下一步；没有检测到位置标签时，直接进入下一步；机器人沿导轨继续运行，寻找下一个位置标签进行巡检；机器人沿导轨运行完成后，巡检机器人逆向进行巡检。本发明安全保护措施好，开关门过程中机器人不会与屏柜发生干涉，不会损坏设备。不仅能对单排屏柜进行有效巡检，还能对多排屏柜进行有效巡检；本发明导轨根据屏柜的布置情况随意拼接成各种形状，巡检灵活，能够实现对屏柜的全方位巡检。

Description

基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及智能检测领域，尤其涉及一种基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法。

背景技术

目前，变电站小室，如保护小室等都有屏柜，如交流馈线屏、交流进线屏、直流馈线屏、事故照明切换屏、直流充电屏等。部分屏柜内要求定期检查线缆发热情况、接头是否烧坏、螺栓有无松动等；而部分屏柜对热要求不严格，巡检时重点检查屏柜内的开关开合状态、仪表读数、指示灯情况等。

1、由于室内屏柜门一般都处于关闭状态，只有当工作人员巡检时才打开，因此一般的红外测温、可见光等设备均难以直接进行有效巡检。

2、虽然已有无源无线测温、有源无线测温等方式，但需要在每个屏柜内均安装温度传感器，价格相对较昂贵。

3、现在对屏柜的检测大多靠人力检测，需要消耗大量的人力物力，同时也存在一定的安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法，该装置结构简单，成本较低，自动化程度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，包括机器人本体、伸缩机构、检测设备和位置检测装置；

所述巡检机器人通过机器人本体安装在导轨上，所述机器人本体上安装有减速器和第一电机，所述第一电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与带轮通过平键连接，所述带轮与伸缩机构连接。

所述巡检机器人本体上安装有运动驱动装置，所述运动驱动装置与控制系统连接，所述运动驱动装置与滑触线供电装置连接。所述运动驱动装置包括伺服驱动器、驱动电机和编码器，用于控制巡检机器人沿轨道运行，所述伺服驱动器用于控制驱动电机的动作，驱动电机上带有编码器。

所述控制系统包括运动控制箱，所述运动控制箱安装在机器人本体上，所述运动控制箱分别与检测设备、连杆机构、运动驱动装置、终端通信箱、位置检测装置连接。

所述终端通信箱通过光纤与后台监控箱连接，通过滑触线与运动控制箱连接；

所述后台监控箱安装在主控室内，所述终端通信箱安装在待巡检的室内。

导轨由直线导轨和圆弧导轨组成，可根据屏柜的安装情况和巡检要求随意搭接成各种形状，导轨10通过支架安装在室内的墙体或立柱上。

所述伸缩机构包括伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ，所述伸缩杆Ⅰ的伸缩过程分两次完成，所述伸缩杆Ⅱ的输出端上安装有检测设备、位置检测装置和光电开关。所述检测设备安装在转接板上，转接板固定在伸缩杆Ⅱ的一端；所述检测设备包括红外热像仪、可见光摄像机和紫外探测仪。所述光电开关安装在转接板上，位于检测设备之前之前。所述位置检测装置能识别安装在屏柜门框上的位置标签；位置标签控制巡检机器人进行开屏柜门检测和不开屏柜门检测。所述开屏柜门检测主要对屏柜内设备进行红外检测、可见光检测和紫外检测；所述不开屏柜门检测包括仪表读数、指示灯状态及开关开合状态等可见光检测。

屏柜门外侧铰接有一连杆机构，与屏柜门组成双摇杆机构；双摇杆机构通过支架安装在地面上，由第二电机驱动，第二电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与驱动摇杆转动销轴连接，所述巡检机器人能控制第二电机的启停。

