CN109324649A - 一种变电站复合巡检系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站复合巡检系统及方法。该系统包括巡检机器人子系统、双光谱摄像头子系统和远程终端,其中巡检机器人子系统用于进行机器人巡检,双光谱摄像头子系统用于特殊情况的定点巡检,远程终端用于监控机器人运行。方法为:在远程终端中的计算机上选择需要运行的巡检模式,进行巡检机器人巡检或者摄像头定点巡检;摄像头巡检模式为:双光谱摄像头子系统接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中设定位置的巡检工作;巡检完成后将检测数据传输给计算机,完成的巡检工作。本发明增加了自然灾害时的巡检能力,实现了对关键位置的全天候巡检,且应急能力强。
Description
技术领域
本发明属于电力系统自动化技术领域,特别是一种变电站复合巡检系统及方法。
背景技术
随着智能电网系统的发展,变电站、电力线的覆盖范围越来越广,在给人们的生活带来便利的同时也为设备的检修维护带来了新的问题。在日常的维护中,若是采用传统的人工巡检方式,不仅会耗费大量的人力,还会造成工作效率低下的情况,同时巡检的覆盖率,及时性以及准确性也无法得到保证。针对人工巡检可能带来的这些问题,利用变电站巡检机器人来代替人工巡检逐渐成为一种趋势。
现有的变电站巡检方案都是通过可充电的电池驱动小车,通过在小车上挂载传感器、控制装置以及通讯装置组装成,小车在规定的路径航行,到各个位置采集信息,并将采集到的信息传回远程控制终端进行信息的提取与记录,基本能够完成日常所需的巡检要求。但事故易发的时段通常是有极端气候或者自然灾害的情况,在这种情况下,机器人难以外出进行巡检任务,变电站的工作人员便需要冒着危险去进行人工排查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变电站复合巡检系统及方法,能够在极端气候以及自然灾害情况下完成巡检任务。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种变电站复合巡检系统,包括巡检机器人子系统、双光谱摄像头子系统和远程终端;
所述巡检机器人子系统用于进行机器人巡检,包括网络通信模块、本体主控模块、电源管理模块、检测数据采集模块、导航定位模块、全驱运动模块和全向运动模块;
所述双光谱摄像头子系统用于定点巡检,包括视频采集模块、云台、通信模块、本地存储模块、电源模块和支撑装置,其中视频采集模块包括高清摄像头和红外摄像头;
所述远程终端用于监控机器人运行,包括计算机、通讯设备、监控分析软件和数据存储设备。
进一步地,所述的巡检机器人子系统,具体如下:
所述网络通信模块,包括AP和交换机,与巡检机器人子系统中其他各个模块相连接,用于巡检机器人子系统与双光谱摄像头子系统和远程终端之间的数据交换工作;
所述本地主控模块,包括工控机和Zigbee模块,接收网络通信模块传递的指令信息,分析处理后再经网络通信模块输出到指定模块;
所述检测数据采集模块,包括可见光摄像机和红外热成像仪,与网络通信模块中AP相连,将拍摄到的环境信息输出至本地主控模块以及远程终端;
所述导航定位模块,包括激光雷达和里程计,输出当前巡检机器人子系统所在的位置信息,经交换机传输至本体主控模块进行导航定位;
所述电源管理模块,包括电池、PLC和继电器板,其中PLC分别与电池、继电器板和交换机相连,将电池信息实时传递给本体主控模块,以进行电池的管理与控制;
所述全驱运动模块,包括直行运动控制板、直行运动驱动器、防跌落传感器和超声波传感器,其中直行运动控制板与交换机相连,接收来自本体主控模块的运动指令,同时将防跌落传感器和超声波传感器的信息传递给本体主控模块;
所述全向运动模块,包括转向运动控制板和转向运动驱动器,其中转向运动控制板与交换机相连,实现转向的控制。
进一步地,所述的双光谱摄像头子系统,具体如下:
所述视频采集模块,包括高清摄像头和红外摄像头,用于巡检目标信息的采集工作;
所述云台,搭载视频采集模块,用于为高清摄像头和红外摄像头提供水平方向0-360°、俯仰180°的视角;
所述支撑装置,为一段空心水泥圆柱体,用于将视频采集模块和云台所组成的系统在室外固定至所需高度,中间的空心部分用于视频数据线、云台和视频采集模块的电源线以及自充电电源线通过;
所述通信模块,位于地下,接收来自视频采集模块的数据,转化后通过光纤传输给远程终端;
所述电源模块,包括位于地下的UPS电源、外接电源线以及位于支撑装置上的太阳能转换装置,用于将外接电源线提供的220V交变电压转化为双光谱摄像头子系统中所需的电压,并通过对应的电源线输送给各器件;UPS电源用于在断电情况时给系统持续供电;太阳能转换装置用于将太阳能转化为电能,实现更长时间的断电工作状态;
所述本地存储模块,用于存储视频数据。
进一步地,所述的远程终端,具体如下:
所述通讯设备,用于接收来自巡检机器人子系统和双光谱摄像子系统的数据,并将数据输出给监控分析软件进行分析,输出到数据存储设备进行存储。
进一步地,所述巡检机器人子系统中,机器人本体采用四轮机器人小车的结构,包括底部的四个轮子以及轮子上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体的下方设有底板,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机和红外热成像仪一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
进一步地,所述巡检机器人子系统中,机器人本体采用履带式机器人小车的结构,包括底部的模块化履带式底盘以及其上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体底部连接模块化履带式底盘,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机和红外热成像仪一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
