CN107154591B - 变电站设备巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了变电站设备巡检机器人，包括本体，在本体上设有行走机构、电机、控制器以及检测头，在本体上开有空腔，盖板铰接设置在本体上，卷筒的下端贯穿盖板向空腔底部延伸，在卷筒下段内壁上开有环形槽，T型块的水平段两端滑动设置在环形槽内，气缸的输出端与所述T型块水平段的底部连接，还包括中心轴、多个太阳能电池板组，中心轴与T型块竖直段端部连接。利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体，同时通过检测头持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及变电站设备巡检机器人。
背景技术
众所周知，变电站中设备的技术状态和设备运行状态如何，必须通过对设备进行巡回检查后才可以得出相应的结果。为了提高设备的利用率，设备运行的可靠性、降低维修成本。加强对设备巡检及缺陷管理，是提高设备的运行管理水平的一项重要措施，它能有效地为评估设备状态、确定合理的运行方式、及时安排检修提供可靠、详细的数据并有助于做出科学分析。变电站值班员进行人工巡检，对运行设备进行感观的简单的定性判断，主要通过看、触、听、嗅等感官去实现的。人工巡视对设备外部可见、可听、可嗅的缺陷能够发现，例如：油位、油温、压力、渗漏油、外部损伤、锈蚀、冒烟、着火、异味、异常声音、二次设备指示信号异常等。人工巡检受人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验、技能技术水平的影响较大，存在漏巡，缺陷漏发现的可能性。且对于设备内部的缺陷，运行人员无专业仪器或者仪器精确度太低，通过简单的巡视是不能发现的，比如油气试验项目超标，设备特殊部位发热、绝缘不合格等缺陷；还有一类缺陷只能在操作的过程中才能发现，如机械卡涩、闸刀分合不到位、闸刀机构箱门损坏等。另一方面，由于无人值班变电站增多，许多变电站的距离也较远，在站内出现事故或大风、大雪及雷雨后因集控站无法出车不能及时巡视时，造成集控站值班员不能及时了解现场设备状态，及时发现隐患，危急电网的安全运行。特别是无法及时了解出现问题的变电站情况，失去优先安排处理的机会。巡视人员巡视设备时需要站在离设备较近的地方，对巡视人员的人身安全也有一定的威胁，特别是在异常现象查看、恶劣天气特巡，事故原因查找时危险性更大。
综上所述，无人值班变电站的人工巡检存在及时性、可靠性差，花费人工较多，存在较大的交通风险和巡视过程风险。
发明内容
本发明目的在于提供变电站设备巡检机器人，以解决上述缺陷。
本发明通过下述技术方案实现：
变电站设备巡检机器人，包括本体，在所述本体上设有行走机构、用于驱动行走机构的电机、控制器以及与控制器电连接的检测头，在所述本体上开有空腔，所述电机固定在空腔内，盖板铰接设置在本体上且用于密封所述空腔，还包括卷筒，所述卷筒的下端贯穿所述盖板向空腔底部延伸，在所述卷筒下段内壁上开有环形槽，倒置T型块的水平段两端滑动设置在环形槽内，气缸的输出端与所述倒置T型块水平段的底部连接，还包括位于卷筒内的中心轴、以及多个沿所述中心轴周向铰接设置在其外壁上的太阳能电池板组，所述中心轴与倒置T型块竖直段端部连接，充电时，气缸的输出端上顶带动多个太阳能电池板组移出至卷筒外，且多个太阳能电池板组由最初的收卷状态转变为舒张状态，所述舒张状态是指多个太阳能电池板组沿中心轴径向拼接成一个采光平面。针对现有技术中，在对变电站内设备进行人工巡检时所出现的众多缺陷，发明人利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体，同时通过检测头持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；
