CN107014433A - 一种水电厂智能运维巡检系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电厂智能运维巡检系统及其方法。该系统包括远程监控终端和智能移动巡检机器人，所述智能移动巡检机器人包括架体，所述架体底部设有行走机构、所述架体顶部设有激光雷达传感器，所述架体上还设有控制器、电源模块、无线通信模块、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和摄像头，所述控制器分别与行走机构、激光雷达传感器、电源模块、无线通信模块、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和摄像头电连接，所述无线通信模块能够与远程监控终端无线通信。本发明采用智能移动巡检机器人自动巡检，避免了人为失误的出现，实现了巡检智能化、无人化。
Description
技术领域
本发明涉及水电厂设备运维及巡检技术领域，尤其涉及一种水电厂智能运维巡检系统及其方法。
背景技术
水电厂设备种类繁多，环境特殊，需要定时巡检，如果巡检不及时，会使设备存在安全隐患，对水电厂的安全运行构成威胁。目前，水电厂的巡检都是由运维人员人工进行的，有时因为运维人员巡检不及时或疏忽大意漏检设备，导致设备出现故障。所以加强运维管理，实现巡检智能化、无人化势在必行。
发明内容
本发明的目的是克服目前水电厂环境设备巡检由人工进行，容易出现巡检不及时、漏检的技术问题，提供了一种水电厂智能运维巡检系统，其采用智能移动巡检机器人自动巡检，避免了人为失误的出现，实现了巡检智能化、无人化。
本发明的一种水电厂智能运维巡检系统，包括远程监控终端和智能移动巡检机器人，所述智能移动巡检机器人包括架体，所述架体底部设有行走机构、所述架体顶部设有激光雷达传感器，所述架体上还设有控制器、电源模块、无线通信模块、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和摄像头，所述控制器分别与行走机构、激光雷达传感器、电源模块、无线通信模块、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和摄像头电连接，所述无线通信模块能够与远程监控终端无线通信。
在本技术方案中，行走机构包括若干个脚轮以及驱动脚轮转动的驱动机构，智能移动巡检机器人通过行走机构自由移动。激光雷达传感器用于扫描周围地形，控制器将扫描的地形与预先存储的水电厂地形图进行匹配，计算出智能移动巡检机器人当前的坐标位置。温度传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域的温度；湿度传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域的湿度；气体传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域是否存在有毒有害易燃气体；摄像头用于采集待测设备上的仪表数据图像，也可辅助激光雷达传感器进行定位，还可通过图像识别各个水位监控点的水位，水电厂坝后的裂缝情况；无线通信模块用于将检测数据发送到远程监控终端。
智能移动巡检机器人根据预设的检测时间定期对水电厂进行巡检。巡检时，智能移动巡检机器人按照预设的路径运动，依次到达预设的水电厂的各个检测位置进行检测，并将检测数据发送到远程监控终端，远程监控终端分析检测数据，判断水电厂各个位置的设备或环境是否存在安全隐患，如果存在安全隐患则通知运维人员及时检修。用户还可通过远程监控终端遥控智能移动巡检机器人移动和工作，检测特定位置，采集特定位置的图像等。
水电厂有许多特殊区域及高险区域，运维人员进行相关设备巡视，工作强度较大，危险性较高，需要兼顾安全问题进行巡视作业，对于运维人员是需要考验的，采用智能机器人可以减少运维人员或者代替运维人员进行巡检，大大降低了危险系数，保障人身、设备安全。
作为优选，所述一种水电厂智能运维巡检系统还包括设置在水电厂各个水位监控点的水位检测模块，所述水位检测模块能够与无线通信模块无线通信。智能移动巡检机器人移动到水位监控点后与该处的水位检测模块无线通信，获取水位检测数据。
作为优选，所述一种水电厂智能运维巡检系统还包括设置在水电厂坝后各个裂缝监控点的裂缝检测模块，所述裂缝检测模块能够与无线通信模块无线通信。智能移动巡检机器人移动到裂缝监控点后与该处的裂缝检测模块无线通信，获取裂缝检测数据。