屏柜门槛的内侧安装有关门限位开关，柜体的一侧安装有开门限位开关，所述关门限位开关、开门限位开关分别与第二电机配合，控制屏柜门的关、开。

屏柜为双门结构时，所述连杆机构、开门限位开关及关门限位开关等相应的安装在其中一个门或2个门上，位置标签安装在相应的门框上。

基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置及检测方法，其工作原理如下：

第一步，巡检机器人沿导轨前进，当巡检机器人沿导轨运行到待巡检屏柜侧时，伸缩杆Ⅰ伸长指定长度L1，动作到位后伸缩杆Ⅱ伸长，当距离屏柜一定距离时光电开关起作用，伸缩杆Ⅱ不再伸长，防止检测设备与屏柜门发生碰撞。伸长长度L1的设定要确保屏柜门在打开过程中不会与伸缩杆Ⅱ及其上设备发生干涉。光电开关的感应距离的设定要确保位置检测装置能够检测到位置标签。

第二步，位置检测装置对屏柜门框上的位置标签进行识别，根据识别结果巡检机器人自动完成对屏柜进行检测，分为以下几种情况：

一、当位置标签的ID地址为不开屏柜门检测的地址时：

(1)伸缩杆Ⅰ伸长L3，L3根据巡检要求而定，动作完成后巡检设备到达巡检位置；

(2)检测设备对屏柜的仪表读数、指示灯状态、开关开合状态等进行可见光巡检，无需打开屏柜门。巡检时将采集到的信息回传至后台工作站，工作站对检测到的信息进行自动识别，存在故障或安全隐患的屏柜会自动报警；

(3)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ收缩L3，以便后续的位置标签识别，进入第三步。

二、当位置标签的ID地址为开屏柜门检测的地址时：

(1)巡检机器人向第二电机发出控制指令，第二电机带动连杆机构运动，将屏柜门打开；当屏柜门打开到一定程度时开门限位开关起作用，第二电机停止工作；

(2)巡检机器人控制伸缩杆Ⅰ伸长L3，L3根据巡检要求而定，动作完成后巡检设备到达巡检位置；

(3)动作到位后，巡检机器人开始对屏柜进行红外检测、可见光检测、紫外检测，并将采集到的信息回传，存在故障或安全隐患的屏柜会自动报警；

(4)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ收缩L3，巡检机器向第二电机发出控制指令使第二电机反向旋转，将屏柜门关闭，屏柜门槛的内侧的关门限位开关能正确控制屏柜门的关闭；

(5)屏柜门关闭后，进入第三步。

三、位置检测装置没有检测到位置标签时，表明该屏柜上没有位置标签，为非巡检屏柜，不需要进行巡检。直接进入第三步。

第三步，机器人沿导轨继续运行，寻找下一个位置标签进行巡检。巡检机器人沿导轨运行经过圆弧段进行转弯时，伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅱ均处于完全收缩状态。

第四步，机器人沿导轨运行完成后，完成对所有待检屏柜一侧的巡检；此时，巡检机器人向第一电机发出控制指令，第一电机带动带轮转动180°，进而带动伸缩机构转动180°，进行此动作时，伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅱ均处于完全收缩状态；进而巡检机器人开始沿轨道反向运行，对所有待检屏柜的另一侧进行巡检。