进一步地,所述巡检机器人子系统中,还包括温度控制模块,所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC,其中温度传感器设置在巡检机器人主体的外壳内侧壁上,电加热器以及PLC均设置在主体内部,在主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇;
所述温度传感器实时检测主体的温度,并将数据通过RS485通讯传递给PLC,PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax、下限值Tmin以及常温值T,PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较,如果检测到的温度值超过了Tmax,PLC下发指令打开风扇进行降温,直至温度降到T时关闭风扇;如果检测到的温度值低于Tmin,PLC下发指令打开电加热器进行加热,直至温度升到T时关闭加热器。
进一步地,所述巡检机器人子系统中,行进机构包括运动伺服电机、转向伺服电机、旋转平台以及车轮;
当机器人直线行驶时,四个运动伺服电机分别给同轴连接的车轮提供动力,进而带动机器人向前或向后运动;当机器人在道路拐角需要进行转弯时,机器人首先停止运动,然后四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮原地转动45°,使得机器人前面两个车轮变成内“八”模样、后面两个车轮变成外“八”模样,然后根据左转还是右转由运动伺服电机驱动车轮进行旋转直至机器人车体转过-90°或90°,最后再由四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮按与之前相反方向原地转动45°,使得四个车轮回到直线行驶的位置。
进一步地,所述巡检机器人子系统中,行进机构采用模块化履带式底盘,包括驱动电机、减速器、前驱动齿轮、后驱动齿轮、履带、承重轮以及底部舱体构成;
所述底部舱体为一长方体结构件,四个侧面上方各有两个连接件与机器人主体的舱体固定;所述驱动电机固定于底部舱体底盘上,通过减速器以及联轴器与驱动齿轮连接;所述前驱动齿轮、后驱动齿轮设置于底部舱体的前、后两端;所述履带固定在前驱动齿轮、后驱动齿轮上,且履带外表面设有凸起;所述承重轮设置于底部舱体的底部两侧,用于承载机器人的整体重量。
一种变电站复合巡检方法,包括以下步骤:
步骤1:在远程终端中的计算机上选择需要运行的巡检模式:机器人巡检模式或摄像头巡检模式,若选择机器人巡检模式则进入步骤2,若选择摄像头巡检模式则进入步骤4;
步骤2:启动巡检机器人,利用计算机将设定好的巡检计划传输给巡检机器人,巡检机器人开始巡检;
步骤3:巡检机器人在各个巡检点将信息传输给计算机进行分析存储,直到所有巡检路线都已经完成,进入步骤6;
步骤4:在摄像头巡检模式下,计算机将指令发送给多个定点巡检点处的双光谱摄像头子系统;
步骤5:双光谱摄像头子系统接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中设定位置的巡检工作;
步骤6:巡检结束。
本发明与现有技术相比,具有以下显著优点:(1)使用机器人巡检和摄像头巡检相结合的复合巡检系统,增加了自然灾害时的巡检能力,实现了对关键位置的全天候巡检,弥补了仅仅利用机器人巡检时存在的应急能力不足的问题;(2)通过风扇和加热器对机器人子系统中电池进行温度控制,使得电池能够工作在更加严酷的环境之中;(3)固定于升降推杆上的云台上的高清摄像机和热成像仪,能够拥有比其他产品更好的视角,提高图像的识别率,提高后期图像分析的准确度。
附图说明
图1为本发明变电站复合巡检系统的整体结构框图。
图2为本发明中巡检机器人子系统的结构框图。
图3为本发明中双光谱摄像头子系统的结构框图。
图4为本发明变电站复合巡检方法的工作流程图。
图中:1、巡检机器人子系统;2、远程终端;3、双光谱摄像头子系统;6、网络通信模块;7、检测数据采集模块;8、导航定位模块;9、本体主控模块;10、电源管理模块;11、全驱运动模块;12、全向运动模块;13、可见光摄像机;14、红外热成像仪;15、激光雷达;16、里程计;17、工控机;18、Zigbee模块;19、AP;20、交换机;21、电池;22、PLC;23、继电器板;24、直行运动控制板;25、直行运动驱动器;26、防跌落传感器;27、超声波传感器;28、转向运动控制板;29、转向运动驱动器;30、高清摄像头;31、红外摄像头;32、云台;33、通信模块;34、本地存储模块;35、UPS电源;36、支撑装置;37、太阳能转换装置。
具体实施方式
本发明提出了一种变电站复合巡检系统,针对目前主流巡检系统在极端气候以及自然灾害情况下无法完成巡检任务的问题,提出了一种具有双巡检功能的变电站巡检系统。
结合图1,本发明变电站复合巡检系统,包括巡检机器人子系统1、双光谱摄像头子系统3和远程终端2;
所述巡检机器人子系统1用于进行机器人巡检,包括网络通信模块6、本体主控模块9、电源管理模块10、检测数据采集模块7、导航定位模块8、全驱运动模块11和全向运动模块12;
所述双光谱摄像头子系统3用于定点巡检,包括视频采集模块、云台32、通信模块33、本地存储模块34、电源模块35和支撑装置36,其中视频采集模块包括高清摄像头30和红外摄像头31;
所述远程终端2用于监控机器人运行,包括计算机、通讯设备、监控分析软件和数据存储设备。
结合图2,所述的巡检机器人子系统1,具体如下:
所述网络通信模块6,包括AP19和交换机20,与巡检机器人子系统1中其他各个模块相连接,用于巡检机器人子系统1与双光谱摄像头子系统3和远程终端2之间的数据交换工作;
所述本地主控模块9,包括工控机17和Zigbee模块18,接收网络通信模块6传递的指令信息,分析处理后再经网络通信模块6输出到指定模块;
