CN109581131B - 一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置，包括远程服务器、巡航轨道、防护罩、终端控制盒、移动拍摄机构以及各个拍摄触发机构；巡航轨道围绕设置在变压器的外围；移动拍摄机构安装在巡航轨道上；防护罩安装在巡航轨道上；终端控制盒安装在防护罩上；拍摄触发机构安装在巡航轨道上的各个监测点处。该变压器故障检测装置利用各个轨道支撑结构将巡航轨道围绕设置在变压器的外围，从而使得移动拍摄机构能够围绕变压器进行周身拍摄，能够对变压器进行快速全面的检测，避免延误故障诊断时间；利用各个拍摄触发机构安装在巡航轨道上，从而便于根据监测需要在各个重点检测位置进行红外拍照，使现场安装具有较好的适应能力。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种变压器故障检测装置，尤其是一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置。
背景技术
随着我国电网规模的不断扩大以及智能电网的迅速发展，能够迅速而准确的判断电气设备是否发生故障变的尤为重要，红外热成像技术在电气设备故障诊断中具有非接触、不停机、不停电的优点，为此得到了广泛的应用。然而由于变压器本身的体积较大，红外检测难以对故障位置进行精确定位，还需要人工进一步巡检认真排查，不免会发生疏漏或误判、并且浪费了大量的人力物力，延误了故障诊断时间。因此有必要设计出一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置，能够对变压器进行围绕式检测，实现对变压器的周身进行循环检测，确保检测精度，避免延误了故障诊断时间。
发明内容
本发明创造的目的在于：提供一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置，能够对变压器进行围绕式检测，实现对变压器的周身进行循环检测，确保检测精度，避免延误了故障诊断时间。
为了实现上述发明创造目的，本发明创造提供了一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置，包括远程服务器、巡航轨道、防护罩、终端控制盒、移动拍摄机构以及各个拍摄触发机构；巡航轨道为环形轨道，用于围绕设置在变压器的外围；移动拍摄机构安装在巡航轨道上，并可沿巡航轨道移动；防护罩安装在巡航轨道上，并在防护罩的左右侧面上设有用于移动拍摄机构进出的出入窗口；终端控制盒安装在防护罩上，用于对移动拍摄机构进行移动控制，并与远程服务器网络通信；拍摄触发机构安装在巡航轨道上的各个监测点处，用于在移动拍摄机构经过时对红外热像图拍摄进行触发。
进一步地，移动拍摄机构包括移动端控制盒、驱动齿轮、前侧夹持盒以及后侧夹持盒；在移动端控制盒的下侧面中部沿左右朝向设置有条形凹陷；在条形凹陷的前后侧侧壁之间旋转式安装有支撑转轴；驱动齿轮固定安装在支撑转轴上；在巡航轨道的上侧面上设有驱动齿条；驱动齿轮与驱动齿条相啮合；前侧夹持盒和后侧夹持盒安装在移动端控制盒的下侧面上，且分别位于条形凹陷的前后两侧；在巡航轨道的前后侧面上沿其延伸方向均设置有一个滚轮限位槽；在前侧夹持盒和后侧夹持盒的相对内侧面上均旋转式安装有两个支撑滚轮；前侧的两个支撑滚轮嵌入前侧的滚轮限位槽中，后侧的两个支撑滚轮嵌入后侧的滚轮限位槽中，巡航轨道位于前侧夹持盒和后侧夹持盒的相对内侧面之间；终端控制盒内安装有终端控制器、终端存储器、终端电源模块以及终端无线通信模块；终端控制器分别与终端存储器以及终端无线通信模块电连接；终端电源模块分别为终端控制器、终端存储器以及终端无线通信模块供电；在移动端控制盒内安装有移动端电源模块、移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机；移动端控制器分别与移动端无线通信模块以及移动电机驱动电路电连接；移动端控制器通过移动电机驱动电路对移动驱动电机进行启停控制；移动驱动电机用于驱动支撑转轴旋转；终端无线通信模块与移动端无线通信模块无线通信；移动端电源模块分别为移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机供电。
进一步地，在移动端控制盒的顶部通过减震增稳支架安装有红外热像仪；在移动端控制盒内安装有移动端存储器；移动端控制器分别与移动端存储器以及红外热像仪电连接，用于控制红外热像仪拍照并存储至移动端存储器中；移动端电源模块分别为移动端存储器以及红外热像仪供电。
进一步地，减震增稳支架包括安装板、竖向撑杆、横向撑杆、铰接座、悬吊杆、安装座以及配重块；在安装板上设有四个安装孔，四根安装螺栓的螺杆端部贯穿安装孔后竖向安装在移动端控制盒的顶部上；在每根安装螺栓的上端部和下端部上均套设有减震压簧，且上端部上的减震压簧弹性支撑在安装板的上侧面与安装螺栓的螺杆头部垫片之间，下端部上的减震压簧弹性支撑在移动端控制盒的顶部与安装板的下侧面之间；竖向撑杆垂直安装在安装板上；横向撑杆垂直安装在竖向撑杆的上端部上；铰接座固定安装在横向撑杆的端部下侧，并在铰接座上设有呈前后朝向的摆动槽口；悬吊杆的上端摆动式铰接安装在摆动槽口上，且摆动槽口对悬吊杆的上端进行左右摆动限位；安装座固定安装在悬吊杆的下端部上；红外热像仪固定安装在安装座的上侧面上；配重块固定安装在安装座的下侧面上。