本发明的有益效果：

(1)本发明屏柜门的开启和关闭均由连杆机构驱动，该连杆机机构无死点，开、关门的两个极限位置均安装有限位开关，保证了开门和关门过程中的安全性；

(2)本发明机器人上安装有伸缩机构，具有水平、竖直和旋转3个方向的自由度，巡检灵活；

(3)本发明只需一台机器人即可完成对所有检屏柜的巡检，大大降低了成本；

(4)本发明结构合理，安全保护措施较好，在开关门过程中机器人不会与设备发生干涉，不会损坏设备。；

(5)本发明不仅能对单排屏柜进行有效巡检，通过合理布置轨道还能对多排屏柜进行有效巡检；

(6)本发明导轨可根据屏柜的布置情况和巡检要求随意拼接成各种曲线型，巡检灵活，能够实现对设备的全方位巡检。

附图说明：

图1为本发明巡检时的结构示意图；

图2为开、关屏柜门机构的结构示意图；

图3为本发明初始状态时的侧视图；

图4为屏柜门开启前的结构示意图；

图5为屏柜门开启前的侧视图；

图6为屏柜门开启时的侧视图；

图7为本发明开屏柜门检测时的侧视图；

图8为开屏柜门检测结束时的侧视图；

图9为本发明进行多排屏柜正巡检时的巡检示意图；

图10为本发明进行多排屏柜逆巡检时的巡检示意图；

图11为本发明的控制系统结构框图。

其中，1、位置标签；2、屏柜；201、门框；202、柜体；203、门槛；3、位置检测装置；4、检测设备；5、屏柜门；6、关门限位开关；7、连杆机构；701、第二电机；702、驱动摇杆；703、连杆；8、伸缩机构；801、伸缩杆Ⅰ；802、伸缩杆Ⅱ；9、机器人本体；10、导轨；11、开门限位开关；12、光电开关；13、带轮；15.运动驱动装置；16.运动控制箱；17.后台监控箱；18.终端通信箱；19.光纤；20.滑触线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、3所示，基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，包括机器人本体9、伸缩机构8、检测设备4和位置检测装置3；巡检机器人通过机器人本体9安装在导轨10上，机器人本体9上安装有减速器和第一电机，所述第一电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与带轮13通过平键连接，带轮13与伸缩机构8连接。

所述伸缩机构8包括伸缩杆Ⅰ801、伸缩杆Ⅱ802，伸缩杆Ⅱ802的输出端上安装有检测设备4、位置检测装置3和光电开关12。位置检测装置3可识别设在屏柜门5上的位置标签1，光电开关12安装在转接板上，位于检测设备之前。

如图1、11所示，所述巡检机器人本体上安装有运动驱动装置15，所述运动驱动装置15与控制系统连接，所述运动驱动装置15与滑触线供电装置连接。所述运动驱动装置15包括伺服驱动器、驱动电机和编码器，用于控制巡检机器人沿轨道运行，所述伺服驱动器用于控制驱动电机的动作，驱动电机上带有编码器。

所述控制系统包括运动控制箱16，所述运动控制箱16安装在机器人本体上，所述运动控制箱16分别与检测设备4、；连杆机构7、运动驱动装置15、终端通信箱18、位置检测装置13连接。

所述终端通信箱18通过光纤20与后台监控箱连接，通过滑触线21与运动控制箱16连接；

所述后台监控箱安装在主控室内，所述终端通信箱18安装在待巡检的室内。

如图1、2所示，屏柜门5与连杆机构7组成双摇杆机构，控制屏柜门5的开与关。驱动摇杆702由第二电机701驱动，第二电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与驱动摇杆702转动销轴连接，连杆703铰接在屏柜门5上，巡检机器人能控制第二电机的启停。

导轨10由直线导轨和圆弧导轨组成，根据屏柜2的安装情况和巡检要求随意搭接成各种形状，导轨10通过支架安装在室内的墙体或立柱上。

如图4和图5所示为巡检机器人运行至屏柜门5前的结构示意图即屏柜门5开启前的结构示意图。巡检机器人沿导轨10运行进入至屏柜2前，伸缩杆Ⅰ801伸长指定长度L1，动作到位后伸缩杆Ⅱ802伸长，当距离屏柜2一定距离时光电开关12起作用，伸缩杆Ⅱ802不再伸长，防止检测设备4与屏柜门5发生碰撞。

设置伸长长度L1时，要确保屏柜门5打开过程中不会与伸缩杆Ⅱ802及其上设备发生干涉；光电开关12的感应距离要满足位置检测装置3能够检测到位置标签1信息的距离。

根据位置标签1的识别结果，巡检机器人自动完成对屏柜的检测，分为以下几种情况：

一、当位置标签1的ID地址为不开屏柜门5检测的地址时：

(1)伸缩杆Ⅰ801伸长L3，L3根据巡检要求而定，控制检测设备4到达巡检位置；

(2)检测设备4对屏柜2的仪表读数、指示灯状态、开关开合状态等外观进行可见光巡检，将采集到的信息回传至后台工作站，工作站对检测到的信息进行自动识别，存在故障或安全隐患的屏柜2会自动报警；