所述检测数据采集模块7,包括可见光摄像机13和红外热成像仪14,与网络通信模块6中AP19相连,将拍摄到的环境信息输出至本地主控模块9以及远程终端2;
所述导航定位模块8,包括激光雷达15和里程计16,输出当前巡检机器人子系统1所在的位置信息,经交换机20传输至本体主控模块9进行导航定位;
所述电源管理模块10,包括电池21、PLC22和继电器板23,其中PLC22分别与电池21、继电器板23和交换机20相连,将电池信息实时传递给本体主控模块9,以进行电池21的管理与控制;
所述全驱运动模块11,包括直行运动控制板24、直行运动驱动器25、防跌落传感器26和超声波传感器27,其中直行运动控制板24与交换机20相连,接收来自本体主控模块9的运动指令,同时将防跌落传感器26和超声波传感器27的信息传递给本体主控模块9;
所述全向运动模块12,包括转向运动控制板28和转向运动驱动器29,其中转向运动控制板28与交换机20相连,实现转向的控制。
结合图3,所述的双光谱摄像头子系统3,具体如下:
所述视频采集模块,包括高清摄像头30和红外摄像头31,用于巡检目标信息的采集工作;
所述云台32,搭载视频采集模块,用于为高清摄像头30和红外摄像头31提供水平方向0-360°、俯仰180°的视角;
所述支撑装置36,为一段空心水泥圆柱体,用于将视频采集模块和云台32所组成的系统在室外固定至所需高度,中间的空心部分用于视频数据线、云台和视频采集模块的电源线以及自充电电源线通过;
所述通信模块33,位于地下,接收来自视频采集模块的数据,转化后通过光纤传输给远程终端2;
所述电源模块35,包括位于地下的UPS电源35、外接电源线以及位于支撑装置上的太阳能转换装置37,用于将外接电源线提供的220V交变电压转化为双光谱摄像头子系统3中所需的电压,并通过对应的电源线输送给各器件;UPS电源用于在断电情况时给系统持续供电;太阳能转换装置37用于将太阳能转化为电能,实现更长时间的断电工作状态;
所述本地存储模块34,用于存储视频数据。
作为一种具体示例,所述的远程终端2,具体如下:所述通讯设备,用于接收来自巡检机器人子系统1和双光谱摄像子系统3的数据,并将数据输出给监控分析软件进行分析,输出到数据存储设备进行存储。
作为一种具体示例,所述巡检机器人子系统1中,机器人本体采用四轮机器人小车的结构,包括底部的四个轮子以及轮子上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体的下方设有底板,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机13和红外热成像仪14一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
上述巡检机器人子系统1中,行进机构包括运动伺服电机、转向伺服电机、旋转平台以及车轮;当机器人直线行驶时,四个运动伺服电机分别给同轴连接的车轮提供动力,进而带动机器人向前或向后运动;当机器人在道路拐角需要进行转弯时,机器人首先停止运动,然后四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮原地转动45°,使得机器人前面两个车轮变成内“八”模样、后面两个车轮变成外“八”模样,然后根据左转还是右转由运动伺服电机驱动车轮进行旋转直至机器人车体转过-90°或90°,最后再由四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮按与之前相反方向原地转动45°,使得四个车轮回到直线行驶的位置。
作为一种具体示例,所述巡检机器人子系统1中,机器人本体采用履带式机器人小车的结构,包括底部的模块化履带式底盘以及其上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体底部连接模块化履带式底盘,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机13和红外热成像仪14一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
上述巡检机器人子系统1中,行进机构采用模块化履带式底盘,包括驱动电机、减速器、前驱动齿轮、后驱动齿轮、履带、承重轮以及底部舱体构成;
所述底部舱体为一长方体结构件,四个侧面上方各有两个连接件与机器人主体的舱体固定;所述驱动电机固定于底部舱体底盘上,通过减速器以及联轴器与驱动齿轮连接;所述前驱动齿轮、后驱动齿轮设置于底部舱体的前、后两端;所述履带固定在前驱动齿轮、后驱动齿轮上,且履带外表面设有凸起;所述承重轮设置于底部舱体的底部两侧,用于承载机器人的整体重量。
作为一种具体示例,所述巡检机器人子系统1中,还包括温度控制模块,所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC,其中温度传感器设置在巡检机器人主体的外壳内侧壁上,电加热器以及PLC均设置在主体内部,在主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇;
所述温度传感器实时检测主体的温度,并将数据通过RS485通讯传递给PLC,PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax、下限值Tmin以及常温值T,PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较,如果检测到的温度值超过了Tmax,PLC下发指令打开风扇进行降温,直至温度降到T时关闭风扇;如果检测到的温度值低于Tmin,PLC下发指令打开电加热器进行加热,直至温度升到T时关闭加热器。
结合图4,本发明变电站复合巡检方法,包括以下步骤:
步骤1:在远程终端2中的计算机上选择需要运行的巡检模式:机器人巡检模式或摄像头巡检模式,若选择机器人巡检模式则进入步骤2,若选择摄像头巡检模式则进入步骤4;
