CN108650621A - 一种变电站防误入系统及其控制方法 - Google Patents

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汪晨
余嘉文
张杨光
杨芬
刘于良
覃磊
王婷婷
张聪颖
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Wuhu Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明揭示了一种变电站防误入系统，系统包括四个定位基站和一个吊车标签，所述吊车标签安装于吊车臂顶端，四个所述定位基站分别安装在监控区域的四个角，四个所述定位基站实时采集与吊车标签的距离信息，四个所述定位基站通过无线通信将所获取的距离信息汇总至其中一个所述定位基站，接收汇总信号的定位基站将距离信号发送至巡检机器人。本发明能够精确的监控吊臂顶端位置，防止其误入变电站内危险区域，有助于提高施工安全，并能结合巡检机器人实现更加可靠、及时的现场维护工作。

Description

一种变电站防误入系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及UWB定位技术领域。
背景技术
变电站设备巡检是为了监视设备的运行情况，以便及时发现和消除设备缺限，预防事故发生，确保设备安全运行。芜湖供电公司变电运维室对变电站设备进行巡检时，通常的做法是综合运用视觉、听觉、触觉、嗅觉等五官功能以及一些相应的仪器对变电站设备进行巡视检查。然而随着电网的发展，变电站数量迅速增加，芜湖供电公司电运维室进行巡检作业时不仅需要耗费大量人力物力，而且巡检时间长、安全风险高，诸多因素都会影响变电站设备的运行安全。目前变电站设备巡检依然依靠人工方式进行，人工巡视是否到位一直是变电运维室工作的主要难题，无人值守变电站的增加带来的巡检效率和巡检质量问题日益突出，亟需研制一种适用于变电站设备巡视检查的机器人。
为实现变电站设备的安全、高效、智能化巡检，机器人需要利用定位技术具备防误入功能，目前的防误入主要是防止误入非工作人员和小动物，通过加强门卫设备，实现自动化、智能化的监控，并结合巡检机器人进行巡逻式的全覆盖监控，而针对在变电站内或附近的大型设备，特别是吊车，只能通过人工监视防止其吊车臂误入危险区域，不仅耗费人力，监控也缺乏可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够结合巡检机器人对变电站内或附近工作的吊车吊臂进行监控的系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种变电站防误入系统，系统包括四个定位基站和一个吊车标签，所述吊车标签安装于吊车臂顶端，四个所述定位基站分别安装在监控区域的四个角，四个所述定位基站实时采集与吊车标签的距离信息，四个所述定位基站通过无线通信将所获取的距离信息汇总至其中一个所述定位基站，接收汇总信号的定位基站将距离信号发送至巡检机器人。
四个所述定位基站分别为基站A、基站B、基站C和基站D，所述基站A、基站C和基站D通过UWB无线通讯发送所获得的距离信息至基站B。
所述基座B将所有距离信息数据打包通过WIFI发送给巡检机器人。
所述巡检机器人至少包括与基座B通信的通信单元、获取通信单元距离信息并计算吊车臂顶端三维坐标的处理器、连接处理器的报警器。
基于所述变电站防误入系统的控制方法：
四个定位基站实时采集与吊车标签的距离；
基站A、基站C和基站D通过UWB无线通讯实时的发送所获得的距离信息至基站B；
基站B实时的将所有数据打包通过WIFI发送给巡检机器人；
巡检机器人实时计算出吊车臂顶端的三维坐标，当该坐标超过设定范围时，巡检机器人进行报警。
本发明能够精确的监控吊臂顶端位置，防止其误入变电站内危险区域，有助于提高施工安全，并能结合巡检机器人实现更加可靠、及时的现场维护工作。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为基于UWB技术的变电站防误入架构示意图；
图2为UWB定位系统示意图。
具体实施方式
UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号，省去了传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性。
UWB技术采用脉冲位置调制PPM单周期脉冲来携带信息和信道编码，一般工作脉宽0.1∽1.5ns(1纳秒＝十亿分之一秒)，重复周期在25∽1000ns，使用1GHz以上带宽且无需载波的最先进的无线通信技术，其关键技术包括脉冲信号的产生、信号调制、信道模型、天线设计和收发信机设计的等。相对于其他无线通信技术，UWB技术具有传输速度快、安全性高、系统结构简单等优点。
UWB实时定位系统使用脉冲超宽频技术可以精确定位一个UWB标签。每个UWB系统的定位标签反复发出脉冲数据包，数据包是由一串超宽频脉冲组成的。由于这些标签是不同时发送和每个标签发送时间极短，持续不断的数据包碰撞概率是很小的。UWB实时定位系统的接收器接收定位标签发送出来的脉冲数据包三个接收器或以上可以精确进行二维定位，四个接收器或以上可以精确进行三维定位。
每一个UWB定位系统的接收器使用高度敏感、高速度、短脉冲的监听器来测量每个脉冲数据包到达其天线的精确时间。超宽频脉冲极宽的带宽使得这些接收器测量脉冲数据包到达的时间可以精确到纳秒级。UWB系统的服务器根据参考标签的坐标、脉冲数据包到达各个接收器的时间差和一个多路径算法，精确的确定一个定位标签位置。
UWB定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术，实现了底层的精确测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精确定位。
UWB定位距离大于30米，定位误差小于10厘米。如图2所示，UWB定位系统通过已知基站位置，通过测量标签与每个基站之间的相对位置，并利用LocalSense位置结算算法，计算出标签的坐标。
4个定位基站分别安装在监控区域的4个角，吊车标签安装于吊车臂顶端，当吊车在监控区域工作时，4个定位基站实时采集与吊车标签的距离，通过UWB无线通讯发送给基站B，基站B将所有数据打包通过WIFI发送给机器人，机器人计算出吊车臂顶端的三维坐标，当该坐标超过设定范围时，机器人发出预警声，制止现场施工作业。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种变电站防误入系统，其特征在于：系统包括四个定位基站和一个吊车标签，所述吊车标签安装于吊车臂顶端，四个所述定位基站分别安装在监控区域的四个角，四个所述定位基站实时采集与吊车标签的距离信息，四个所述定位基站通过无线通信将所获取的距离信息汇总至其中一个所述定位基站，接收汇总信号的定位基站将距离信号发送至巡检机器人。
2.根据权利要求1所述的变电站防误入系统，其特征在于：四个所述定位基站分别为基站A、基站B、基站C和基站D，所述基站A、基站C和基站D通过UWB无线通讯发送所获得的距离信息至基站B。
3.根据权利要求2所述的变电站防误入系统，其特征在于：所述基座B将所有距离信息数据打包通过WIFI发送给巡检机器人。
4.根据权利要求2或3所述的变电站防误入系统，其特征在于：所述巡检机器人至少包括与基座B通信的通信单元、获取通信单元距离信息并计算吊车臂顶端三维坐标的处理器、连接处理器的报警器。
5.基于权利要求1-4所述变电站防误入系统的控制方法，其特征在于：
四个定位基站实时采集与吊车标签的距离；
基站A、基站C和基站D通过UWB无线通讯实时的发送所获得的距离信息至基站B；
基站B实时的将所有数据打包通过WIFI发送给巡检机器人；
巡检机器人实时计算出吊车臂顶端的三维坐标，当该坐标超过设定范围时，巡检机器人进行报警。
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