进一步地，在前侧夹持盒的下侧内部设有按压空腔，在按压空腔的上侧内壁上安装有拍照轻触开关和回弹压簧；在前侧夹持盒的下侧面上设有竖向伸入按压空腔内的拍照触发头，并在伸入端上设有限位凸圈防止拍照触发头脱落；回弹压簧弹性支撑在按压空腔的上侧内壁与拍照触发头的上端部之间；拍照轻触开关位于回弹压簧内，且拍照轻触开关的触头与拍照触发头的上端部相对；拍照轻触开关与移动端控制器电连接；在拍照触发头的下端部上设有拍照碰触斜坡面。
进一步地，拍摄触发机构包括U形板以及锁紧螺栓；在巡航轨道的后侧面上沿其延伸方向设置有限位槽；U形板开口向上式安装在巡航轨道的下侧边上；锁紧螺栓螺纹旋合安装在U形板的后侧竖向板面上；锁紧螺栓的内端部嵌入限位槽中；在U形板的前侧竖向板面的内侧面上设有防滑垫，外侧面上设有L形拨杆；防滑垫夹持在前侧竖向板面与巡航轨道的前侧面之间；L形拨杆的一端垂直固定在U形板的前侧竖向板面上，另一端向上延伸且顶端高于U形板的上边缘高度；L形拨杆的顶端用于与拍照碰触斜坡面相碰触。
进一步地，在防护罩的后侧板内壁上安装有锁定限位机构；锁定限位机构包括L形拦截杆、锁定驱动电机、锁定驱动螺杆以及两根导向滑杆；L形拦截杆由长直杆段和短直杆段垂直构成；两根导向滑杆均垂直设置在L形拦截杆的长直杆段上，且两根导向滑杆位于长直杆段的同一侧；两根导向滑杆均贯穿防护罩的后侧板，并在贯穿端部上设有防脱落限位凸圈；锁定驱动电机固定安装在防护罩的后侧板上，且位于两根导向滑杆之间；锁定驱动螺杆对接安装在锁定驱动电机的输出轴上，且与导向滑杆相平行；在L形拦截杆的长直杆段上设有锁定驱动螺纹孔，锁定驱动螺杆螺纹旋合安装在锁定驱动螺纹孔上；L形拦截杆的短直杆段指向巡航轨道的后侧面；在后侧夹持盒的端面上设有停机轻触开关；L形拦截杆的短直杆段向巡航轨道的后侧面移动后用于与停机轻触开关相碰触；停机轻触开关与移动端控制器电连接；在终端控制盒内安装有与终端控制器电连接的锁定电机驱动电路；终端控制器通过锁定电机驱动电路对锁定驱动电机进行控制；终端电源模块还分别为锁定电机驱动电路以及锁定驱动电机供电。
进一步地，在短直杆段上安装有缓冲压簧，在缓冲压簧上安装有用于承载停机轻触开关碰触的缓冲板；在长直杆段上设有T形导向滑槽；在缓冲板上设有滑动式嵌入T形导向滑槽内的T形滑块；缓冲压簧弹性支撑在短直杆段与缓冲板之间；在长直杆段上远离短直杆段的端部内设有锁定限位腔，并在长直杆段上插装有伸入锁定限位腔内的锁定杆；在锁定杆位于锁定限位腔内的杆段上设有防弹出凸圈；在锁定限位腔内设有套设在锁定杆上的锁定回弹压簧，锁定回弹压簧弹性支撑在锁定限位腔的内壁与防弹出凸圈之间；在锁定杆的外端部上设有止回斜坡面，用于后侧夹持盒按压经过。
进一步地，在防护罩的前侧板内壁上安装有定位机构；定位机构包括定位直杆、定位驱动电机、定位驱动螺杆以及两根导向杆；两根导向杆均垂直安装在定位直杆的同一侧，在定位直杆另一侧设置有两个电极插头以及一个定位圆柱；在定位圆柱的端部设有圆锥形头；定位驱动电机固定安装在防护罩的前侧板上，且位于两根导向杆之间；定位驱动螺杆对接安装在定位驱动电机的输出轴上，且与导向杆相平行；在定位直杆上设有定位驱动螺纹孔；定位驱动螺杆螺纹旋合安装在定位驱动螺纹孔上；两根导向杆均贯穿防护罩的前侧板，并在贯穿端部上设有防脱落凸圈；在前侧夹持盒上设有一个定位插孔和两个电极插孔；在定位插孔的插入口处设有圆锥形导向面；两个电极插孔分别与移动端电源模块的正负极电连接；在终端控制盒内安装有移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路；终端控制器分别与充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路电连接；终端电源模块还分别为移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路供电；终端控制器通过定位电机驱动电路控制定位驱动电机；移动端充电电路的正负极端以及电压检测电路的正负极端对应电连接在两个电极插头上，在定位圆柱插入定位插孔后，两个电极插头分别插入两个电极插孔中实现导电连接；终端控制器通过电压检测电路对移动端电源模块进行电压检测，通过控制充电电控开关实现移动端充电电路与移动端电源模块的电路连接进行充电控制。
进一步地，移动端控制盒内设有制动电控开关以及齿轮传动机构；在移动驱动电机的输出轴上安装有主驱动齿轮；在支撑转轴上安装有从动齿轮；齿轮传动机构包括方形套管、悬吊拉簧、方形插杆、传动拉杆、电磁铁机构、下侧导向管、导向插杆以及铁质条形板；方形套管竖向安装在移动端控制盒的上侧内壁上，悬吊拉簧位于方形套管内，且上端固定在移动端控制盒的上侧内壁上；方形插杆的上端插装在方形套管内，并与悬吊拉簧的下端固定安装；悬吊拉簧处于弹性拉伸状态；在方形插杆的下端设有齿轮安装槽口，在齿轮安装槽口上旋转式安装有传动齿轮；传动拉杆的上端固定安装在方形插杆的下端侧面上，传动拉杆的下端固定安装在铁质条形板的上侧板面上；电磁铁机构由电磁铁芯以及围绕在电磁铁芯周围的电磁线圈构成，电磁铁机构位于铁质条形板的下方，用于在电磁线圈后由电磁铁芯对铁质条形板进行下拉吸附；制动电控开关的控制端与移动端控制器电连接，制动电控开关接线端串接在电磁线圈与移动端电源模块之间，用于实现电磁线圈的通断电控制；在铁质条形板与电磁铁芯相吸附后，传动齿轮同时与主驱动齿轮以及从动齿轮相啮合，实现主驱动齿轮与从动齿轮之间的齿轮传动；下侧导向管竖向安装在移动端控制盒的下侧内壁上，导向插杆的下端竖向插装在下侧导向管中；在铁质条形板上侧面上设有制动座，在制动座上且位于从动齿轮的下方设有弧形板；在弧形板上安装有制动摩擦垫；电磁线圈断电后，在悬吊拉簧的拉动下，制动摩擦垫按压在从动齿轮的边缘齿牙上。