步骤2:启动巡检机器人,利用计算机将设定好的巡检计划传输给巡检机器人,巡检机器人开始巡检;
步骤3:巡检机器人在各个巡检点将信息传输给计算机进行分析存储,直到所有巡检路线都已经完成,进入步骤6;
步骤4:在摄像头巡检模式下,计算机将指令发送给多个定点巡检点处的双光谱摄像头子系统3;
步骤5:双光谱摄像头子系统3接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端2中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中设定位置的巡检工作;
步骤6:巡检结束。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
结合图1,本发明变电站复合巡检系统,包括巡检机器人子系统1、双光谱摄像头子系统3和远程终端2;
所述巡检机器人子系统1包括网络通信模块6、本体主控模块9、电源管理模块10、检测数据采集模块7、导航定位模块8、全驱运动模块11和全向运动模块12;
所述双光谱摄像头子系统3,用于特殊情况的定点巡检,包括视频采集模块、云台32、通信模块33、本地存储模块34、电源模块35和支撑装置36,其中视频采集模块包括高清摄像头30和红外摄像头31;
所述远程终端2,用于监控机器人运行,包括计算机、通讯设备、监控分析软件和数据存储设备。
进一步地,结合图2,所述的巡检机器人子系统1,具体如下:所述网络通信模块6,包括AP19和交换机20,与巡检机器人子系统1中其他各个模块相连接,用于巡检机器人子系统1与双光谱摄像头子系统3和远程终端2之间的数据交换工作;所述本地主控模块9,包括工控机17和Zigbee模块18,用于将指令信息分析处理后,输出到指定模块;所述检测数据采集模块7,包括可见光摄像机13和红外热成像仪14,与网络通信模块6中AP19相连,将拍摄到的环境信息输出至本地主控模块9以及远程终端2;所述导航定位模块8,包括激光雷达15和里程计16,输出当前巡检机器人子系统1所在的位置信息,经交换机20传输至本体主控模块9,利用相关算法进行导航定位;所述电源管理模块10,包括电池21、PLC22和继电器板23,其中PLC22分别与电池21、继电器板23和交换机20相连,将电池信息实时传递给本体主控模块9,以进行电池21的管理与控制;所述全驱运动模块11,包括直行运动控制板24、直行运动驱动器25、防跌落传感器26和超声波传感器27,其中直行运动控制板24与交换机20相连,接收来自本体主控模块9的运动指令,同时将防跌落传感器26和超声波传感器27的信息传递给本体主控模块9;所述全向运动模块12,包括转向运动控制板28和转向运动驱动器29,其中转向运动控制板28与交换机20相连,实现转向的控制。
进一步地,结合图3,所述的双光谱摄像头子系统3,具体如下:所述视频采集模块,包括高清摄像头30和红外摄像头31,用于巡检目标信息的采集工作;所述云台32,搭载视频采集模块,用于为高清摄像头30和红外摄像头31提供水平方向0-360°、俯仰180°的视角;所述支撑装置36,为一段空心水泥圆柱体,用于将视频采集模块和云台32所组成的系统在室外固定至所需高度,中间的空心部分用于视频数据线、云台和视频采集模块的电源线以及自充电电源线通过;所述通信模块33,位于地下,接收来自视频采集模块的数据,转化后通过光纤传输给远程终端2;所述电源模块35,包括位于地下的UPS电源35、外接电源线以及位于支撑装置上的太阳能转换装置37,用于将外接电源线提供的220V交变电压转化为双光谱摄像头子系统3中所需的电压,并通过对应的电源线输送给各器件;UPS电源用于在断电情况时给系统持续供电;太阳能转换装置37用于将太阳能转化为电能,实现更长时间的断电工作状态;所述本地存储模块34,为一块512G大小的硬盘,用于存储视频数据。
进一步地,所述的远程终端2,具体如下:所述通讯设备,用于接收来自巡检机器人子系统1和双光谱摄像子系统3的数据,并将数据输出给监控分析软件进行分析,输出到数据存储设备进行存储。
进一步地,所述巡检机器人子系统1中,机器人本体采用四轮机器人小车的结构,包括底部的四个轮子以及轮子上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体的下方设有底板,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机13和红外热成像仪14一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
该巡检机器人子系统1中,行进机构包括运动伺服电机、转向伺服电机、旋转平台以及车轮;当机器人直线行驶时,四个运动伺服电机分别给同轴连接的车轮提供动力,进而带动机器人向前或向后运动;当机器人在道路拐角需要进行转弯时,机器人首先停止运动,然后四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮原地转动45°,使得机器人前面两个车轮变成内“八”模样、后面两个车轮变成外“八”模样,然后根据左转还是右转由运动伺服电机驱动车轮进行旋转直至机器人车体转过-90°或90°,最后再由四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮按与之前相反方向原地转动45°,使得四个车轮回到直线行驶的位置。
所述巡检机器人子系统1中,还包括温度控制模块,所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC,其中温度传感器设置在巡检机器人主体的外壳内侧壁上,电加热器以及PLC均设置在主体内部,在主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇;所述温度传感器实时检测主体的温度,并将数据通过RS485通讯传递给PLC,PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax=25℃、下限值Tmin=5℃以及常温值T=15℃,PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较,如果检测到的温度值超过了Tmax,PLC下发指令打开风扇进行降温,直至温度降到T时关闭风扇;如果检测到的温度值低于Tmin,PLC下发指令打开电加热器进行加热,直至温度升到T时关闭加热器。