作为优选，所述架体上还设有声音检测模块，所述声音检测模块与控制器电连接。声音检测模块用于检测水轮机的运行声音，根据水轮机的运行声音判断水轮机的健康状态。
作为优选，所述一种水电厂智能运维巡检系统还包括设置在水电厂各个区域的无线收发基站，所述无线通信模块能够与无线收发基站无线通信，所述无线收发基站通过有线网络与远程监控终端连接。在水电厂内各个位置设置无线收发基站，保证复杂环境无线传输畅通，使得智能移动巡检机器人能够实时将检测数据无线传输到远程监控终端。
作为优选，所述架体上还设有红外温度测试仪，所述红外温度测试仪与控制器电连接。红外温度测试仪用于检测设备温度，远程监控终端根据设备温度判断设备运行是否健康。
作为优选，所述架体上还设有短信收发模块，所述短信收发模块与控制器电连接。智能移动巡检机器人也对检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，通过短信收发模块发送预警短信到运维人员的手机，通知运维人员及时检修。
作为优选，所述架体上还设有声音报警模块，所述声音报警模块与控制器电连接。声音报警模块可发出声音报警，便于运维人员找到智能移动巡检机器人所在位置。
本发明的一种水电厂智能运维巡检方法，用于上述的一种水电厂智能运维巡检系统，包括以下步骤：
S1：智能移动巡检机器人通过激光雷达传感器扫描周围地形，与预先存储的水电厂地形图进行匹配，计算出智能移动巡检机器人当前的坐标位置；
S2：智能移动巡检机器人按照预设的路径运动，依次到达预设的水电厂的各个检测位置，通过温度传感器检测环境温度、通过湿度传感器检测环境湿度，通过气体传感器检测周围环境中是否存在有毒有害易燃气体，通过摄像头采集待测设备上的仪表数据图像，并将检测数据通过无线通信模块发送到远程监控终端；
S3：远程监控终端对接收到的检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，发出预警，通知运维人员及时检修。
作为优选，智能移动巡检机器人也对检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，通过短信收发模块发送预警短信到运维人员的手机，通知运维人员及时检修。
作为优选，运维人员可通过手机发送短信指令给智能移动巡检机器人，遥控智能移动巡检机器人进行检测工作，智能移动巡检机器人完成检测工作后将检测数据以短信形式发送到运维人员的手机。
本发明的有益效果是：（1）水电厂有许多特殊区域及高险区域，运维人员进行相关设备巡视，工作强度较大，危险性较高，需要兼顾安全问题进行巡视作业，对于运维人员是需要考验的，采用智能机器人可以减少运维人员或者代替运维人员进行巡检，大大降低了危险系数，保障人身、设备安全。（2）智能移动巡检机器人以机器人为核心，整合机器人技术、非接触检测技术、多传感器融合、导航定位、模式识别技术等技术，实现对水电厂各类设备的自主检测，可定时进行对机器人设置任务，判别设备异常情况并报警，提高巡检作业的自动化水平。
附图说明
图1是实施例1的一种电路原理连接框图；
图2是充电站的一种电路原理连接框图；
图3是实施例2的一种电路原理连接框图。
图中：1、远程监控终端，2、智能移动巡检机器人，3、行走机构，4、激光雷达传感器，5、控制器，6、电源模块，7、无线通信模块，8、温度传感器，9、湿度传感器，10、气体传感器，11、摄像头，12、水位检测模块，13、裂缝检测模块，14、声音检测模块，15、无线收发基站，16、红外温度测试仪，17、短信收发模块，18、声音报警模块，19、微处理器，20、无线充电器， 21、无线收发模块，22、无线充电接收器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的一种水电厂智能运维巡检系统，如图1所示，包括远程监控终端1、智能移动巡检机器人2、设置在水电厂各个水位监控点的水位检测模块12和设置在水电厂坝后各个裂缝监控点的裂缝检测模块13，智能移动巡检机器人2包括架体，架体底部设有行走机构3、架体顶部设有激光雷达传感器4，架体上还设有控制器5、电源模块6、无线通信模块7、温度传感器8、湿度传感器9、气体传感器10、摄像头11、声音检测模块14、红外温度测试仪16、短信收发模块17和声音报警模块18，控制器5分别与行走机构3、激光雷达传感器4、电源模块6、无线通信模块7、温度传感器8、湿度传感器9、气体传感器10、摄像头11、声音检测模块14、红外温度测试仪16、短信收发模块17和声音报警模块18电连接，无线通信模块7能够与远程监控终端1无线通信，水位检测模块12能够与无线通信模块7无线通信，裂缝检测模块13能够与无线通信模块7无线通信。