本发明创造的有益效果在于：利用各个轨道支撑结构将巡航轨道围绕设置在变压器的外围，从而使得移动拍摄机构能够围绕变压器进行周身拍摄，由移动端控制器对拍摄的红外热像图进行分析，若发现局部温度超过设定的温度阈值，再根据变压器的结构特点判断出是哪个部件出现了故障，能够对变压器进行快速全面的检测，避免延误故障诊断时间；利用各个拍摄触发机构安装在巡航轨道上，从而便于根据监测需要在各个重点检测位置进行红外拍照，具有较好的灵活性，使现场安装具有较好的适应能力。
附图说明
图1为本发明创造的巡航轨道安装俯视结构示意图；
图2为本发明创造的移动拍摄机构进入防护罩后的右侧结构示意图；
图3为本发明创造的锁定限位机构结构示意图；
图4为本发明创造的前侧夹持盒结构示意图；
图5为本发明创造的定位机构结构示意图；
图6为本发明创造的齿轮传动机构结构示意图；
图7为本发明创造的电路连接关系图。
具体实施方式
如图1-7所示，本发明创造公开的基于红外成像技术的变压器故障检测装置包括：远程服务器、巡航轨道1、防护罩2、终端控制盒3、移动拍摄机构以及各个拍摄触发机构；巡航轨道1为环形轨道，通过各个轨道支撑结构围绕设置在变压器79的外围；轨道支撑结构由竖向支撑杆41、竖向插装管、下端板42以及高度调节螺栓构成；竖向支撑杆41的上端固定安装在巡航轨道1的下侧面上，下端插装在竖向插装管中；下端板42固定安装在竖向插装管的下端部上；高度调节螺栓螺纹旋合安装在竖向插装管的管壁上，且高度调节螺栓的螺杆端部按压在竖向支撑杆41的外壁上；移动拍摄机构安装在巡航轨道1上，并可沿巡航轨道1移动；防护罩2安装在巡航轨道1上，并在防护罩2的左右侧面上设有用于移动拍摄机构进出的出入窗口；终端控制盒3安装在防护罩2上，用于对移动拍摄机构进行移动控制，并与远程服务器网络通信；拍摄触发机构安装在巡航轨道1上的各个监测点处，用于在移动拍摄机构经过时对红外热像图拍摄进行触发。
进一步地，移动拍摄机构包括移动端控制盒4、驱动齿轮7、前侧夹持盒21以及后侧夹持盒22；在移动端控制盒4的下侧面中部沿左右朝向设置有条形凹陷5；在条形凹陷5的前后侧侧壁之间旋转式安装有支撑转轴6；驱动齿轮7固定安装在支撑转轴6上；在巡航轨道1的上侧面上设有驱动齿条8；驱动齿轮7与驱动齿条8相啮合，由于巡航轨道1存在弯曲，因此驱动齿轮7与驱动齿条8之间配合的比较宽松；前侧夹持盒21和后侧夹持盒22安装在移动端控制盒4的下侧面上，且分别位于条形凹陷5的前后两侧；在巡航轨道1的前后侧面上沿其延伸方向均设置有一个滚轮限位槽32；在前侧夹持盒21和后侧夹持盒22的相对内侧面上均旋转式安装有两个支撑滚轮33；前侧的两个支撑滚轮33嵌入前侧的滚轮限位槽32中，后侧的两个支撑滚轮33嵌入后侧的滚轮限位槽32中，巡航轨道1位于前侧夹持盒21和后侧夹持盒22的相对内侧面之间；终端控制盒3内安装有终端控制器、终端存储器、终端电源模块以及终端无线通信模块；终端控制器分别与终端存储器以及终端无线通信模块电连接；终端电源模块分别为终端控制器、终端存储器以及终端无线通信模块供电；在移动端控制盒4内安装有移动端电源模块、移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机；移动端控制器分别与移动端无线通信模块以及移动电机驱动电路电连接；移动端控制器通过移动电机驱动电路对移动驱动电机进行启停控制；移动驱动电机用于驱动支撑转轴6旋转；终端无线通信模块与移动端无线通信模块无线通信；移动端电源模块分别为移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机供电。
进一步地，在移动端控制盒4的顶部通过减震增稳支架安装有红外热像仪16；在移动端控制盒4内安装有移动端存储器；移动端控制器分别与移动端存储器以及红外热像仪16电连接，用于控制红外热像仪16拍照并存储至移动端存储器中；移动端电源模块分别为移动端存储器以及红外热像仪16供电；在防护罩2的前侧面上且位于红外热像仪16停留位置处设有拍摄窗口，从而便于在进入防护罩2后还能够进行红外热像图拍摄检测。
进一步地，减震增稳支架包括安装板9、竖向撑杆10、横向撑杆13、铰接座14、悬吊杆15、安装座17以及配重块18；在安装板9上设有四个安装孔，四根安装螺栓11的螺杆端部贯穿安装孔后竖向安装在移动端控制盒4的顶部上；在每根安装螺栓11的上端部和下端部上均套设有减震压簧12，且上端部上的减震压簧12弹性支撑在安装板9的上侧面与安装螺栓11的螺杆头部垫片之间，下端部上的减震压簧12弹性支撑在移动端控制盒4的顶部与安装板9的下侧面之间；竖向撑杆10垂直安装在安装板9上；横向撑杆13垂直安装在竖向撑杆10的上端部上；铰接座14固定安装在横向撑杆13的端部下侧，并在铰接座14上设有呈前后朝向的摆动槽口；悬吊杆15的上端摆动式铰接安装在摆动槽口上，且摆动槽口对悬吊杆15的上端进行左右摆动限位；安装座17固定安装在悬吊杆15的下端部上；红外热像仪16固定安装在安装座17的上侧面上；配重块18固定安装在安装座17的下侧面上。利用减震增稳支架能够确保红外热像仪16拍摄时的稳定性，且能够在移动和停止时不会出现惯性晃动的问题，在配重块18的作用下使得红外热像仪16始终保持水平拍摄角度，不会受到巡航轨道1的安装水平度影响；利用减震压簧12的设置能够起到减震作用。
