CN106679813A - 隧道电力设备智能检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种隧道电力设备智能检测系统，包括：挂轨巡检机器人通过隧道内无线网络设备与后台监控平台进行无线通信；挂轨巡检机器人搭载有通信装置、控制装置和检测装置；控制装置内预设有巡检控制模式和应急控制模式，在检测装置检测到突发事件时，控制装置根据突发事件信息控制从巡检控制模式切换至应急控制模式；在巡检控制模式下，控制装置控制挂轨巡检机器人的驱动装置驱动其在隧道轨道上移动巡检，控制检测装置对标定的设备进行检测，检测信息通过通信装置上传给后台监控平台；在应急控制模式下，控制装置根据不同突发事件信息控制挂轨巡检机器人执行不同动作。自主完成电力隧道设备的巡检，提供检测效率，最大程度保证工作人员安全。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备检测领域，特别涉及的是一种隧道电力设备智能检测系统。
背景技术
长期以来，对于电力设备检查，使用的都是人工方式。但由于隧道内的特殊环境，工作人员不可能每天出入隧道去检查设备安全，不仅工作效率低，而且无法保证人员安全。
隧道内常用的固定监控系统存在着一定范围的视觉盲点，当盲区内的设备产生异常情况，工作人员无法在第一时间了解异常情况，更难以查清问题原因，导致采取措施不及时。每到工厂用电高峰时期，尤其在高温季节，电力隧道输电负荷加大，电缆便可能出现超高温运行的情况，很容易导致事故发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种隧道电力设备智能检测系统，自主完成电力隧道设备的巡检，提供检测效率，最大程度保证工作人员安全。
为解决上述问题，本发明提出一种隧道电力设备智能检测系统，包括：挂轨巡检机器人，隧道内无线网络设备和后台监控平台；所述挂轨巡检机器人通过所述隧道内无线网络设备与后台监控平台进行无线通信；
所述挂轨巡检机器人搭载有通信装置、控制装置和检测装置；控制装置内预设有巡检控制模式和应急控制模式，在检测装置检测到突发事件时，控制装置根据突发事件信息控制从巡检控制模式切换至应急控制模式；在巡检控制模式下，控制装置控制挂轨巡检机器人的驱动装置驱动其在隧道轨道上移动巡检，控制检测装置对标定的设备进行检测，检测信息通过通信装置上传给后台监控平台；在应急控制模式下，控制装置根据不同突发事件信息控制挂轨巡检机器人执行不同动作。
根据本发明的一个实施例，所述挂轨巡检机器人的检测装置包括红外热像仪及可见光摄像头；
所述控制装置根据红外热像仪检测出的高压电缆或电力设备的红外图像得到设备停电的突发事件信息时，切换至应急控制模式，并控制挂轨巡检机器人的照明装置及可见光摄像头工作，在照明装置照明下可见光摄像头拍摄故障段的高压电缆或电力设备的高清图像，上传至后台监控平台进行故障分析；
和/或，所述控制装置根据红外热像仪或可见光摄像头检测到的明火事件信息时，或者接收到后台监控平台反馈的明火事件信息时，切换至应急控制模式，后台监控平台根据隧道内置摄像头定位明火事件地点，并发送包含逃生路线的控制指令给挂轨巡检机器人，以控制挂轨巡检机器人按照逃生路线移动，且挂轨巡检机器人上的疏散指示灯被控闪烁；
和/或，所述控制装置响应于求救事件指令，而控制挂轨巡检机器人的驱动装置驱动其在隧道轨道上移动至事故地点。
根据本发明的一个实施例，还包括设置在隧道轨道线路上的若干防火门；所述防火门上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过；防火门在一定距离范围的挂轨巡检机器人控制下打开，并在该挂轨巡检机器人穿过后关闭，或者全部防火门在后台监控平台的控制下联动打开或关闭。
根据本发明的一个实施例，还包括分布设于隧道轨道沿线的若干充电站；各充电站包括一配电箱及从配电箱内充电回路的充电接口连接并伸出的滑触线，滑触线伸至移动在轨道上的挂轨巡检机器人的充电电极能够直接接触的位置，实现挂轨巡检机器人的接触式充电。