行走机构包括若干个脚轮以及驱动脚轮转动的驱动机构，智能移动巡检机器人通过行走机构自由移动。摄像头可360度旋转。激光雷达传感器用于扫描周围地形，控制器将扫描的地形与预先存储的水电厂地形图进行匹配，计算出智能移动巡检机器人当前的坐标位置。水位检测模块用于检测所在水位监控点（如廊道、厂房）的水位；裂缝检测模块用于检测所在裂缝监控点的坝后裂缝；温度传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域的温度；湿度传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域的湿度；气体传感器用于检测智能移动巡检机器人经过区域是否存在有毒有害易燃气体；摄像头用于采集待测设备上的仪表数据图像，也可辅助激光雷达传感器进行定位；声音检测模块用于检测水轮机的运行声音，本系统根据水轮机的运行声音判断水轮机的健康状态；红外温度测试仪用于检测设备温度，本系统根据设备温度判断设备运行是否健康；无线通信模块用于将检测数据发送到远程监控终端。
智能移动巡检机器人移动到水位监控点后与该处的水位检测模块无线通信，获取水位检测数据，移动到裂缝监控点后与该处的裂缝检测模块无线通信，获取裂缝检测数据。智能移动巡检机器人根据预设的检测时间定期对水电厂进行巡检。巡检时，智能移动巡检机器人按照预设的路径运动，依次到达预设的水电厂的各个检测位置进行检测，并将检测数据发送到远程监控终端，远程监控终端分析检测数据，判断水电厂各个位置的设备或环境是否存在安全隐患，如果存在安全隐患则通知运维人员及时检修。用户还可通过远程监控终端遥控智能移动巡检机器人移动和工作，检测特定位置，采集特定位置的图像等。
水电厂有许多特殊区域及高险区域，运维人员进行相关设备巡视，工作强度较大，危险性较高，需要兼顾安全问题进行巡视作业，对于运维人员是需要考验的，采用智能机器人可以减少运维人员或者代替运维人员进行巡检，大大降低了危险系数，保障人身、设备安全。
智能移动巡检机器人也对检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，通过短信收发模块发送预警短信到运维人员的手机，通知运维人员及时检修。声音报警模块可发出声音报警，便于运维人员找到智能移动巡检机器人所在位置。
水电厂智能运维巡检系统还包括设置在水电厂各个区域的充电站，充电站包括充电座，如图2所示，充电座上设有微处理器19、无线充电器20和无线收发模块21，微处理器19分别与无线充电器20和无线收发模块21电连接，架体前部设有无线充电接收器22，电源模块6为蓄电池，无线充电接收器22与蓄电池电连接。当智能移动巡检机器人电量不足时，可直接运动到最近的充电站，通过摄像头捕捉到充电座，智能移动巡检机器人移动到充电座处，通过无线通信模块发送充电请求到该充电站，该充电站的无线收发模块接收到充电请求，微处理器控制无线充电器工作给智能移动巡检机器人充电。
本实施例的一种水电厂智能运维巡检方法，用于上述的一种水电厂智能运维巡检系统，包括以下步骤：
S1：智能移动巡检机器人通过激光雷达传感器扫描周围地形，与预先存储的水电厂地形图进行匹配，计算出智能移动巡检机器人当前的坐标位置；
S2：智能移动巡检机器人按照预设的路径运动，依次到达预设的水电厂的各个检测位置，通过温度传感器检测环境温度、通过湿度传感器检测环境湿度，通过气体传感器检测周围环境中是否存在有毒有害易燃气体，通过摄像头采集待测设备上的仪表数据图像，通过声音检测模块检测水轮机的运行声音，通过红外温度测试仪检测设备温度，与水位检测模块无线通信获取水位监控点的水位，与裂缝检测模块无线通信获取裂缝监控点的坝后裂缝情况，并将检测数据通过无线通信模块发送到远程监控终端；
S3：远程监控终端对接收到的检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，发出预警，通知运维人员及时检修。