进一步地，在前侧夹持盒21的下侧内部设有按压空腔43，在按压空腔43的上侧内壁上安装有拍照轻触开关47和回弹压簧48；在前侧夹持盒21的下侧面上设有竖向伸入按压空腔43内的拍照触发头23，并在伸入端上设有限位凸圈49防止拍照触发头23脱落；回弹压簧48弹性支撑在按压空腔43的上侧内壁与拍照触发头23的上端部之间；拍照轻触开关47位于回弹压簧48内，且拍照轻触开关47的触头与拍照触发头23的上端部相对；拍照轻触开关47与移动端控制器电连接；在拍照触发头23的下端部上设有拍照碰触斜坡面51。利用拍照触发头23、拍照轻触开关47以及回弹压簧48构成拍照触发机构，能够在拍摄触发机构的L形拨杆35上端部碰触下实现拍照信号的触发。
进一步地，拍摄触发机构包括U形板28以及锁紧螺栓29；在巡航轨道1的后侧面上沿其延伸方向设置有限位槽31；U形板28开口向上式安装在巡航轨道1的下侧边上；锁紧螺栓29螺纹旋合安装在U形板28的后侧竖向板面上，并在锁紧螺栓29的外端部上设有辅助旋转杆30，便于快速旋转锁紧螺栓29；锁紧螺栓29的内端部嵌入限位槽31中；在U形板28的前侧竖向板面的内侧面上设有防滑垫34，外侧面上设有L形拨杆35；防滑垫34夹持在前侧竖向板面与巡航轨道1的前侧面之间；L形拨杆35的一端垂直固定在U形板28的前侧竖向板面上，另一端向上延伸且顶端高于U形板28的上边缘高度；L形拨杆35的顶端用于与拍照碰触斜坡面51相碰触。利用拍摄触发机构可在重点监测位置处进行安装，从而实现较好的监测效果；利用防滑垫34和限位槽31的设置能够增强拍摄触发机构安装后的稳定性。
进一步地，在防护罩2的后侧板内壁上安装有锁定限位机构；锁定限位机构包括L形拦截杆25、锁定驱动电机27、锁定驱动螺杆56以及两根导向滑杆126；L形拦截杆25由长直杆段和短直杆段垂直构成；两根导向滑杆126均垂直设置在L形拦截杆25的长直杆段上，且两根导向滑杆126位于长直杆段的同一侧；两根导向滑杆126均贯穿防护罩2的后侧板，并在贯穿端部上设有防脱落限位凸圈136；锁定驱动电机27固定安装在防护罩2的后侧板上，且位于两根导向滑杆126之间；锁定驱动螺杆56对接安装在锁定驱动电机27的输出轴上，且与导向滑杆126相平行；在L形拦截杆25的长直杆段上设有锁定驱动螺纹孔，锁定驱动螺杆56螺纹旋合安装在锁定驱动螺纹孔上；L形拦截杆25的短直杆段指向巡航轨道1的后侧面；在后侧夹持盒22的端面上设有停机轻触开关24；L形拦截杆25的短直杆段向巡航轨道1的后侧面移动后用于与停机轻触开关24相碰触；停机轻触开关24与移动端控制器电连接；在终端控制盒3内安装有与终端控制器电连接的锁定电机驱动电路；终端控制器通过锁定电机驱动电路对锁定驱动电机27进行控制；终端电源模块还分别为锁定电机驱动电路以及锁定驱动电机27供电。
进一步地，在短直杆段上安装有缓冲压簧54，在缓冲压簧54上安装有用于承载停机轻触开关24碰触的缓冲板55；在长直杆段上设有T形导向滑槽53；在缓冲板55上设有滑动式嵌入T形导向滑槽53内的T形滑块52；缓冲压簧54弹性支撑在短直杆段与缓冲板55之间；在长直杆段上远离短直杆段的端部内设有锁定限位腔58，并在长直杆段上通过插装孔57插装有伸入锁定限位腔58内的锁定杆59；在锁定杆59位于锁定限位腔58内的杆段上设有防弹出凸圈50；在锁定限位腔58内设有套设在锁定杆59上的锁定回弹压簧61，锁定回弹压簧61弹性支撑在锁定限位腔58的内壁与防弹出凸圈50之间；在锁定杆59的外端部上设有止回斜坡面60，用于后侧夹持盒22按压经过。利用缓冲压簧54与缓冲板55构成的缓冲机构能够在停机轻触开关24被按压后，移动拍摄机构仍然有一定的位移空间，确保移动驱动电机在停机前不出现堵转；利用锁定杆59和锁定回弹压簧61能够在后侧夹持盒22按压经过后防止倒回；利用止回斜坡面60能够便于后侧夹持盒22按压经过。
进一步地，在防护罩2的前侧板内壁上安装有定位机构；定位机构包括定位直杆38、定位驱动电机37、定位驱动螺杆63以及两根导向杆26；两根导向杆26均垂直安装在定位直杆38的同一侧，在定位直杆38另一侧设置有两个电极插头39以及一个定位圆柱62；在定位圆柱62的端部设有圆锥形头40；定位驱动电机37固定安装在防护罩2的前侧板上，且位于两根导向杆26之间；定位驱动螺杆63对接安装在定位驱动电机37的输出轴上，且与导向杆26相平行；在定位直杆38上设有定位驱动螺纹孔；定位驱动螺杆63螺纹旋合安装在定位驱动螺纹孔上；两根导向杆26均贯穿防护罩2的前侧板，并在贯穿端部上设有防脱落凸圈36；在前侧夹持盒21上设有一个定位插孔44和两个电极插孔46；在定位插孔44的插入口处设有圆锥形导向面45；两个电极插孔46分别与移动端电源模块的正负极电连接；在终端控制盒3内安装有移