进一步地，在机器人进行巡检过程中，机器人在工作一段时间后会出现电力不足的情况，需要及时回到专门的充电室或是充电桩附近进行电力补充，由于变电站的占地面积相对较大且设备分布的位置较为零散，使得在变电站内需要额外新建多个充电室或是充电桩，对此，发明人在巡检机器人的基础上，在本体上设置空腔，盖板则用于密封该空腔，当本体在行走机构的带动下进行常规的例行检查时，气缸运动，使得倒置T型块开始上移，同时将中心轴以及多个太阳能电池板组上顶出卷筒外，由于太阳能电池板组与中心轴外壁铰接，使得多个太阳能电池板组在脱离卷筒的限制后，直接由收卷状态转变为舒张状态，其中收卷状态是指多个太阳能电池板组沿中心轴的周向均匀分布，且类似于雨伞在关闭时伞骨向伞柄靠拢的状态，而舒张状态是指多个太阳能电池板组构成一个采光平面，利用太阳电池板组对光线的吸收，使得太阳能转换成电能，当机器人在巡检过程中出现电量不足时，通过多个太阳能电池板组转化储备的电能能够保证机器人工作的持续性，进而提高机器人的续航能力，避免多次折返于充电室与检测点之间，以提高变电站设备巡检效率。而充电时，在多个太阳能电池板组的状态转换过程中，倒置T型块的水平段滑动设置在环形槽内，而倒置T型块的竖直段则直接与中心轴下端连接，倒置T型块能够限制气缸输出端的过度上移或是下移，且倒置T型块的材质优选塑料，在减小气缸升降负荷的同时，还能阻断太阳能电池板组与气缸两个电气件之间的连接，以减小两者之间的相互干扰。
所述中心轴上端沿所述卷筒的轴线向上延伸，且在中心轴延伸段端部固定有顶盖，所述顶盖用于密封所述卷筒的上端部。进一步地，中心轴的上端向上延伸，且在中心轴的延伸段上固定有顶盖，使得多个太阳能电池板组在充电完毕后，气缸带动倒置T型块以及多个太阳能电池板组下移，且多个太阳能电池板组重新由舒张状态转变为收卷状态，同时顶盖直接将卷筒的上端面直接密封，以防止在闲置时，外界的异物沿卷筒上端的开口进入至其内部而影响太阳能电池板组的正常工作，降低电器件短路的风险。
在所述气缸的输出端上安装有马达，马达的输出端与所述中心轴下端部连接。在多个太阳能电池板组进行充电时，由于光线强度变化或是机器人自身位置的变化，会导致太阳能电池板组的采光效率不稳定，对此，发明人在倒置T型块与中心轴之间设置有马达，通过马达的转动，能够调节采光面的位置，进而增大采光面的采光效率。
在所述马达外圆周壁上设有随动环，所述随动环的外圆周壁与所述卷筒的内圆周壁接触，且所述随动环由固体自润滑材料制成。在气缸上顶时，电机或是太阳能电池板组会与卷筒内壁接触，为减小卷筒内壁与电机外壁、太阳能电池板组外壁之间的磨损，在电机的外圆周壁上设有随动环，且随动环采用固体滋润滑材料构成，能够在接触面上产生一层润滑膜，在减小两个接触体之间的相互磨损的同时，还能降低倒置T型块或是太阳能电池板组的移动阻力，增加装置的使用期限。
所述太阳能电池板组包括一个太阳能电池板I以及一个太阳能电池板II，所述太阳能电池板I通过连接件I与中心轴外壁铰接，所述太阳能电池板II通过连接件II与中心轴铰接。太阳能电池板组包括太阳能电池板I与太阳能电池板II，且太阳能电池板I通过连接件I、太阳能电池板II通过连接件II分别与中心轴活动连接，充电时在中心轴的周向上太阳能电池板I与太阳能电池板II交错分布形成一个采光平面，利用两个不同的太阳能电池板使得在卷筒内收卷时，相邻的太阳能电池板之间不会产生相互干扰，以便于太阳能电池板的快速收卷或是舒张。
所述连接件I位于所述连接件II下方，所述连接件I与连接件II均呈圆弧形，且满足在多个太阳能电池板组由最初的收卷状态转变为舒张状态时，多个太阳能电池板I以及多个太阳能电池板II拼接成一个连续的且呈环状的采光平面。使用过程中，太阳能电池板I以及太阳能电池板II在收卷还是舒张时，圆弧形的连接件均能够与卷筒上端端面进行平滑过渡，避免太阳能电池板I以及太阳能电池板II的移动出现骤然变化，以防止太阳能电池板I以及太阳能电池板II受损；并且连接件I位于所述连接件II下方，使得多个太阳能电池板组收卷时，多个太阳能电池板II紧贴中心轴的外圆周壁，即处于内层，而多个太阳能电池板I则均匀分布在外层，进一步，多个太阳能电池板I以及多个太阳能电池板II交错设置，使得多个太阳能电池板组舒张时拼接构成一个连续的环状采光平面，即保证在机器人行走时的采光面积达到最大，光电转换效率最高。
所述太阳能电池板I以及太阳能电池板II均通过导线与空腔内的蓄电池连接。通过太阳能电池板I以及太阳能电池板II所转换的电能直接输送至蓄电池内，以为本体内的行走机构、电机、气缸以及马达提供储备电力，提高巡检机器人的续航能力。
所述太阳能电池板I以及太阳能电池板II均呈扇形。作为优选，太阳能电池板I以及太阳能电池板II均采用扇形，使得电池板的前期加工更为简便，并且在舒张状态下，相邻的太阳能电池板I以及太阳能电池板II之间的缝隙最少，且形成的连续的采光平面的采光效率达到最佳。