结合图4,本发明变电站复合巡检方法,包括以下步骤:
步骤1:在远程终端2中的计算机上选择需要运行的巡检模式:机器人巡检、摄像头巡检、双巡检,若选择机器人巡检模式则进入步骤2,若选择摄像头巡检模式则进入步骤4;
步骤2:启动巡检机器人,利用计算机将设定好的巡检计划传输给巡检机器人,巡检机器人开始巡检;
步骤3:巡检机器人在各个巡检点将信息传输给计算机进行分析存储,直到所有巡检路线都已经完成,进入步骤6;
步骤4:在摄像头巡检模式下,计算机将指令发送给若干定点巡检点处的双光谱摄像头子系统3;
步骤5:双光谱摄像头子系统3接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端2中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中重要位置在恶劣气候等情况下的巡检工作;
步骤6:巡检结束。
实施例2
结合图1,本发明变电站复合巡检系统,包括巡检机器人子系统1、双光谱摄像头子系统3和远程终端2;
所述巡检机器人子系统1包括网络通信模块6、本体主控模块9、电源管理模块10、检测数据采集模块7、导航定位模块8、全驱运动模块11和全向运动模块12;
所述双光谱摄像头子系统3,用于特殊情况的定点巡检,包括视频采集模块、云台32、通信模块33、本地存储模块34、电源模块35和支撑装置36,其中视频采集模块包括高清摄像头30和红外摄像头31;
所述远程终端2,用于监控机器人运行,包括计算机、通讯设备、监控分析软件和数据存储设备。
进一步地,结合图2,所述的巡检机器人子系统1,具体如下:所述网络通信模块6,包括AP19和交换机20,与巡检机器人子系统1中其他各个模块相连接,用于巡检机器人子系统1与双光谱摄像头子系统3和远程终端2之间的数据交换工作;所述本地主控模块9,包括工控机17和Zigbee模块18,用于将指令信息分析处理后,输出到指定模块;所述检测数据采集模块7,包括可见光摄像机13和红外热成像仪14,与网络通信模块6中AP19相连,将拍摄到的环境信息输出至本地主控模块9以及远程终端2;所述导航定位模块8,包括激光雷达15和里程计16,输出当前巡检机器人子系统1所在的位置信息,经交换机20传输至本体主控模块9,利用相关算法进行导航定位;所述电源管理模块10,包括电池21、PLC22和继电器板23,其中PLC22分别与电池21、继电器板23和交换机20相连,将电池信息实时传递给本体主控模块9,以进行电池21的管理与控制;所述全驱运动模块11,包括直行运动控制板24、直行运动驱动器25、防跌落传感器26和超声波传感器27,其中直行运动控制板24与交换机20相连,接收来自本体主控模块9的运动指令,同时将防跌落传感器26和超声波传感器27的信息传递给本体主控模块9;所述全向运动模块12,包括转向运动控制板28和转向运动驱动器29,其中转向运动控制板28与交换机20相连,实现转向的控制。
进一步地,结合图3,所述的双光谱摄像头子系统3,具体如下:所述视频采集模块,包括高清摄像头30和红外摄像头31,用于巡检目标信息的采集工作;所述云台32,搭载视频采集模块,用于为高清摄像头30和红外摄像头31提供水平方向0-360°、俯仰180°的视角;所述支撑装置36,为一段空心水泥圆柱体,用于将视频采集模块和云台32所组成的系统在室外固定至所需高度,中间的空心部分用于视频数据线、云台和视频采集模块的电源线以及自充电电源线通过;所述通信模块33,位于地下,接收来自视频采集模块的数据,转化后通过光纤传输给远程终端2;所述电源模块35,包括位于地下的UPS电源35、外接电源线以及位于支撑装置上的太阳能转换装置37,用于将外接电源线提供的220V交变电压转化为双光谱摄像头子系统3中所需的电压,并通过对应的电源线输送给各器件;UPS电源用于在断电情况时给系统持续供电;太阳能转换装置37用于将太阳能转化为电能,实现更长时间的断电工作状态;所述本地存储模块34,为一块512G大小的硬盘,用于存储视频数据。
进一步地,所述的远程终端2,具体如下:所述通讯设备,用于接收来自巡检机器人子系统1和双光谱摄像子系统3的数据,并将数据输出给监控分析软件进行分析,输出到数据存储设备进行存储。
进一步地,所述巡检机器人子系统1中,机器人本体采用履带式机器人小车的结构,包括底部的模块化履带式底盘以及其上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体底部连接模块化履带式底盘,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机13和红外热成像仪14一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
所述巡检机器人子系统1中,还包括温度控制模块,所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC,其中温度传感器设置在巡检机器人主体的外壳内侧壁上,电加热器以及PLC均设置在主体内部,在主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇;
所述温度传感器实时检测主体的温度,并将数据通过RS485通讯传递给PLC,PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax=25℃、下限值Tmin=5℃以及常温值T=15℃,PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较,如果检测到的温度值超过了Tmax,PLC下发指令打开风扇进行降温,直至温度降到T时关闭风扇;如果检测到的温度值低于Tmin,PLC下发指令打开电加热器进行加热,直至温度升到T时关闭加热器。