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路；终端控制器分别与充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路电连接；终端电源模块还分别为移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路供电；终端控制器通过定位电机驱动电路控制定位驱动电机37；移动端充电电路的正负极端以及电压检测电路的正负极端对应电连接在两个电极插头39上，在定位圆柱62插入定位插孔44后，两个电极插头39分别插入两个电极插孔46中实现导电连接；终端控制器通过电压检测电路对移动端电源模块进行电压检测，通过控制充电电控开关实现移动端充电电路与移动端电源模块的电路连接进行充电控制。利用圆锥形头40与圆锥形导向面45的配合能够在插入对位出现偏差时起到导向作用，使得移动拍摄机构位移后定位圆柱62精确插入定位插孔44、两个电极插头39精确插入两个电极插孔46中；利用移动端充电电路、充电电控开关以及电压检测电路能够在检测到移动端电源模块电压交底时及时进行充电，确保移动拍摄机构可持续工作。
进一步地，在移动端控制盒4内设有制动电控开关以及齿轮传动机构；在移动驱动电机的输出轴上安装有主驱动齿轮68；在支撑转轴6上安装有从动齿轮69；齿轮传动机构包括方形套管64、悬吊拉簧66、方形插杆65、传动拉杆72、电磁铁机构、下侧导向管74、导向插杆75以及铁质条形板73；方形套管64竖向安装在移动端控制盒4的上侧内壁上，悬吊拉簧66位于方形套管64内，且上端固定在移动端控制盒4的上侧内壁上；方形插杆65的上端插装在方形套管64内，并与悬吊拉簧66的下端固定安装；悬吊拉簧66处于弹性拉伸状态；在方形插杆65的下端设有齿轮安装槽口，在齿轮安装槽口上旋转式安装有传动齿轮67；传动拉杆72的上端固定安装在方形插杆65的下端侧面上，传动拉杆72的下端固定安装在铁质条形板73的上侧板面上；电磁铁机构由电磁铁芯70以及围绕在电磁铁芯70周围的电磁线圈71构成，电磁铁机构位于铁质条形板73的下方，用于在电磁线圈71后由电磁铁芯70对铁质条形板73进行下拉吸附；制动电控开关的控制端与移动端控制器电连接，制动电控开关接线端串接在电磁线圈71与移动端电源模块之间，用于实现电磁线圈71的通断电控制；在铁质条形板73与电磁铁芯70相吸附后，传动齿轮67同时与主驱动齿轮68以及从动齿轮69相啮合，实现主驱动齿轮68与从动齿轮69之间的齿轮传动；下侧导向管74竖向安装在移动端控制盒4的下侧内壁上，导向插杆75的下端竖向插装在下侧导向管74中；在铁质条形板73上侧面上设有制动座76，在制动座76上且位于从动齿轮69的下方设有弧形板77；在弧形板77上安装有制动摩擦垫78，利用弧形板77和制动摩擦垫78的配合能够增强制动效果，实现包覆性制动；电磁线圈71断电后，在悬吊拉簧66的拉动下，制动摩擦垫78按压在从动齿轮69的边缘齿牙上。利用悬吊拉簧66和电磁铁机构构成铁质条形板73的上下位移驱动力，在移动拍摄机构移动时，电磁铁机构吸附铁质条形板73，利用传动齿轮67实现旋转动力传递，在移动拍摄机构停止时，电磁铁机构断电，悬吊拉簧66拉动铁质条形板73上移，制动摩擦垫78按压在从动齿轮69的边缘齿牙上实现制动，确保拍摄红外照片时的稳定性；利用导向插杆75与下侧导向管74的配合能够增强铁质条形板73升降的稳定性；利用方形插杆65与方形套管64的插装配合能够防止旋转，确保齿轮传动时的稳定性。
进一步地，在移动端控制盒4的顶部设有与移动端控制器电连接的移动端报警器19，移动端电源模块为移动端报警器19供电；在终端控制盒3的顶部设有与终端控制器电连接的终端报警器20，终端电源模块为终端报警器20供电。利用移动端报警器19和终端报警器20能够在监测到局部高温时发出警报，同时在移动端报警器19报警时，移动拍摄机构停留在相应拍摄位置处，从而便于检修人员快速定位变压器79的故障位置。
本发明创造公开的基于红外成像技术的变压器故障检测装置中，终端控制器和移动端控制器均由单片机及其外围电路构成，用于进行收发信号控制以及红外热像图处理，例如ARM单片机或者FPGA单片机；移动驱动电机、锁定驱动电机27以及定位驱动电机37均采用带有减速器的步进电机；锁定电机驱动电路、定位电机驱动电路以及移动电机驱动电路均采用现有的步进电机驱动电路，能够实现电机转速和正反转控制；终端存储器和移动端存储器均采用现有的存储芯片即可；电压检测电路为分压电路和A/D转换电路构成，能够向控制器发送采集信号；终端无线通信模块以及移动端无线通信模块均采用现有的无线通信模块，例如ZigBee无线通信模块；终端报警器20和移动端报警器19均采用声光报警器；充电电控开关和制动电控开关均采用MOS管构成的开关电路，用于对供电线路进行开关控制；拍照轻触开关47和停机轻触开关24均采用现有的轻触开关，在受压后产生低压信号，在松开后回弹失去电压信号；红外热像仪16采用现有的红外热像仪即可，能够拍摄红外热像图。