所述检测头包括与控制器电连接的摄像机和红外热成像仪。作为优选，通过摄像机以及红外热成像仪，使得巡检机器人能够对变电站内的设备进行常规工况监测、以及对设备内部是否发热或是损坏等情况进行确认，并且将监测数据存储备份，以供控制终端作为决策依据。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明变电站设备巡检机器人，利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体，同时通过检测头持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；
2、本发明变电站设备巡检机器人，充电时，在多个太阳能电池板组的状态转换过程中，倒置T型块的水平段滑动设置在环形槽内，而倒置T型块的竖直段则直接与中心轴下端连接，倒置T型块能够限制气缸输出端的过度上移或是下移，且倒置T型块的材质优选塑料，在减小气缸升降负荷的同时，还能阻断太阳能电池板组与气缸两个电气件之间的连接，以减小两者之间的相互干扰；
3、本发明变电站设备巡检机器人，多个太阳能电池板I以及多个太阳能电池板II交错设置，使得多个太阳能电池板组舒张时拼接构成一个连续的环状采光平面，即保证在机器人行走时的采光面积达到最大，光电转换效率最高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为卷筒的结构示意图；
图3为太阳能电池板组完全收卷时的示意图；
图4为太阳能电池板组板完全舒张时的示意图；
图5为太阳能电池板组局部舒张时的示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-本体、2-空腔、3-卷筒、4-盖板、5-检测头、6-太阳能电池板组、61-太阳能电池板I、62-连接件I、63-太阳能电池板II、64-连接件II、65-中心轴、7-随动环、8-马达、9-环形槽、10-倒置T型块、11-气缸、12-顶盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1～5所示，本实施例包括本体1，在所述本体1上设有行走机构、用于驱动行走机构的电机、控制器以及与控制器电连接的检测头5，在所述本体1上开有空腔2，所述电机固定在空腔2内，盖板4铰接设置在本体1上且用于密封所述空腔2，还包括卷筒3，所述卷筒3的下端贯穿所述盖板4向空腔2底部延伸，在所述卷筒3下段内壁上开有环形槽9，倒置T型块10的水平段两端滑动设置在环形槽9内，气缸11的输出端与所述倒置T型块10水平段的底部连接，还包括位于卷筒3内的中心轴65、以及多个沿所述中心轴65周向铰接设置在其外壁上的太阳能电池板组6，所述中心轴65与倒置T型块10竖直段端部连接，充电时，气缸11的输出端上顶带动多个太阳能电池板组6移出至卷筒3外，且多个太阳能电池板组6由最初的收卷状态转变为舒张状态，所述舒张状态是指多个太阳能电池板组6沿中心轴65径向拼接成一个采光平面。针对现有技术中，在对变电站内设备进行人工巡检时所出现的众多缺陷，发明人利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体1，同时通过检测头5持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；
进一步地，在机器人进行巡检过程中，机器人在工作一段时间后会出现电力不足的情况，需要及时回到专门的充电室或是充电桩附近进行电力补充，由于变电站的占地面积相对较大且设备分布的位置较为零散，使得在变电站内需要额外新建多个充电室或是充电桩，对此，发明人在巡检机器人的基础上，在本体1上设置空腔2，盖板4则用于密封该空腔2，当本体1在行走机构的带动下进行常规的例行检查时，气缸11运动，使得倒置T型块10开始上移，同时将中心轴65以及多个太阳能电池板组6上顶出卷筒3外，由于太阳能电池板组6与中心轴65外壁铰接，使得多个太阳能电池板组6在脱离卷筒3的限制后，直接由收卷状态转变为舒张状态，其中收卷状态是指多个太阳能电池板组6沿中心轴65的周向均匀分布，且类似于雨伞在关闭时伞骨向伞柄靠拢的状态，而舒张状态是指多个太阳能电池板组6构成一个采光平面，利用太阳电池板组对光线的吸收，使得太阳能转换成电能，当机器人在巡检过程中出现电量不足时，通过多个太阳能电池板组6转化储备的电能能够保证机器人工作的持续性，进而提高机器人的续航能力，避免多次折返于充电室与检测点之间，以提高变电站设备巡检效率。