根据本发明的一个实施例，每个充电站还包括显控装置，在挂轨巡检机器人的充电电极接触到滑触线上后，显控装置控制充电回路上的继电器闭合充电回路，以对挂轨巡检机器人的供电装置充电，并在充电电压达到一定值时控制继电器断开充电回路。
根据本发明的一个实施例，挂轨巡检机器人还设有备用电池及电池电量检测电路，所述备用电池在供电装置电量用尽对挂轨巡检机器人各装置供电，所述电池电量检测电路用以检测备用电池的电量，并在电量少于一定值时传输电量不足信号给控制装置，以控制挂轨巡检机器人移动至最近充电站。
根据本发明的一个实施例，所述挂轨巡检机器人还设有超声波停障装置，以对轨道上的障碍物进行探测，在探测到障碍物时产生停障信号传输给控制装置，以控制所述挂轨巡检机器人的驱动装置停止驱动移动、及控制所述挂轨巡检机器人的报警装置进行报警。
根据本发明的一个实施例，所述挂轨巡检机器人的本体前后还设有安全触边，所述安全触边在与障碍物碰撞时产生一碰撞信号传输给控制装置，以控制所述挂轨巡检机器人的驱动装置停止驱动移动。
根据本发明的一个实施例，所述控制装置内还预设有待命状态模式，在产生控制驱动装置停止驱动的信号时，同时控制供电装置仅对控制装置进行供电，而停止对其他装置进行供电，以进入低功耗供电模式。
根据本发明的一个实施例，挂轨巡检机器人的巡检点分为电缆巡检点和非电缆巡检点；挂轨巡检机器人对于电缆巡检点和非电缆巡检点的图像采集分开且同步进行，将采集的图像上传至后台监控平台，进行建模生成对焦模板；在挂轨巡检机器人巡检时，根据对焦模板进行高分辨率图像采集并上传至后台监控平台，后台监控平台根据采集的高分辨率图像建立识别模板，将识别模板与对焦模板进行比对以完成巡检点标定验证。
采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：
当隧道内部遇到突发事件时，例如发生停电、火灾或工作人员有生命危险等，在不清楚事故原因的情况下，可先派出挂轨巡检机器人高速到达事故现场查明原因；隧道内出现突发事件，机器人会自动切换到应急控制模式，工作人员可以在主控室的后台控制平台控制挂轨巡检机器人到事发地点查看实时情况；挂轨巡检机器人携带有必要的急救物品和应急设备，针对不同事故，机器人可做出不同反应，最大程度避免人员伤害；
挂轨巡检机器人自身具有红外与可见光视频图像采集功能，可控制挂轨巡检机器人移动到指定位置，实现近距离地观察拍摄目标物体，将监控范围也覆盖到盲区；挂轨巡检机器人可拍摄出隧道内各种设备高清图像和红外热成像，并将采集到的信息经无线局域网实时传输到主控室后台控制平台，在主控室的工作人员便可根据图像判断出隧道内的各种电力设备是否安全；当发现隧道内的设备有异常情况，工作人员可在第一时间查清问题原因，并采取相应措施。
附图说明
图1为本发明实施例的隧道电力设备智能检测系统的结构框图；
图2为本发明实施例的挂轨巡检机器人的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参看图1，隧道电力设备智能检测系统，包括：挂轨巡检机器人1，隧道内无线网络设备2和后台监控平台3。挂轨巡检机器人1通过隧道内无线网络设备2与后台监控平台3进行无线通信。可以理解，挂轨巡检机器人1的数量可以不止一个，在隧道内布置有供挂轨巡检机器人1沿轨移动的轨道20，挂轨巡检机器人1均挂在轨道20上移动，轨道20可以是滑轨，移动轨迹可以预设。隧道内无线网络设备2布置在隧道内，可以是多个无线AP，当然不限制于此，组成接入因特网的无线局域网，实现挂轨巡检机器人1与后台监控平台3的无线通信。