本发明创造公开的基于红外成像技术的变压器故障检测装置在使用时，利用各个轨道支撑结构将巡航轨道1围绕设置在变压器79的外围，从而使得移动拍摄机构能够围绕变压器79进行周身拍摄，由移动端控制器对拍摄的红外热像图进行分析，若发现局部温度超过设定的温度阈值，再根据变压器79的结构特点判断出是哪个部件出现了故障，能够对变压器79进行快速全面的检测，避免延误故障诊断时间；利用各个拍摄触发机构安装在巡航轨道1上，从而便于根据监测需要在各个重点检测位置进行红外拍照，具有较好的灵活性，使现场安装具有较好的适应能力；利用锁定限位机构能够在移动拍摄机构进入防护罩后进行锁紧定位，从而避免外置可能被盗的风险；利用定位机构能够对移动拍摄机构进行精确定位，从而连接电极进行电压检测和充电控制，实现移动拍摄机构持续自动运行；利用齿轮传动机构能够在停止拍照时对从动齿轮69进行限制旋转，确保拍照的稳定性，同时还能够在进入防护罩2后进行定位时，避免圆锥形导向面45与圆锥形头40配合时的强行位移在长期使用后造成移动驱动电机的减速器损坏，也能减小定位时所需要的驱动力。
移动拍摄机构在移动过程中，当移动拍摄机构经过拍摄触发机构安装位置处时，L形拨杆35的顶端推压拍照碰触斜坡面51，使拍照触发头23按压拍照轻触开关47发出拍照触发信号，移动端控制器在接收到拍照轻触开关47的碰触信号时，则通过制动电控开关断开电磁线圈71的供电，从而由悬吊拉簧66拉动铁质条形板73上移，制动摩擦垫78按压在从动齿轮69的边缘齿牙上实现制动，再在2秒定时结束后控制红外热像仪16进行拍照，拍摄的红外热像图存储在移动端存储器中，同时移动端控制器对当前采集的红外热像图进行分析，如发现局部温度超过温度阈值，则控制红外热像仪16再次进行拍照并分析，若还出现温度超过阈值，则通过移动端无线通信模块与终端无线通信模块通信，将红外热像图发送至终端控制器，终端控制器将红外热像图存储在终端存储器中，并通过互联网将红外热像图传输至远程服务器，在发送红外热像图同时还发送该图像所采集的变压器编号，由维护人员根据变压器编号快速赶至现场进行检修，通过移动端报警器19和终端报警器20能够进一步快速定位故障位置；在维修结束后，重启移动拍摄机构进行下一拍摄触发机构处的拍照任务。
在移动拍摄机构一次巡航结束后进入防护罩2时，L形拦截杆25上的缓冲板55对停机轻触开关24进行按压，同时锁定杆59按压后弹出对后侧夹持盒22进行限位，移动端控制器接收到停机轻触开关24的停机碰触信号后，控制移动端驱动电机停止，同时通过制动电控开关断开电磁线圈71的供电，利用制动摩擦垫78按压在从动齿轮69的边缘齿牙上实现制动；再由移动端控制器控制定位驱动电机37，将定位圆柱62插入定位插孔44、两个电极插头39分别插入两个电极插孔46中，利用电压检测电路对移动端电源模块进行电压检测，若电压低于设定的电压阈值，则控制充电电控开关实现移动端充电电路与移动端电源模块的电路连接进行充电控制；移动端控制器与终端控制器通过无线通信，将移动端存储器中该次拍摄的红外热像图均发送至终端存储器中，清空移动端存储器。
在进行下一次巡航时，首先由终端控制器控制定位驱动电机37，将定位圆柱62拔出定位插孔44、两个电极插头39拔出两个电极插孔46；再由终端控制器控制锁定驱动电机27，使L形拦截杆25缩回，不再对后侧夹持盒22进行锁定，此时停机轻触开关24弹起，移动端控制器接收到锁定释放信号，则控制制动电控开关接通电磁线圈71的供电，使传动齿轮67同时与主驱动齿轮68以及从动齿轮69相啮合，实现主驱动齿轮68与从动齿轮69之间的齿轮传动；再启动移动驱动电机实现移动拍摄机构的移动控制；在定时10秒后，终端控制器控制锁定驱动电机27使L形拦截杆25再次伸出，准备下一次拦截锁定。
Claims (6)
1.一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：包括远程服务器、巡航轨道（1）、防护罩（2）、终端控制盒（3）、移动拍摄机构以及各个拍摄触发机构；巡航轨道（1）为环形轨道，用于围绕设置在变压器（79）的外围；移动拍摄机构安装在巡航轨道（1）上，并可沿巡航轨道（1）移动；防护罩（2）安装在巡航轨道（1）上，并在防护罩（2）的左右侧面上设有用于移动拍摄机构进出的出入窗口；终端控制盒（3）安装在防护罩（2）上，用于对移动拍摄机构进行移动控制，并与远程服务器网络通信；拍摄触发机构安装在巡航轨道（1）上的各个监测点处，用于在移动拍摄机构经过时对红外热像图拍摄进行触发；
移动拍摄机构包括移动端控制盒（4）、驱动齿轮（7）、前侧夹持盒（21）以及后侧夹持盒（22）；在移动端控制盒（4）的下侧面中部沿左右朝向设置有条形凹陷（5）；在条形凹陷（5）的前后侧侧壁之间旋转式安装有支撑转轴（6）；驱动齿轮（7）固定安装在支撑转轴（6）上；在巡航轨道（1）的上侧面上设有驱动齿条（8）；驱动齿轮（7）与驱动齿条（8）相啮合；前侧夹持盒（21）和后侧夹持盒（22）安装在移动端控制盒（4）的下侧面上，且分别位于条形凹陷（5）的前后两侧；在巡航轨道（1）的前后侧面上沿其延伸方向均设置有一个滚轮限位槽（32）；在前侧夹持盒（21）和后侧夹持盒（22）的相对内侧面上均旋转式安装有两个支撑滚轮（33）；前侧的两个支撑滚轮（33）嵌入前侧的滚轮限位槽（32）中，后侧的两个支撑滚轮（33）嵌入后侧的滚轮限位槽（32）中，巡航轨道（1）位于前侧夹持盒（21）和后侧夹持盒（22）的相对内侧面之间；终端控制盒（3）内安装有终端控制器、终端存储器、终端电源模块以及终端无线通信模块；终端控制器分别与终端存储器以及终端无线通信模块电连接；终端电源模块分别为终端控制器、终端存储器以及终端无线通信模块供电；在移动端控制盒（4）内安装有移动端电源模块、移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机；移动端控制器分别与移动端无线通信模块以及移动电机驱动电路电连接；移动端控制器通过移动电机驱动电路对移动驱动电机进行启停控制；移动驱动电机用于驱动支撑转轴（6）旋转；终端无线通信模块与移动端无线通信模块无线通信；移动端电源模块分别为移动端控制器、移动电机驱动电路、移动端无线通信模块以及移动驱动电机供电；