(3)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ801收缩L3，以方便后续的位置标签识别；

(4)巡检机器人沿导轨10继续运行，寻找下一个位置标签1进行识别。

二、当位置标签1的ID地址为开屏柜门5检测的地址时：

(1)巡检机器人向第二电机发出控制指令，电机带动连杆机构7运动，将屏柜门5打开，当屏柜门5打开到一定程度时开门限位开关11起作用，第二电机停止工作，如图6所示；

(2)此时，机器人控制伸缩杆Ⅰ801继续伸长L3，L3根据巡检要求而定。这样检测设备4到达巡检位置；

(3)动作到位后，巡检机器人开始进行巡检，如图7所示。主要进行红外检测、可见光检测和紫外检测，并将采集到的信息回传，存在故障或安全隐患的屏柜2会自动报警。

(4)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ801收缩L3，如图8所示。同时巡检机器人控制第二电机反向旋转将屏柜门5关闭。屏柜门框203上安装有关门限位开关6，能正确控制屏柜门5的关闭；

(5)屏柜门5关闭后，巡检机器人沿导轨10继续运行，寻找下一个位置标签进行识别。

三、当位置标签为空时：

表明该屏柜上没有位置标签1，为非巡检屏柜2，不需要进行巡检。巡检机器人继续前进寻找下一个位置标签1进行巡检。

在巡检机器人沿导轨10运行经过圆弧段进行转弯时，为避免与周围设备发生干涉，伸缩杆Ⅰ801和伸缩杆Ⅱ802处于完全收缩状态。

如图9所示，巡检机器人沿导轨10运行完成后，完成对所有待检屏柜2一侧的巡检；此时，巡检机器人向第一电机发出控制指令，第一电机带动带轮13转动180°，进而带动伸缩机构8转动180°，进行此动作时，伸缩杆Ⅰ801和伸缩杆Ⅱ802均处于完全收缩状态；进而巡检机器人开始沿导轨10反向运行，如图10所示，对所有待检屏柜2的另一侧进行巡检。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (21)

1.基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，包括机器人本体、伸缩机构、检测设备和位置检测装置；

所述巡检机器人通过机器人本体安装在导轨上，所述机器人本体上安装有减速器和第一电机，所述第一电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与带轮通过平键连接，所述带轮与伸缩机构连接；

所述巡检机器人本体上安装有运动驱动装置，所述运动驱动装置与控制系统连接，所述运动驱动装置与滑触线供电装置连接；

所述检测设备和位置检测装置安装在伸缩机构上；

所述位置检测装置识别设在屏柜门框上的位置标签。

2.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，屏柜门外侧铰接有一连杆机构，与屏柜门组成双摇杆机构；双摇杆机构通过支架安装在地面上，由第二电机驱动，第二电机输出轴与减速器相连，减速器输出轴与驱动摇杆转动销轴连接，所述巡检机器人能控制第二电机的启停。

3.如权利要求2所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，屏柜门槛的内侧安装有关门限位开关，柜体的一侧安装有开门限位开关，所述关门限位开关、开门限位开关分别与第二电机配合，控制屏柜门的关、开。

4.如权利要求1或2或3所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，屏柜为双门结构时，所述连杆机构、开门限位开关及关门限位开关等相应的安装在其中一个门或2个门上，位置标签安装在相应的门框上。

5.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述位置标签用于控制巡检机器人进行开屏柜门检测和不开屏柜门检测。

6.如权利要求5所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述开屏柜门检测包括红外检测、可见光检测和紫外检测。

7.如权利要求5所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述不开屏柜门检测包括对仪表读数、指示灯状态、开关开合状态的检测。

8.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述运动驱动装置包括伺服驱动器、驱动电机和编码器，控制机器人沿轨道运行，所述伺服驱动器连接驱动电机，驱动电机上带有编码器。

9.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述控制系统包括运动控制箱，所述运动控制箱安装在机器人本体上，所述运动控制箱分别与检测设备、连杆机构、运动驱动装置、终端通信箱、位置检测装置连接。

10.如权利要求9所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述终端通信箱通过光纤与后台监控箱连接，终端通信箱通过滑触线与运动控制箱连接；所述后台监控箱安装在主控室内，所述终端通信箱安装在待巡检的室内。