参看图1和图2，挂轨巡检机器人1搭载有通信装置12、控制装置11和检测装置13。通信装置12用于挂轨巡检机器人1与隧道内无线通信设备2无线连接，从而实现与后台监控平台3的通信。控制装置11用于挂轨巡检机器人1的各个装置的控制，控制装置11内预设有巡检控制模式和应急控制模式，默认状态为巡检控制模式。在巡检控制模式下，控制装置11控制挂轨巡检机器人1的驱动装置工作，从而驱动挂轨巡检机器人1在隧道轨道上移动巡检，移动轨迹为预先设定，且移动轨迹上具有相应的预先标定的设备；控制装置11还控制检测装置13对标定的设备进行检测，检测信息通过通信装置12上传给后台监控平台3。检测装置13检测的项目不作为限定。
在检测装置13检测到突发事件时，控制装置11根据检测装置13获得的突发事件信息控制从巡检控制模式切换至应急控制模式。在应急控制模式下，控制装置11根据不同突发事件信息控制挂轨巡检机器人1执行不同动作。
在一个具体的实施例中，挂轨巡检机器人1的检测装置包括红外热像132仪及可见光摄像头131，当然不限于此。控制装置11根据不同突发事件信息控制挂轨巡检机器人1执行不同动作包括以下情况：
情况一，控制装置11根据红外热像仪132检测出的高压电缆或电力设备的红外图像，得到设备停电的突发事件信息时，由于高压电缆和电力设备在上电工作时，会产生一定的温度，红外热像仪132可以拍摄出红外图像，而若停电则可以检测出红外变化，控制装置11切换至应急控制模式，并控制挂轨巡检机器人1的照明装置16及可见光摄像头131工作；在照明装置16照明下，可见光摄像头131拍摄故障段(故障段可以为红外热像仪132拍摄出的红外变化区域，或者可以由工作人员根据停电故障区域设定)的高压电缆或电力设备的高清图像，通过通信装置12上传至后台监控平台3进行故障分析；及时查明故障原因；
和/或，情况二，控制装置11根据红外热像仪132或可见光摄像头131检测到的明火事件信息时，根据拍摄的图像中一定数量像素点的灰度值均超过某个预设值来确定，或者接收到后台监控平台3反馈的明火事件信息时，说明隧道内发生火灾等严重事故，隧道内的工作人员可能由于烟雾或其他不可控原因而不能辨别逃生方向；控制装置11切换至应急控制模式，后台监控平台3根据隧道内置摄像头定位明火事件地点，并发送包含逃生路线的控制指令给挂轨巡检机器人1，控制指令控制挂轨巡检机器人1按照逃生路线移动，且挂轨巡检机器人1上的疏散指示灯被控闪烁；从而指引被困工作人员朝安全的方向离开事故现场；
和/或，情况三，当工作人员在隧道内遇到突发状况需要寻求救援时，可以发出求救事件指令，该指令可以通过后台监控平台3发出，控制装置11响应于求救事件指令，控制挂轨巡检机器人1的驱动装置工作，驱动挂轨巡检机器人1在隧道轨道上移动至事故地点，可为处于危险中的被困人员提供急救物品。
当隧道内设备发生复杂或者非常规问题时，现场工作人员不能解决时，可以通过挂轨巡检机器人1的视频设备和语音设备，实现现场工作人员与后台监控平台的专家的即时交互，由专家来指导和监督现场工作人员，实现正确规范的操作，有助于问题的现场解决。和语音设备采用双向对讲广播系统，支持双向对讲和录音回放功能，完全满足主控室和现场的音视频实时交流。
在一个实施例中，隧道电力设备智能检测系统还可以包括设置在隧道轨道线路上的若干防火门30。防火门30上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过。防火门30在一定距离范围的挂轨巡检机器人1控制下打开，并在该挂轨巡检机器人1穿过后关闭，或者全部防火门30在后台监控平台3的控制下联动打开或关闭。当发生火灾时，可以阻止火势蔓延。
在一个实施例中，隧道电力设备智能检测系统还包括分布设于隧道轨道沿线的若干充电站10。可以沿轨道每隔500米布设一分布式充电站10。各充电站10包括一配电箱及滑出线101，滑触线101连接配电箱内充电回路的充电接口并向外伸出，滑触线101伸至移动在轨道上的挂轨巡检机器人1的充电电极141能够直接接触的位置，实现挂轨巡检机器人1的接触式充电。充电站10的配电箱采用交流220V作为电源输入，具备浪涌防护能力2000V，可以在隧道内可靠有效运行。挂轨巡检机器人1到达充电位置后，充电站10为其充电，闭合充电回路，平时充电回路断开，不会产生火花，安全可靠。充电电压可为27-30V，充电电流可为20-40A，总功率不超过1200W，挂轨巡检机器人1充足电一次最远供电距离为5KM。