在前侧夹持盒（21）的下侧内部设有按压空腔（43），在按压空腔（43）的上侧内壁上安装有拍照轻触开关（47）和回弹压簧（48）；在前侧夹持盒（21）的下侧面上设有竖向伸入按压空腔（43）内的拍照触发头（23），并在伸入端上设有限位凸圈（49）防止拍照触发头（23）脱落；回弹压簧（48）弹性支撑在按压空腔（43）的上侧内壁与拍照触发头（23）的上端部之间；拍照轻触开关（47）位于回弹压簧（48）内，且拍照轻触开关（47）的触头与拍照触发头（23）的上端部相对；拍照轻触开关（47）与移动端控制器电连接；在拍照触发头（23）的下端部上设有拍照碰触斜坡面（51）；
拍摄触发机构包括U形板（28）以及锁紧螺栓（29）；在巡航轨道（1）的后侧面上沿其延伸方向设置有限位槽（31）；U形板（28）开口向上式安装在巡航轨道（1）的下侧边上；锁紧螺栓（29）螺纹旋合安装在U形板（28）的后侧竖向板面上；锁紧螺栓（29）的内端部嵌入限位槽（31）中；在U形板（28）的前侧竖向板面的内侧面上设有防滑垫（34），外侧面上设有L形拨杆（35）；防滑垫（34）夹持在前侧竖向板面与巡航轨道（1）的前侧面之间；L形拨杆（35）的一端垂直固定在U形板（28）的前侧竖向板面上，另一端向上延伸且顶端高于U形板（28）的上边缘高度；L形拨杆（35）的顶端用于与拍照碰触斜坡面（51）相碰触；
在移动端控制盒（4）的顶部通过减震增稳支架安装有红外热像仪（16）；在移动端控制盒（4）内安装有移动端存储器；移动端控制器分别与移动端存储器以及红外热像仪（16）电连接，用于控制红外热像仪（16）拍照并存储至移动端存储器中；移动端电源模块分别为移动端存储器以及红外热像仪（16）供电。
2.根据权利要求1所述的基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：减震增稳支架包括安装板（9）、竖向撑杆（10）、横向撑杆（13）、铰接座（14）、悬吊杆（15）、安装座（17）以及配重块（18）；在安装板（9）上设有四个安装孔，四根安装螺栓（11）的螺杆端部贯穿安装孔后竖向安装在移动端控制盒（4）的顶部上；在每根安装螺栓（11）的上端部和下端部上均套设有减震压簧（12），且上端部上的减震压簧（12）弹性支撑在安装板（9）的上侧面与安装螺栓（11）的螺杆头部垫片之间，下端部上的减震压簧（12）弹性支撑在移动端控制盒（4）的顶部与安装板（9）的下侧面之间；竖向撑杆（10）垂直安装在安装板（9）上；横向撑杆（13）垂直安装在竖向撑杆（10）的上端部上；铰接座（14）固定安装在横向撑杆（13）的端部下侧，并在铰接座（14）上设有呈前后朝向的摆动槽口；悬吊杆（15）的上端摆动式铰接安装在摆动槽口上，且摆动槽口对悬吊杆（15）的上端进行左右摆动限位；安装座（17）固定安装在悬吊杆（15）的下端部上；红外热像仪（16）固定安装在安装座（17）的上侧面上；配重块（18）固定安装在安装座（17）的下侧面上。
3.根据权利要求1所述的基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：在防护罩（2）的后侧板内壁上安装有锁定限位机构；锁定限位机构包括L形拦截杆（25）、锁定驱动电机（27）、锁定驱动螺杆（56）以及两根导向滑杆（126）；L形拦截杆（25）由长直杆段和短直杆段垂直构成；两根导向滑杆（126）均垂直设置在L形拦截杆（25）的长直杆段上，且两根导向滑杆（126）位于长直杆段的同一侧；两根导向滑杆（126）均贯穿防护罩（2）的后侧板，并在贯穿端部上设有防脱落限位凸圈（136）；锁定驱动电机（27）固定安装在防护罩（2）的后侧板上，且位于两根导向滑杆（126）之间；锁定驱动螺杆（56）对接安装在锁定驱动电机（27）的输出轴上，且与导向滑杆（126）相平行；在L形拦截杆（25）的长直杆段上设有锁定驱动螺纹孔，锁定驱动螺杆（56）螺纹旋合安装在锁定驱动螺纹孔上；L形拦截杆（25）的短直杆段指向巡航轨道（1）的后侧面；在后侧夹持盒（22）的端面上设有停机轻触开关（24）；L形拦截杆（25）的短直杆段向巡航轨道（1）的后侧面移动后用于与停机轻触开关（24）相碰触；停机轻触开关（24）与移动端控制器电连接；在终端控制盒（3）内安装有与终端控制器电连接的锁定电机驱动电路；终端控制器通过锁定电机驱动电路对锁定驱动电机（27）进行控制；终端电源模块还分别为锁定电机驱动电路以及锁定驱动电机（27）供电。
