CN106514672A - 一种变电站巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站巡检机器人，属于电力设备技术领域，本发明的变电站巡检机器人，包括本体，所述本体上设有供电单元、控制器、行走机构和用于驱动所述行走机构运动的第一电机，所述本体上还安装有与所述控制器连接的摄像机和红外热成像仪，所述供电单元包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括钢化玻璃和发电主体，所述钢化玻璃和发电主体之间通过EVA粘结。

Description

一种变电站巡检机器人

【技术领域】

本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种变电站巡检机器人。

【背景技术】

现有技术中的变电站巡检机器人的巡检工作系全自动的无人巡检，而巡检机器人采用便携式电池供电的方式，巡检机器人在工作一段时间之后必然会出现电力不足需要进行电力补充的需求，为此现有技术中建立了专门的充电室和充电桩，当巡检机器人电量即将用尽时返回充电室内并与充电桩连接行充电。如此一来，便需要额外为巡检机器人建立充电室和设置充电桩，导致运营成本大大提高。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种变电站巡检机器人，使用太阳能电池板实现实时自动充电，绿色环保，大大减少能源浪费，降低运营成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种变电站巡检机器人，包括本体，所述本体上设有供电单元、控制器、行走机构和用于驱动所述行走机构运动的第一电机，所述本体上还安装有与所述控制器连接的摄像机和红外热成像仪，所述供电单元包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括钢化玻璃和发电主体，所述钢化玻璃和发电主体之间通过EVA粘结。

在上述的变电站巡检机器人中，所述太阳能电池板上还设有与所述控制器连接的发光元件和感光元件，所述发光元件设在所述钢化玻璃的下表面，所述感光元件设在钢化玻璃的上表面的上方，所述感光元件和发光元件对应设置，所述控制器还连接有报警装置。

在上述的变电站巡检机器人中，所述本体上还包括用于安装所述摄像机和所述红外热成像仪的安装座，所述安装座上设有第二电机和雨刮器，所述雨刮器转动安装在安装座上并贴设于所述摄像机和所述红外热成像仪的镜头表面上，所述第二电机驱动所述雨刮器转动以去除镜头上的脏污。

在上述的变电站巡检机器人中，所述摄像机的镜头的外表面镀有憎水膜，所述红外热成像仪的镜头外表面镀有憎水膜。

在上述的变电站巡检机器人中，所述红外热成像仪还包括第一壳体和第一镜头，所述第一镜头安装在第一壳体上，所述第一壳体内还设有与所述控制器连接的加热模块，所述加热模块设置在所述第一壳体靠近所述第一镜头的内侧壁上。

在上述的变电站巡检机器人中，所述第一壳体内还设有第一风扇，所述加热模块设置在所述第一风扇的出风口处。

在上述的变电站巡检机器人中，所述第一壳体内还安装有实时监测壳体内温度和湿度的温湿度传感器，控制器定期获取温湿度传感器感应到的温度T0和湿度R0，根据所述温度T0和湿度R0计算露点温度T1；根据所述温度T0计算镜头玻璃的表面温度T2，其中T2＝T0-ΔT，其中ΔT为预设的固定温差值；当T2＜T1时，控制器开启加热模块和第一风扇，当T2＞T1时，控制器关闭加热模块和第一风扇。

在上述的变电站巡检机器人中，所述摄像机还包括第二壳体和第二镜头，所述第二镜头安装在第二壳体上，所述第二壳体内还设有与所述控制器连接的加热模块，所述加热模块设置在所述第二壳体靠近所述第二镜头的内侧壁上。

在上述的变电站巡检机器人中，所述第二壳体内还设有第二风扇，所述加热模块设置在所述第二风扇的出风口处。

在上述的变电站巡检机器人中，所述加热模块为加热电阻或硅橡胶加热膜。

本发明的有益效果：

本发明中的变电站巡检机器人，包括本体，本体上设有供电单元、控制器、行走机构和用于驱动行走机构运动的第一电机，本体上还安装有与控制器连接的摄像机和红外热成像仪，供电单元包括太阳能电池板，太阳能电池板包括钢化玻璃和发电主体，钢化玻璃和发电主体之间通过EVA粘结。与现有技术相比，本发明的太阳能电池板将光能转化为电能储存并给巡检机器人上的电子元件持续供电，由此解决了巡检机器人采用蓄电池供电时电量用尽需要返回充电桩充电的技术问题，绿色环保，大大减少能源浪费、降低运营成本。