较佳的，每个充电站还包括显控装置(图中未示出)，在挂轨巡检机器人1的供电装置14的充电电极141接触到滑触线101上后，显控装置控制充电回路上的继电器闭合充电回路，以对挂轨巡检机器人1的供电装置14充电，并在充电电压达到一定值时控制继电器断开充电回路。在显控装置上可以显示充电电压等信息。
挂轨巡检机器人1还设有备用电池17及电池电量检测电路18。备用电池17在供电装置14电量用尽时对挂轨巡检机器人1的各装置供电，电池电量检测电路18用以检测备用电池17的电量，并在电量少于一定值时传输电量不足信号给控制装置11，以控制挂轨巡检机器人1移动至最近充电站10。当然电池电量检测电路18也可以用来检测供电装置14的电量。在电量不足时，控制装置11可以控制挂轨巡检机器人1的报警装置进行报警。
在一个实施例中，挂轨巡检机器人1还设有超声波停障装置19，可以为超声波距离传感器。超声波停障装置19对轨道上的障碍物进行探测，障碍物包括工作人员或者其他物件，在探测到障碍物时产生停障信号传输给控制装置11，以控制所述挂轨巡检机器人1的驱动装置15停止驱动移动、及控制挂轨巡检机器人1的报警装置(图中未示出)进行报警，从而通知后台监控平台3或工作人员进行障碍排除。
进一步的，挂轨巡检机器人1的本体前后还设有安全触边，可以为碰撞传感器，安全触边在与障碍物碰撞时产生一碰撞信号传输给控制装置11，以控制挂轨巡检机器人1的驱动装置15停止驱动移动。防止碰撞持续，造成人员或者设备损伤，与超声波停障装置19构筑双重安全保障，在超声波停障装置失效的情况下，防止与障碍物激烈碰撞。
较佳的，控制装置11内还预设有待命状态模式，巡检过程中，在产生控制驱动装置15停止驱动的信号时，同时控制供电装置14仅对控制装置11进行供电，而停止对其他装置进行供电，以进入低功耗供电模式，以节省电力。
在一个实施例中，挂轨巡检机器人1的巡检点分为电缆巡检点和非电缆巡检点。挂轨巡检机器人1对于电缆巡检点和非电缆巡检点的图像采集分开且同步进行，将采集的图像上传至后台监控平台3，进行建模生成对焦模板。在挂轨巡检机器人1巡检时，根据对焦模板进行高分辨率图像采集并上传至后台监控平台3，后台监控平台3根据采集的高分辨率图像建立识别模板，将识别模板与对焦模板进行比对以完成巡检点标定验证。
电缆巡检点处理时间长、工序复杂，在实施过程中，通过电缆巡检点标定与非巡检点标定同步进行的方式，可以极大的缩短施工时间，提高工作效率。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，包括：挂轨巡检机器人，隧道内无线网络设备和后台监控平台；所述挂轨巡检机器人通过所述隧道内无线网络设备与后台监控平台进行无线通信；
所述挂轨巡检机器人搭载有通信装置、控制装置和检测装置；控制装置内预设有巡检控制模式和应急控制模式，在检测装置检测到突发事件时，控制装置根据突发事件信息控制从巡检控制模式切换至应急控制模式；在巡检控制模式下，控制装置控制挂轨巡检机器人的驱动装置驱动其在隧道轨道上移动巡检，控制检测装置对标定的设备进行检测，检测信息通过通信装置上传给后台监控平台；在应急控制模式下，控制装置根据不同突发事件信息控制挂轨巡检机器人执行不同动作。
2.如权利要求1所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，所述挂轨巡检机器人的检测装置包括红外热像仪及可见光摄像头；
所述控制装置根据红外热像仪检测出的高压电缆或电力设备的红外图像得到设备停电的突发事件信息时，切换至应急控制模式，并控制挂轨巡检机器人的照明装置及可见光摄像头工作，在照明装置照明下可见光摄像头拍摄故障段的高压电缆或电力设备的高清图像，上传至后台监控平台进行故障分析；