4.根据权利要求3所述的基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：在短直杆段上安装有缓冲压簧（54），在缓冲压簧（54）上安装有用于承载停机轻触开关（24）碰触的缓冲板（55）；在长直杆段上设有T形导向滑槽（53）；在缓冲板（55）上设有滑动式嵌入T形导向滑槽（53）内的T形滑块（52）；缓冲压簧（54）弹性支撑在短直杆段与缓冲板（55）之间；在长直杆段上远离短直杆段的端部内设有锁定限位腔（58），并在长直杆段上插装有伸入锁定限位腔（58）内的锁定杆（59）；在锁定杆（59）位于锁定限位腔（58）内的杆段上设有防弹出凸圈（50）；在锁定限位腔（58）内设有套设在锁定杆（59）上的锁定回弹压簧（61），锁定回弹压簧（61）弹性支撑在锁定限位腔（58）的内壁与防弹出凸圈（50）之间；在锁定杆（59）的外端部上设有止回斜坡面（60），用于后侧夹持盒（22）按压经过。
5.根据权利要求1所述的基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：在防护罩（2）的前侧板内壁上安装有定位机构；定位机构包括定位直杆（38）、定位驱动电机（37）、定位驱动螺杆（63）以及两根导向杆（26）；两根导向杆（26）均垂直安装在定位直杆（38）的同一侧，在定位直杆（38）另一侧设置有两个电极插头（39）以及一个定位圆柱（62）；在定位圆柱（62）的端部设有圆锥形头（40）；定位驱动电机（37）固定安装在防护罩（2）的前侧板上，且位于两根导向杆（26）之间；定位驱动螺杆（63）对接安装在定位驱动电机（37）的输出轴上，且与导向杆（26）相平行；在定位直杆（38）上设有定位驱动螺纹孔；定位驱动螺杆（63）螺纹旋合安装在定位驱动螺纹孔上；两根导向杆（26）均贯穿防护罩（2）的前侧板，并在贯穿端部上设有防脱落凸圈（36）；在前侧夹持盒（21）上设有一个定位插孔（44）和两个电极插孔（46）；在定位插孔（44）的插入口处设有圆锥形导向面（45）；两个电极插孔（46）分别与移动端电源模块的正负极电连接；在终端控制盒（3）内安装有移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路；终端控制器分别与充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路电连接；终端电源模块还分别为移动端充电电路、充电电控开关、电压检测电路以及定位电机驱动电路供电；终端控制器通过定位电机驱动电路控制定位驱动电机（37）；移动端充电电路的正负极端以及电压检测电路的正负极端对应电连接在两个电极插头（39）上，在定位圆柱（62）插入定位插孔（44）后，两个电极插头（39）分别插入两个电极插孔（46）中实现导电连接；终端控制器通过电压检测电路对移动端电源模块进行电压检测，通过控制充电电控开关实现移动端充电电路与移动端电源模块的电路连接进行充电控制。
6.根据权利要求1所述的基于红外成像技术的变压器故障检测装置，其特征在于：移动端控制盒（4）内设有制动电控开关以及齿轮传动机构；在移动驱动电机的输出轴上安装有主驱动齿轮（68）；在支撑转轴（6）上安装有从动齿轮（69）；齿轮传动机构包括方形套管（64）、悬吊拉簧（66）、方形插杆（65）、传动拉杆（72）、电磁铁机构、下侧导向管（74）、导向插杆（75）以及铁质条形板（73）；方形套管（64）竖向安装在移动端控制盒（4）的上侧内壁上，悬吊拉簧（66）位于方形套管（64）内，且上端固定在移动端控制盒（4）的上侧内壁上；方形插杆（65）的上端插装在方形套管（64）内，并与悬吊拉簧（66）的下端固定安装；悬吊拉簧（66）处于弹性拉伸状态；在方形插杆（65）的下端设有齿轮安装槽口，在齿轮安装槽口上旋转式安装有传动齿轮（67）；传动拉杆（72）的上端固定安装在方形插杆（65）的下端侧面上，传动拉杆（72）的下端固定安装在铁质条形板（73）的上侧板面上；电磁铁机构由电磁铁芯（70）以及围绕在电磁铁芯（70）周围的电磁线圈（71）构成，电磁铁机构位于铁质条形板（73）的下方，用于在电磁线圈（71）后由电磁铁芯（70）对铁质条形板（73）进行下拉吸附；制动电控开关的控制端与移动端控制器电连接，制动电控开关接线端串接在电磁线圈（71）与移动端电源模块之间，用于实现电磁线圈（71）的通断电控制；在铁质条形板（73）与电磁铁芯（70）相吸附后，传动齿轮（67）同时与主驱动齿轮（68）以及从动齿轮（69）相啮合，实现主驱动齿轮（68）与从动齿轮（69）之间的齿轮传动；下侧导向管（74）竖向安装在移动端控制盒（4）的下侧内壁上，导向插杆（75）的下端竖向插装在下侧导向管（74）中；在铁质条形板（73）上侧面上设有制动座（76），在制动座（76）上且位于从动齿轮（69）的下方设有弧形板（77）；在弧形板（77）上安装有制动摩擦垫（78）；电磁线圈（71）断电后，在悬吊拉簧（66）的拉动下，制动摩擦垫（78）按压在从动齿轮（69）的边缘齿牙上。
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|---|---|---|---|
| CN201910059892.5A CN109581131B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 一种基于红外成像技术的变压器故障检测装置 |
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