而充电时，在多个太阳能电池板组6的状态转换过程中，倒置T型块10的水平段滑动设置在环形槽9内，而倒置T型块10的竖直段则直接与中心轴65下端连接，倒置T型块10能够限制气缸11输出端的过度上移或是下移，且倒置T型块10的材质优选塑料，在减小气缸11升降负荷的同时，还能阻断太阳能电池板组6与气缸11两个电气件之间的连接，以减小两者之间的相互干扰。
进一步地，所述中心轴65上端沿所述卷筒3的轴线向上延伸，且在中心轴65延伸段端部固定有顶盖12，所述顶盖12用于密封所述卷筒3的上端部。中心轴65的上端向上延伸，且在中心轴65的延伸段上固定有顶盖12，使得多个太阳能电池板组6在充电完毕后，气缸11带动倒置T型块10以及多个太阳能电池板组6下移，且多个太阳能电池板组6重新由舒张状态转变为收卷状态，同时顶盖12直接将卷筒3的上端面直接密封，以防止在闲置时，外界的异物沿卷筒3上端的开口进入至其内部而影响太阳能电池板组6的正常工作，降低电器件短路的风险。
进一步地，在所述气缸11的输出端上安装有马达8，马达8的输出端与所述中心轴65下端部连接。在多个太阳能电池板组6进行充电时，由于光线强度变化或是机器人自身位置的变化，会导致太阳能电池板组6的采光效率不稳定，对此，发明人在倒置T型块10与中心轴65之间设置有马达8，通过马达8的转动，能够调节采光面的位置，进而增大采光面的采光效率。
进一步地，在所述马达8外圆周壁上设有随动环7，所述随动环7的外圆周壁与所述卷筒3的内圆周壁接触，且所述随动环7由固体自润滑材料制成。在气缸11上顶时，电机或是太阳能电池板组6会与卷筒3内壁接触，为减小卷筒3内壁与电机外壁、太阳能电池板组6外壁之间的磨损，在电机的外圆周壁上设有随动环7，且随动环7采用固体滋润滑材料构成，能够在接触面上产生一层润滑膜，在减小两个接触体之间的相互磨损的同时，还能降低倒置T型块10或是太阳能电池板组6的移动阻力，增加装置的使用期限。
进一步地，所述太阳能电池板组6包括一个太阳能电池板I61以及一个太阳能电池板II63，所述太阳能电池板I61通过连接件I62与中心轴65外壁铰接，所述太阳能电池板II63通过连接件II64与中心轴65铰接。太阳能电池板组6包括太阳能电池板I61与太阳能电池板II63，且太阳能电池板I61通过连接件I62、太阳能电池板II63通过连接件II64分别与中心轴65活动连接，充电时在中心轴65的周向上太阳能电池板I61与太阳能电池板II63交错分布形成一个采光平面，利用两个不同的太阳能电池板使得在卷筒3内收卷时，相邻的太阳能电池板之间不会产生相互干扰，以便于太阳能电池板的快速收卷或是舒张。
进一步地，所述连接件I62位于所述连接件II64下方，所述连接件I62与连接件II64均呈圆弧形，且满足在多个太阳能电池板组6由最初的收卷状态转变为舒张状态时，多个太阳能电池板I61以及多个太阳能电池板II63拼接成一个连续的且呈环状的采光平面。使用过程中，太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63在收卷还是舒张时，圆弧形的连接件均能够与卷筒3上端端面进行平滑过渡，避免太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63的移动出现骤然变化，以防止太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63受损；并且连接件I62位于所述连接件II64下方，使得多个太阳能电池板组6收卷时，多个太阳能电池板II63紧贴中心轴65的外圆周壁，即处于内层，而多个太阳能电池板I61则均匀分布在外层，进一步，多个太阳能电池板I61以及多个太阳能电池板II63交错设置，使得多个太阳能电池板组6舒张时拼接构成一个连续的环状采光平面，即保证在机器人行走时的采光面积达到最大，光电转换效率最高。
作为优选，通过太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63所转换的电能直接输送至蓄电池内，以为本体1内的行走机构、电机、气缸11以及马达8提供储备电力，提高巡检机器人的续航能力。