结合图4,本发明变电站复合巡检方法,包括以下步骤:
步骤1:在远程终端2中的计算机上选择需要运行的巡检模式:机器人巡检、摄像头巡检、双巡检,若选择机器人巡检模式则进入步骤2,若选择摄像头巡检模式则进入步骤4;
步骤2:启动巡检机器人,利用计算机将设定好的巡检计划传输给巡检机器人,巡检机器人开始巡检;
步骤3:巡检机器人在各个巡检点将信息传输给计算机进行分析存储,直到所有巡检路线都已经完成,进入步骤6;
步骤4:在摄像头巡检模式下,计算机将指令发送给若干定点巡检点处的双光谱摄像头子系统3;
步骤5:双光谱摄像头子系统3接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端2中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中重要位置在恶劣气候等情况下的巡检工作;
步骤6:巡检结束。
综上,本发明变电站复合巡检系统及方法,使用机器人巡检和摄像头巡检相结合的复合巡检系统,增加了自然灾害时的巡检能力,实现了对关键位置的全天候巡检,弥补了仅仅利用机器人巡检时存在的应急能力不足的问题。
Claims (10)
1.一种变电站复合巡检系统,其特征在于,包括巡检机器人子系统(1)、双光谱摄像头子系统(3)和远程终端(2);
所述巡检机器人子系统(1)用于进行机器人巡检,包括网络通信模块(6)、本体主控模块(9)、电源管理模块(10)、检测数据采集模块(7)、导航定位模块(8)、全驱运动模块(11)和全向运动模块(12);
所述双光谱摄像头子系统(3)用于定点巡检,包括视频采集模块、云台(32)、通信模块(33)、本地存储模块(34)、电源模块(35)和支撑装置(36),其中视频采集模块包括高清摄像头(30)和红外摄像头(31);
所述远程终端(2)用于监控机器人运行,包括计算机、通讯设备、监控分析软件和数据存储设备。
2.根据权利要求1所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述的巡检机器人子系统(1),具体如下:
所述网络通信模块(6),包括AP(19)和交换机(20),与巡检机器人子系统(1)中其他各个模块相连接,用于巡检机器人子系统(1)与双光谱摄像头子系统(3)和远程终端(2)之间的数据交换工作;
所述本地主控模块(9),包括工控机(17)和Zigbee模块(18),接收网络通信模块(6)传递的指令信息,分析处理后再经网络通信模块(6)输出到指定模块;
所述检测数据采集模块(7),包括可见光摄像机(13)和红外热成像仪(14),与网络通信模块(6)中AP(19)相连,将拍摄到的环境信息输出至本地主控模块(9)以及远程终端(2);
所述导航定位模块(8),包括激光雷达(15)和里程计(16),输出当前巡检机器人子系统(1)所在的位置信息,经交换机(20)传输至本体主控模块(9)进行导航定位;
所述电源管理模块(10),包括电池(21)、PLC(22)和继电器板(23),其中PLC(22)分别与电池(21)、继电器板(23)和交换机(20)相连,将电池信息实时传递给本体主控模块(9),以进行电池(21)的管理与控制;
所述全驱运动模块(11),包括直行运动控制板(24)、直行运动驱动器(25)、防跌落传感器(26)和超声波传感器(27),其中直行运动控制板(24)与交换机(20)相连,接收来自本体主控模块(9)的运动指令,同时将防跌落传感器(26)和超声波传感器(27)的信息传递给本体主控模块(9);
所述全向运动模块(12),包括转向运动控制板(28)和转向运动驱动器(29),其中转向运动控制板(28)与交换机(20)相连,实现转向的控制。
3.根据权利要求1所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述的双光谱摄像头子系统(3),具体如下:
所述视频采集模块,包括高清摄像头(30)和红外摄像头(31),用于巡检目标信息的采集工作;
所述云台(32),搭载视频采集模块,用于为高清摄像头(30)和红外摄像头(31)提供水平方向0-360°、俯仰180°的视角;
所述支撑装置(36),为一段空心水泥圆柱体,用于将视频采集模块和云台(32)所组成的系统在室外固定至所需高度,中间的空心部分用于视频数据线、云台和视频采集模块的电源线以及自充电电源线通过;
所述通信模块(33),位于地下,接收来自视频采集模块的数据,转化后通过光纤传输给远程终端(2);
所述电源模块(35),包括位于地下的UPS电源(35)、外接电源线以及位于支撑装置上的太阳能转换装置(37),用于将外接电源线提供的220V交变电压转化为双光谱摄像头子系统(3)中所需的电压,并通过对应的电源线输送给各器件;UPS电源用于在断电情况时给系统持续供电;太阳能转换装置(37)用于将太阳能转化为电能,实现更长时间的断电工作状态;
所述本地存储模块(34),用于存储视频数据。
4.根据权利要求1、2或3所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述的远程终端(2),具体如下:
所述通讯设备,用于接收来自巡检机器人子系统(1)和双光谱摄像子系统(3)的数据,并将数据输出给监控分析软件进行分析,输出到数据存储设备进行存储。
5.根据权利要求2所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述巡检机器人子系统(1)中,机器人本体采用四轮机器人小车的结构,包括底部的四个轮子以及轮子上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体的下方设有底板,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机(13)和红外热成像仪(14)一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