11.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述伸缩机构包括相连接的伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅱ，所述伸缩杆Ⅱ的输出端上安装有检测设备、位置检测装置和光电开关。

12.如权利要求1或11所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述检测设备通过转接板安装在伸缩杆Ⅱ的一端，所述检测设备包括红外热像仪、可见光摄像机和紫外探测仪。

13.如权利要求11所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述光电开关安装在伸缩杆Ⅱ上，位于转接板之前。

14.如权利要求1所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置，其特征是，所述导轨由直线导轨和圆弧导轨组成，根据屏柜的安装情况和巡检要求随意搭接成各种形状，导轨通过支架安装在室内的墙体或立柱上。

15.基于如权利要求1-14任一项所述巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，包括：

第一步，巡检机器人沿导轨前进，当巡检机器人沿导轨运行进入到待巡检屏柜侧时，伸缩机构进行伸长动作；

第二步，位置检测装置对屏柜门框上的位置标签进行识别；位置检测装置检测到位置标签时，根据对位置标签的识别，巡检机器人对屏柜进行检测，检测完成后进入第三步；位置检测装置没有检测到位置标签时，直接进入第三步；

第三步，机器人沿导轨继续运行，寻找下一个位置标签进行巡检；

第四步，机器人沿导轨运行完成后，完成对所有待检屏柜的一侧巡检，巡检机器人逆向运行继续按步骤一、二、三对所有待检屏柜的另一侧进行巡检。

16.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述第二步中，伸缩机构进行伸长动作包括：伸缩杆Ⅰ伸长指定长度L1，动作到位后伸缩杆Ⅱ伸长，当距离屏柜一定距离时光电开关起作用，伸缩杆Ⅱ不再伸长，防止检测设备与屏柜门发生碰撞。

17.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述伸缩杆Ⅰ伸长指定长度L1的设定能确保屏柜门在打开过程中不会与伸缩杆Ⅱ及其上设备发生干涉。

18.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述光电开关的感应距离能满足位置检测装置能检测到位置标签信息的距离。

19.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述第二步中位置检测装置检测到位置标签时，巡检机器人对屏柜进行检测按以下步骤进行：

一、当识别到的位置标签ID地址为不开屏柜门检测的地址时：

(1)伸缩杆Ⅰ伸长L3，L3根据巡检要求而定，这样检测设备到达巡检位置；

(2)检测设备对屏柜的仪表读数、指示灯状态外观进行可见光巡检，无需打开屏柜门。巡检时将采集到的信息回传至后台工作站，工作站对检测到的信息进行自动识别，存在故障或安全隐患的屏柜会自动报警；

(3)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ收缩L3，以便后续的位置标签识别，进入第三步；

二、当识别到的位置标签的ID地址为开屏柜门检测的地址时：

(1)巡检机器人向第二电机发出控制指令，第二电机带动连杆机构运动，将屏柜门打开；当屏柜门打开到一定程度时开门限位开关起作用，第二电机停止工作；

(2)巡检机器人控制伸缩杆Ⅰ伸长L3，L3根据巡检要求而定，这样检测设备到达巡检位置；

(3)动作到位后，巡检机器人开始进行巡检，进行红外检测、可见光检测和紫外检测，并将采集到的信息回传，存在故障或安全隐患的屏柜会自动报警；

(4)巡检完成后，伸缩杆Ⅰ收缩L3，巡检机器人向第二电机发出控制指令使第二电机反向旋转，将屏柜门关闭，屏柜门槛的内侧的关门限位开关能正确控制屏柜门的关闭；

(5)屏柜门关闭后，进入第三步。

20.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述巡检机器人沿导轨运行经过圆弧段进行转弯时，伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅱ均处于完全收缩状态。

21.如权利要求15所述基于巡检机器人的变电站室内屏柜检测装置的检测方法，其特征是，所述第四步中巡检机器人向第一电机发出控制指令，第一电机带动带轮转动180°，进而带动伸缩机构转动180°，进行此动作时，伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅱ均处于完全收缩状态，进而巡检机器人开始沿轨道逆向运行，对所有待检屏柜的另一侧进行巡检。