智能移动巡检机器人也对检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，通过短信收发模块发送预警短信到运维人员的手机，通知运维人员及时检修。
运维人员可通过手机发送短信指令给智能移动巡检机器人，遥控智能移动巡检机器人进行检测工作，智能移动巡检机器人完成检测工作后将检测数据以短信形式发送到运维人员的手机。
实施例2：本实施例的一种水电厂智能运维巡检系统，如图3所示，还包括设置在水电厂各个区域的无线收发基站15，无线通信模块7能够与无线收发基站15无线通信，无线收发基站15通过有线网络与远程监控终端1连接，其余结构与实施例1相同。
在水电厂内各个位置设置无线收发基站，保证复杂环境无线传输畅通，使得智能移动巡检机器人能够实时将检测数据无线传输到远程监控终端。
Claims (9)
1.一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：包括远程监控终端（1）和智能移动巡检机器人（2），所述智能移动巡检机器人（2）包括架体，所述架体底部设有行走机构（3）、所述架体顶部设有激光雷达传感器（4），所述架体上还设有控制器（5）、电源模块（6）、无线通信模块（7）、温度传感器（8）、湿度传感器（9）、气体传感器（10）和摄像头（11），所述控制器（5）分别与行走机构（3）、激光雷达传感器（4）、电源模块（6）、无线通信模块（7）、温度传感器（8）、湿度传感器（9）、气体传感器（10）和摄像头（11）电连接，所述无线通信模块（7）能够与远程监控终端（1）无线通信。
2.根据权利要求1所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：所述架体上还设有声音检测模块（14），所述声音检测模块（14）与控制器（5）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：还包括设置在水电厂各个区域的无线收发基站（15），所述无线通信模块（7）能够与无线收发基站（15）无线通信，所述无线收发基站（15）通过有线网络与远程监控终端（1）连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：所述架体上还设有红外温度测试仪（16），所述红外温度测试仪（16）与控制器（5）电连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：所述架体上还设有短信收发模块（17），所述短信收发模块（17）与控制器（5）电连接。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于：所述架体上还设有声音报警模块（18），所述声音报警模块（18）与控制器（5）电连接。
7.一种水电厂智能运维巡检方法，用于权利要求1所述的一种水电厂智能运维巡检系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：智能移动巡检机器人通过激光雷达传感器扫描周围地形，与预先存储的水电厂地形图进行匹配，计算出智能移动巡检机器人当前的坐标位置；
S2：智能移动巡检机器人按照预设的路径运动，依次到达预设的水电厂的各个检测位置，通过温度传感器检测环境温度、通过湿度传感器检测环境湿度，通过气体传感器检测周围环境中是否存在有毒有害易燃气体，通过摄像头采集待测设备上的仪表数据图像，并将检测数据通过无线通信模块发送到远程监控终端；
S3：远程监控终端对接收到的检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，发出预警，通知运维人员及时检修。
8.根据权利要求7所述的一种水电厂智能运维巡检方法，其特征在于：智能移动巡检机器人也对检测数据进行分析，当发现某项数据异常时，通过短信收发模块发送预警短信到运维人员的手机，通知运维人员及时检修。
9.根据权利要求8所述的一种水电厂智能运维巡检方法，其特征在于：运维人员可通过手机发送短信指令给智能移动巡检机器人，遥控智能移动巡检机器人进行检测工作，智能移动巡检机器人完成检测工作后将检测数据以短信形式发送到运维人员的手机。
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