6.根据权利要求2所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述巡检机器人子系统(1)中,机器人本体采用履带式机器人小车的结构,包括底部的模块化履带式底盘以及其上方的主体,主体的舱体由外壳完全覆盖,主体底部连接模块化履带式底盘,以机器人行进方向为前方,外壳的顶部前端设有云台,云台的升降杆由本体主控模块控制;所述可见光摄像机(13)和红外热成像仪(14)一同固定于云台上,云台能够实现水平方向360°连续旋转以及俯仰方向-45°~60°的旋转。
7.根据权利要求5或6所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述巡检机器人子系统(1)中,还包括温度控制模块,所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC,其中温度传感器设置在巡检机器人主体的外壳内侧壁上,电加热器以及PLC均设置在主体内部,在主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇;
所述温度传感器实时检测主体的温度,并将数据通过RS485通讯传递给PLC,PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax、下限值Tmin以及常温值T,PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较,如果检测到的温度值超过了Tmax,PLC下发指令打开风扇进行降温,直至温度降到T时关闭风扇;如果检测到的温度值低于Tmin,PLC下发指令打开电加热器进行加热,直至温度升到T时关闭加热器。
8.根据权利要求5所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述巡检机器人子系统(1)中,行进机构包括运动伺服电机、转向伺服电机、旋转平台以及车轮;
当机器人直线行驶时,四个运动伺服电机分别给同轴连接的车轮提供动力,进而带动机器人向前或向后运动;当机器人在道路拐角需要进行转弯时,机器人首先停止运动,然后四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮原地转动45°,使得机器人前面两个车轮变成内“八”模样、后面两个车轮变成外“八”模样,然后根据左转还是右转由运动伺服电机驱动车轮进行旋转直至机器人车体转过-90°或90°,最后再由四个转向伺服电机分别驱动对应旋转平台,旋转平台再带动对应的车轮按与之前相反方向原地转动45°,使得四个车轮回到直线行驶的位置。
9.根据权利要求6所述的变电站复合巡检系统,其特征在于,所述巡检机器人子系统(1)中,行进机构采用模块化履带式底盘,包括驱动电机、减速器、前驱动齿轮、后驱动齿轮、履带、承重轮以及底部舱体构成;
所述底部舱体为一长方体结构件,四个侧面上方各有两个连接件与机器人主体的舱体固定;所述驱动电机固定于底部舱体底盘上,通过减速器以及联轴器与驱动齿轮连接;所述前驱动齿轮、后驱动齿轮设置于底部舱体的前、后两端;所述履带固定在前驱动齿轮、后驱动齿轮上,且履带外表面设有凸起;所述承重轮设置于底部舱体的底部两侧,用于承载机器人的整体重量。
10.一种变电站复合巡检方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:在远程终端(2)中的计算机上选择需要运行的巡检模式:机器人巡检模式或摄像头巡检模式,若选择机器人巡检模式则进入步骤2,若选择摄像头巡检模式则进入步骤4;
步骤2:启动巡检机器人,利用计算机将设定好的巡检计划传输给巡检机器人,巡检机器人开始巡检;
步骤3:巡检机器人在各个巡检点将信息传输给计算机进行分析存储,直到所有巡检路线都已经完成,进入步骤6;
步骤4:在摄像头巡检模式下,计算机将指令发送给多个定点巡检点处的双光谱摄像头子系统(3);
步骤5:双光谱摄像头子系统(3)接收到计算机指令后,将计算机所需的时间段内的检测数据从远程终端(2)中的数据存储设备调出,并传输给计算机,完成变电站中设定位置的巡检工作;
步骤6:巡检结束。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732619A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-10 | 广州高新兴机器人有限公司 | 一种基于机器人的粮库防灾巡检系统及方法 |
CN110125931A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 厦门大学 | 一种导览机器人任务调度方法、装置、机器人和存储介质 |
CN110315570A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-10-11 | 中科开创(广州)智能科技发展有限公司 | 一种配电网电缆通道巡检机器人 |
CN112067049A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-11 | 深圳市中科华宇科技有限公司 | 一种用于电力设施巡检的六足机器人 |
CN112484859A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-12 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 一种储能电站用温度巡检系统及巡检方法 |
CN112543272A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-23 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种具有光线调节的变电站巡检摄像装置及方法 |