太阳能电池板上还设有与控制器连接的发光元件和感光元件，发光元件设在钢化玻璃的下表面，感光元件设在钢化玻璃的上表面的上方，感光元件和发光元件对应设置，控制器还连接有报警装置。如此设计，当钢化玻璃的清洁度低于一定程度时，感光元件感测到的发光元件的光线强度低于控制器预设的光线强度时，控制器控制报警装置报警，提示用户对钢化玻璃进行清洗除尘，以保证钢化玻璃的透光度，使发电主体能够发电。

本体上还包括用于安装摄像机和红外热成像仪的安装座，安装座上设有第二电机和雨刮器，雨刮器转动安装在安装座上并贴设于摄像机和所述红外热成像仪的镜头表面上，第二电机驱动雨刮器转动以去除镜头上的脏污。如此设计，在雨雪天气中，雨刮器能够及时刮去镜头上附着的灰尘、雨点或和水膜，从而提高了摄像机和红外热成像仪的成像效果和图像质量。

摄像机的镜头的外表面镀有憎水膜，红外热成像仪的镜头外表面镀有憎水膜。如此设计，在雨雪天气中，憎水膜能够使低落在上面的水滴形成水珠并迅速滑落下去，避免水滴粘附在镜头表面上影响成像质量。

红外热成像仪还包括第一壳体和第一镜头，第一镜头安装在第一壳体上，第一壳体内还设有与控制器连接的加热模块，加热模块设置在第一壳体靠近第一镜头的内侧壁上。如此设计，在外界环境温度较低时，第一镜头内湿热的空气遇到冷的镜头会在内表面起雾，从而影响成像效果，此时控制器控制加热模块加热，以使内表面的雾气散去，从而保证成像效果。

第一壳体内还设有第一风扇，加热模块设置在第一风扇的出风口处。如此设计，加热后的热风能够在风扇的作用下流向镜头的内表面，从而可以起到快速去雾的效果。

第一壳体内还安装有实时监测壳体内温度和湿度的温湿度传感器，控制器定期获取温湿度传感器感应到的温度T0和湿度R0，根据温度T0和湿度R0计算露点温度T1；根据温度T0计算镜头玻璃的表面温度T2，其中T2＝T0-ΔT，其中ΔT为预设的固定温差值；当T2＜T1时，控制器开启加热模块和第一风扇，当T2＞T1时，控制器关闭加热模块和第一风扇。如此设计，可实现自动去雾，无需人工控制去雾。

加热模块为加热电阻或硅橡胶加热膜。如此设计，可大大降低制造成本。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一中变电站巡检机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例一中太阳能电池板的结构示意图；

图3为本发明实施例一中变电站巡检机器人的控制结构示意图；

图4为本发明实施例二中红外热成像仪的结构示意图；

图5为本发明实施例二中摄像机的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在以下实施例的描述中，出现诸如术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

实施例一、

参照图1至图3所示，本实施例提出的变电站巡检机器人，包括本体1，本体1上设有供电单元、控制器、行走机构2和用于驱动行走机构运动的第一电机，控制器控制第一电机驱动行走机构2行走或停止。本体1上安装有与控制器连接的摄像机3和红外热成像仪4，本体1上还包括用于安装摄像机3和红外热成像仪4的安装座6，供电单元包括为控制器、第一电机等电子元件供电的太阳能电池板5，太阳能电池板5安装在安装座6的顶面，太阳能电池板5包括钢化玻璃51和发电主体52，钢化玻璃51和发电主体52之间通过EVA粘结。

与现有技术相比，本发明的太阳能电池板5将光能转化为电能储存并给巡检机器人上的电子元件持续供电，由此解决了巡检机器人采用蓄电池供电时电量用尽需要返回充电桩充电的技术问题，绿色环保，大大减少能源浪费、降低运营成本。