和/或，所述控制装置根据红外热像仪或可见光摄像头检测到的明火事件信息时，或者接收到后台监控平台反馈的明火事件信息时，切换至应急控制模式，后台监控平台根据隧道内置摄像头定位明火事件地点，并发送包含逃生路线的控制指令给挂轨巡检机器人，以控制挂轨巡检机器人按照逃生路线移动，且挂轨巡检机器人上的疏散指示灯被控闪烁；
和/或，所述控制装置响应于求救事件指令，而控制挂轨巡检机器人的驱动装置驱动其在隧道轨道上移动至事故地点。
3.如权利要求1所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，还包括设置在隧道轨道线路上的若干防火门；所述防火门上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过；防火门在一定距离范围的挂轨巡检机器人控制下打开，并在该挂轨巡检机器人穿过后关闭，或者全部防火门在后台监控平台的控制下联动打开或关闭。
4.如权利要求1所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，还包括分布设于隧道轨道沿线的若干充电站；各充电站包括一配电箱及从配电箱内充电回路的充电接口连接并伸出的滑触线，滑触线伸至移动在轨道上的挂轨巡检机器人的充电电极能够直接接触的位置，实现挂轨巡检机器人的接触式充电。
5.如权利要求4所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，每个充电站还包括显控装置，在挂轨巡检机器人的充电电极接触到滑触线上后，显控装置控制充电回路上的继电器闭合充电回路，以对挂轨巡检机器人的供电装置充电，并在充电电压达到一定值时控制继电器断开充电回路。
6.如权利要求4所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，挂轨巡检机器人还设有备用电池及电池电量检测电路，所述备用电池在供电装置电量用尽对挂轨巡检机器人各装置供电，所述电池电量检测电路用以检测备用电池的电量，并在电量少于一定值时传输电量不足信号给控制装置，以控制挂轨巡检机器人移动至最近充电站。
7.如权利要求1所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，所述挂轨巡检机器人还设有超声波停障装置，以对轨道上的障碍物进行探测，在探测到障碍物时产生停障信号传输给控制装置，以控制所述挂轨巡检机器人的驱动装置停止驱动移动、及控制所述挂轨巡检机器人的报警装置进行报警。
8.如权利要求7所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，所述挂轨巡检机器人的本体前后还设有安全触边，所述安全触边在与障碍物碰撞时产生一碰撞信号传输给控制装置，以控制所述挂轨巡检机器人的驱动装置停止驱动移动。
9.如权利要求7所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，所述控制装置内还预设有待命状态模式，在产生控制驱动装置停止驱动的信号时，同时控制供电装置仅对控制装置进行供电，而停止对其他装置进行供电，以进入低功耗供电模式。
10.如权利要求1所述的隧道电力设备智能检测系统，其特征在于，挂轨巡检机器人的巡检点分为电缆巡检点和非电缆巡检点；挂轨巡检机器人对于电缆巡检点和非电缆巡检点的图像采集分开且同步进行，将采集的图像上传至后台监控平台，进行建模生成对焦模板；在挂轨巡检机器人巡检时，根据对焦模板进行高分辨率图像采集并上传至后台监控平台，后台监控平台根据采集的高分辨率图像建立识别模板，将识别模板与对焦模板进行比对以完成巡检点标定验证。
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