CN112986252A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 动车组底板巡检系统 |
CN113240840A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-10 | 北京京东乾石科技有限公司 | 用于门禁的告警方法、告警系统、设备和移动机器人 |
CN114325219A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-12 | 陕西省地方电力(集团)有限公司延安供电分公司 | 对配网设备运行状态进行检测识别的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002268746A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-20 | Canon Inc | 移動式ロボット装置、移動式ロボット装置の自己充電方法、及び制御プログラムを提供する媒体 |
CN102280826A (zh) * | 2011-07-30 | 2011-12-14 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 变电站智能机器人巡检系统及巡检方法 |
CN105835059A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-10 | 国家电网公司 | 一种机器人控制系统 |
CN106208395A (zh) * | 2016-09-29 | 2016-12-07 | 国网福建省电力有限公司 | 无人值班变电站应急监控系统 |
CN207045447U (zh) * | 2017-07-25 | 2018-02-27 | 樊武 | 转向装置以及设置该装置的智能仓储机器人 |
-
2018
- 2018-09-04 CN CN201811027081.9A patent/CN109324649A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002268746A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-20 | Canon Inc | 移動式ロボット装置、移動式ロボット装置の自己充電方法、及び制御プログラムを提供する媒体 |
CN102280826A (zh) * | 2011-07-30 | 2011-12-14 | 山东鲁能智能技术有限公司 | 变电站智能机器人巡检系统及巡检方法 |
CN105835059A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-10 | 国家电网公司 | 一种机器人控制系统 |
CN106208395A (zh) * | 2016-09-29 | 2016-12-07 | 国网福建省电力有限公司 | 无人值班变电站应急监控系统 |
CN207045447U (zh) * | 2017-07-25 | 2018-02-27 | 樊武 | 转向装置以及设置该装置的智能仓储机器人 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732619A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-10 | 广州高新兴机器人有限公司 | 一种基于机器人的粮库防灾巡检系统及方法 |
CN110315570A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-10-11 | 中科开创(广州)智能科技发展有限公司 | 一种配电网电缆通道巡检机器人 |
CN110125931A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 厦门大学 | 一种导览机器人任务调度方法、装置、机器人和存储介质 |
CN112986252A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 动车组底板巡检系统 |
CN112067049A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-11 | 深圳市中科华宇科技有限公司 | 一种用于电力设施巡检的六足机器人 |
CN112484859A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-12 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 一种储能电站用温度巡检系统及巡检方法 |
CN112543272A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-23 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种具有光线调节的变电站巡检摄像装置及方法 |
CN113240840A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-10 | 北京京东乾石科技有限公司 | 用于门禁的告警方法、告警系统、设备和移动机器人 |
CN114325219A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-12 | 陕西省地方电力(集团)有限公司延安供电分公司 | 对配网设备运行状态进行检测识别的方法 |
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