太阳能电池板5上还设有与控制器连接的发光元件53和感光元件54，发光元件53设在钢化玻璃51的下表面，感光元件54设在钢化玻璃51的上表面的上方，感光元件54和发光元件53对应设置，控制器还连接有报警装置7，报警装置7为警灯或警铃，当钢化玻璃51的上表面的清洁度低于一定程度时，感光元件54感测到的发光元件53的光线强度低于控制器预设的光线强度，此时，控制器控制报警装置7报警，以提示用户及时对钢化玻璃51进行清洗除尘，保证钢化玻璃51的透光度，使发电主体52能够发电。

在安装座6上设有第二电机61和雨刮器62，第二电机61为带有旋转编码器的伺服电机，安装座6上设有通孔，第二电机61的输出轴穿过通孔后与雨刮器62通过键槽结构连接以实现同步转动，雨刮器62的内侧面贴设在摄像机3和红外热成像仪4的镜头表面上。雨雪天气时，控制器控制第二电机61驱动雨刮器62往复转动以去除镜头上附着的灰尘、雨点或和水膜，从而提高了摄像机3和红外热成像仪4的成像效果和图像质量。

实施例二、

如图4至5所示，本实施例中的摄像机3的镜头外表面镀有憎水膜7，红外热成像仪4的镜头外表面镀有憎水膜7，在雨雪天气中，憎水膜能够使低落在上面的水滴形成水珠并迅速滑落下去，避免水滴粘附在镜头表面上影响成像质量，这样设计，结构更加简单。

此外，本实施例的红外热成像仪3还包括第一壳体31和第一镜头30，第一镜头30安装在第一壳体31上，第一壳体31内还设有与控制器连接的加热模块8，加热模块8为加热电阻或硅橡胶加热膜，加热模块8设置在第一壳体31靠近第一镜头30的内侧壁上。在外界环境温度较低时，第一镜头30内湿热的空气遇到冷的镜头会在内表面起雾，从而影响成像效果，此时检测人员通过控制器控制加热模块8加热，以使内表面的雾气散去，从而保证成像效果。

进一步的，第一壳体31内还设有第一风扇32，加热模块8设置在第一风扇32的出风口处。如此设计，加热后的热风能够在第一风扇32的作用下流向镜头的内表面，从而可以起到快速去雾的效果。

另外，第一壳体31内还安装有实时监测第一壳体31内温度和湿度的温湿度传感器33，控制器定期获取温湿度传感器33感应到的温度T0和湿度R0，根据温度T0和湿度R0计算露点温度T1；根据温度T0计算第一镜头玻璃的表面温度T2，本发明采用一种较为简单的办法来根据T0计算T2:预先进行热测试确定T0和T2之间的温度差ΔT。作为热测试的结果，ΔT被用来进行计算T2是可靠的，即T2＝T0-ΔT，其中ΔT为预设的固定温差值，控制器将露点温度T1和镜头表面温度进行判断；当T2＞T1时，控制器关闭加热模块8和第一风扇32，当T2＜T1时，控制器开启加热模块8和第一风扇32进行去雾。下一时刻，控制器获得的温湿度传感器33感应的温度和湿度分别为T0’和R0’,重新计算的露点温度为T1’，重新计算的第一镜头玻璃的表面温度为T2’。如果此时T2’>T1’，控制器关闭开启的加热模块8和第一风扇32。如此一来，可实现自动去雾，无需人工控制去雾。

另外，本发明的巡检机器人还通过无线网连接有远程监控系统，红外热成像仪将获取图像传输给远程监控系统，远程监控系统包括图像处理模块，图像处理模块对图像进行分割、颜色空间变换，并利用超像素分割算法对图像进行分割，将红外图像分割成若干小的区域，将每个区域视作一个像素点。计算每个区域的平均RGB的值，并把区域内的每个像素用该区域内的平均RGB值替代，然后把图像的颜色空间从RGB转换为HSV(H：色调，S：饱和度，V：亮度)，提取HSV颜色空间中饱和度信息找到疑似故障区域。

随后，由于受环境因素的影响，通过上述方法查找出来的故障区域可能存在多个，故需要对每个疑似故障区域进行进一步计算，方法如下：

1、计算每个疑似故障区域的面积a；

2、计算每个疑似故障区域和其最小凸边形的像素比S；

3、计算每个疑似故障区域质心到图像中心的距离D；

4、计算每个疑似故障区域a*S/D的值，得到的最大值的区域确定为实际故障区域

由于最大值只有一个，因此故障区域通常只有一个点，即发热最严重的点。但现实情况是发热点周围的区域也可能是受故障点影响的区域。故通过计算每个区域的平均灰度值h，与故障区域的平均灰度h_f，若h>0.8h_f则视为受故障影响区域。