作为优选，太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63均采用扇形，使得电池板的前期加工更为简便，并且在舒张状态下，相邻的太阳能电池板I61以及太阳能电池板II63之间的缝隙最少，且形成的连续的采光平面的采光效率达到最佳。
作为优选，通过摄像机以及红外热成像仪，使得巡检机器人能够对变电站内的设备进行常规工况监测、以及对设备内部是否发热或是损坏等情况进行确认，并且将监测数据存储备份，以供控制终端作为决策依据。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.变电站设备巡检机器人，包括本体(1)，在所述本体(1)上设有行走机构、用于驱动行走机构的电机、控制器以及与控制器电连接的检测头(5)，其特征在于：在所述本体(1)上开有空腔(2)，所述电机固定在空腔(2)内，盖板(4)铰接设置在本体(1)上且用于密封所述空腔(2)，还包括卷筒(3)，所述卷筒(3)的下端贯穿所述盖板(4)向空腔(2)底部延伸，在所述卷筒(3)下段内壁上开有环形槽(9)，倒置T型块(10)的水平段两端滑动设置在环形槽(9)内，气缸(11)的输出端与所述倒置T型块(10)水平段的底部连接，还包括位于卷筒(3)内的中心轴(65)、以及多个沿所述中心轴(65)周向铰接设置在其外壁上的太阳能电池板组(6)，所述中心轴(65)与倒置T型块(10)竖直段端部连接，充电时，气缸(11)的输出端上顶带动多个太阳能电池板组(6)移出至卷筒(3)外，且多个太阳能电池板组(6)由最初的收卷状态转变为舒张状态，所述舒张状态是指多个太阳能电池板组(6)沿中心轴(65)径向拼接成一个采光平面。
2.根据权利要求1所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述中心轴(65)上端沿所述卷筒(3)的轴线向上延伸，且在中心轴(65)延伸段端部固定有顶盖(12)，所述顶盖(12)用于密封所述卷筒(3)的上端部。
3.根据权利要求1所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：在所述气缸(11)的输出端上安装有马达(8)，马达(8)的输出端与所述中心轴(65)下端部连接。
4.根据权利要求3所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：在所述马达(8)外圆周壁上设有随动环(7)，所述随动环(7)的外圆周壁与所述卷筒(3)的内圆周壁接触，且所述随动环(7)由固体自润滑材料制成。
5.根据权利要求1所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述太阳能电池板组(6)包括一个太阳能电池板I(61)以及一个太阳能电池板II(63)，所述太阳能电池板I(61)通过连接件I(62)与中心轴(65)外壁铰接，所述太阳能电池板II(63)通过连接件II(64)与中心轴(65)铰接。
6.根据权利要求5所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述连接件I(62)位于所述连接件II(64)下方，所述连接件I(62)与连接件II(64)均呈圆弧形，且满足在多个太阳能电池板组(6)由最初的收卷状态转变为舒张状态时，多个太阳能电池板I(61)以及多个太阳能电池板II(63)拼接成一个连续的且呈环状的采光平面。
7.根据权利要求5或6所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述太阳能电池板I(61)以及太阳能电池板II(63)均通过导线与空腔(2)内的蓄电池连接。
8.根据权利要求5或6所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述太阳能电池板I(61)以及太阳能电池板II(63)均呈扇形。
9.根据权利要求1所述的变电站设备巡检机器人，其特征在于：所述检测头(5)包括与控制器电连接的摄像机和红外热成像仪。
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