本发明的图像处理模块可对采集到的红外图片进行自动提取、识别、分析，可以减轻劳动前度，减少对技术人员的依赖；更有利于实现图像数字化，便于横向和纵向统计分析，具有快速、准确、通用和经济的优点。

此外，本发明的摄像机4还包括第二壳体41和第二镜头40，第二镜头40安装在第二壳体41上，第二壳体41内还设有与控制器连接的加热模块8，加热模块8设置在第二壳体41靠近第二镜头40的内侧壁上。在外界环境温度较低时，第二镜头40内湿热的空气遇到冷的镜头会在内表面起雾，从而影响成像效果，此时控制器控制加热模块8加热，以使内表面的雾气散去，从而保证成像效果。

进一步的，第二壳体41内还设有第二风扇42，加热模块8设置在第二风扇42的出风口处。如此设计，加热后的热风能够在第二风扇42的作用下流向镜头的内表面，从而可以起到快速去雾的效果。在第二壳体41内还安装有实时监测第二壳体41内温度和湿度的温湿度传感器43，控制器定期获取温湿度传感器43感应到的温度T0和湿度R0，根据温度T0和湿度R0计算露点温度T1；根据温度T0计算第二镜头玻璃的表面温度T2，其中T2＝T0-ΔT，其中ΔT为预设的固定温差值；当T2＜T1时，控制器开启加热模块8和第二风扇42，当T2＞T1时，控制器关闭加热模块8和第二风扇42，其具体检测方法参照红外热成像仪3中的检测方法，在此不再详述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种变电站巡检机器人，包括本体，所述本体上设有供电单元、控制器、行走机构和用于驱动所述行走机构运动的第一电机，所述本体上还安装有与所述控制器连接的摄像机和红外热成像仪，其特征在于，所述供电单元包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括钢化玻璃和发电主体，所述钢化玻璃和发电主体之间通过EVA粘结。

2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述太阳能电池板上还设有与所述控制器连接的发光元件和感光元件，所述发光元件设在所述钢化玻璃的下表面，所述感光元件设在钢化玻璃的上表面的上方，所述感光元件和发光元件对应设置，所述控制器还连接有报警装置。

3.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述本体上还包括用于安装所述摄像机和所述红外热成像仪的安装座，所述安装座上设有第二电机和雨刮器，所述雨刮器转动安装在安装座上并贴设于所述摄像机和所述红外热成像仪的镜头表面上，所述第二电机驱动所述雨刮器转动以去除镜头上的脏污。

4.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述摄像机的镜头的外表面镀有憎水膜，所述红外热成像仪的镜头外表面镀有憎水膜。

5.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述红外热成像仪还包括第一壳体和第一镜头，所述第一镜头安装在第一壳体上，所述第一壳体内还设有与所述控制器连接的加热模块，所述加热模块设置在所述第一壳体靠近所述第一镜头的内侧壁上。

6.根据权利要求5所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述第一壳体内还设有第一风扇，所述加热模块设置在所述第一风扇的出风口处。

7.根据权利要求6所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述第一壳体内还安装有实时监测壳体内温度和湿度的温湿度传感器，控制器定期获取温湿度传感器感应到的温度T0和湿度R0，根据所述温度T0和湿度R0计算露点温度T1；根据所述温度T0计算镜头玻璃的表面温度T2，其中T2＝T0-ΔT，其中ΔT为预设的固定温差值；当T2＜T1时，控制器开启加热模块和第一风扇，当T2＞T1时，控制器关闭加热模块和第一风扇。

8.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述摄像机还包括第二壳体和第二镜头，所述第二镜头安装在第二壳体上，所述第二壳体内还设有与所述控制器连接的加热模块，所述加热模块设置在所述第二壳体靠近所述第二镜头的内侧壁上。

9.根据权利要求8所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述第二壳体内还设有第二风扇，所述加热模块设置在所述第二风扇的出风口处。

10.根据权利要求5或8所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述加热模块为加热电阻或硅橡胶加热膜。