CN110034511A - 一种变电站电缆沟用微型巡检装置及其远程监控电缆沟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站电缆沟用微型巡检装置，包括微型巡检装置、监控后台以及通信模块；微型巡检装置包括：车身主体、沟道行进机构、升降旋转机构、辅助转向轮、抬升臂、检测装置，通信模块以及监控后台，通过上述装置部件，实现微型巡检装置在电缆沟中检测电缆的工作状况，并将检测数据反馈监控后台，监控后台根据反馈信息控制微型巡检装置工作状态；本发明同时公开采用上述变电站电缆沟用微型巡检装置远程监控电缆沟的方法，包括初始化、巡检、数据分析以及应急处置，通过上述监控方法实现实时监控电缆沟内电缆的工作状态，本发明公开的上述装置和监控方法不仅取代人工巡检作业，提高了巡检效率，同时，监控智能化程度高。

Description

一种变电站电缆沟用微型巡检装置及其远程监控电缆沟的 方法

技术领域

本发明涉及电缆沟巡检装置，尤其涉及的是一种变电站电缆沟用微型巡检装置及其远程监控电缆沟的方法。

背景技术

变电站电缆沟内电缆密集敷设，空间狭窄，人工巡检难度大。目前主要采用感温电缆或光纤进行温度监测，手段相对单一，不能有效监测沟内电缆各种状态，隐患排查能力欠缺，接近于管控盲区。

现有的检测装置，无法深入到电缆沟内对电缆沟内密集的电缆电缆设备进行检查，导致地面工作人员无法实时掌握电缆沟内对电缆的工作状态，一旦发生故障无法及时预警，采取相应的处理措施，进而造成电缆故障损失。不仅需要大量的人力、物力去进行故障维修，同时，基于电缆沟的空间特性，操作人员很难进行维修处理，维修难度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种变电站电缆沟用微型巡检装置及其远程监控电缆沟的方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种变电站电缆沟用微型巡检装置，包括微型巡检装置、监控后台以及通信模块，所述微型巡检装置包括：

车身主体；

沟道行进机构，所述沟道行进机构装配在车身主体的底部，所述沟道行进机构用于驱动微型巡检装置运行；

升降旋转机构，所述升降旋转机构装配在车身主体的底部，所述升降旋转机构用以抬升或沉降车身主体；

辅助转向轮，所述辅助转向轮装配在车身主体的两端，所述辅助转向轮用以驱动微型巡检装置转弯；

抬升臂，所述抬升臂装配在车身主体的端部，所述抬升臂能够相对地面0-90°夹角抬升；

检测装置，所述检测装置装配在抬升臂的顶端部，所述检测装置用以采集电缆沟状态的巡检数据；

所述监控后台用以规划微型巡检装置的巡检路径，指导微型巡检装置在电缆沟的排水沟内切换工作状态，接收检测装置采集到的巡检数据以及发布指令；

所述通信模块用以将检测装置采集到的巡检数据传输至监控后台，以及接受监控后台的指令。

优选地，所述沟道行进机构包括行走辅助轮和行走驱动轮，所述行走辅助轮设置在车身主体底部的左前端，行走驱动轮设置在车身主体底部的右后端；

所述行走驱动轮连接有行走驱动电机，所述行走驱动电机与车身主体固接。

所述行走辅助轮与车身主体转动连接；

所述升降旋转机构包括旋转驱动电机、升降驱动模组、升降连杆机构和支撑托盘，所述旋转驱动电机与车身主体固接，所述升降驱动模组与旋转驱动电机输出轴链接，所述升降连杆机构两端分别与升降驱动模组和支撑托盘链接，所述升降连杆机构能够在升降驱动模组的驱动下进行伸缩，所述升降驱动模组用于驱动升降连杆机构进行车身主体抬升或沉降；

所述抬升臂包括抬升驱动电机和抬升臂主体，所述抬升驱动电机与车身主体固接，所述抬升臂主体与抬升驱动电机输出轴链接，抬升驱动电机驱动抬升臂主体旋转。

优选地，所述辅助转向轮能够进行0-90°旋转用以辅助车身主体完成转弯，所述辅助转向轮包括转向前轮部分和转向后轮部分，所述转向前轮部分位于行走辅助轮的左侧，转向后轮部分位于行走驱动轮的右侧。

优选地，所述升降旋转机构能够相对车身主体可进行0-180°旋转，抬升或沉降车身主体，辅助车身主体完成转弯。

优选地，所述检测装置包括红外成像装置、环境湿度传感器以及气体传感器，所述检测装置能够相对抬升臂的前端进行360°旋转。

优选地，所述通信模块包括wifi模块、定位模块和抗干扰模块；

所述定位模块采用安装在电缆沟固定位置的RF卡，用以微型巡检装置运动定位；

所述wifi模块用以传输电缆沟巡检状态数据；

所述抗干扰模块与wifi模块连接，所述抗干扰模块用以消除电缆沟强工频干扰。

优选地，所述监控后台还能够进行巡检数据查询、巡检数据分析、生成巡检记录单。

本发明同时公开采用上述变电站电缆沟用微型巡检装置远程监控电缆沟的方法，具体包括以下步骤：

(1)初始化：利用定位模块完成微型巡检装置的定位，查找所在地理位置附近电缆沟路径信息，巡检装置工作场为已储存的电缆沟时，直接调用储存的对应规划路径；

巡检装置工作场为新电缆沟时，在监控后台内完成路径规划设计；

进行路径规划时，确定微型巡检装置工作原点，完成一周期巡检工作后，将微型巡检装置规划在该位置处进行充电；

(2)巡检：依据步骤(1)中规划好的路径，微型巡检装置按工作环境切换工作状态，完成周期巡检任务，预先在电缆沟内放置好的RF卡辅助微型巡检装置定位，消除周期工作带来的累积误差；

常规巡检工作时，抬升臂处于抬高状态，检测装置采集沟内电缆状态信息；

转弯时，通过微型巡检装置中设置的模块动作，使车身由原来的排水沟内运动改为导引沟外侧运动，完成转弯；

穿越电缆沟的防火封堵时，微型巡检装置的抬升臂下降，与车身主体成一条直线，穿越预留了排水沟孔的防火封堵；

(3)数据分析：微型巡检装置采集到的各类状态数据通过通信模块传输到监控后台，监控后台判断采集到的红外图像检测是否存在温度异常点，比较环境湿度数据与特殊气体浓度数据与预设正常值的偏差，依据差异值大小，采取不同的预警措施；

(4)应急处置：监控后台判断微型巡检装置遭遇灾害等紧急情况，迅速发布灾害告警，微型巡检装置接收紧急指令，进入应急模式，依据灾害发展情况与规划路径，增加驱动输出，按最优路径快速离开灾害现场，前往避灾产所。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明以远程巡检为手段，取代人工巡检作业，实现对狭窄电缆沟内的监控，保证人身设备安全。

2.本发明实现电缆沟的红外监测、湿度监测及特殊气体监测等功能，智能化程度高，环境适应性强，满足对电缆沟智能巡检的要求。

3.通过建立巡检装置与监控后台之间的通信模块，可依据实时情况改变微型巡检装置的运动方案，保证了设备安全，提高了巡检效率。

变电站电缆沟用微型巡检装置获取沟内电缆工作状态数据，帮助减少电缆沟故障事故，保证电缆、接头等设备安全可靠地运行。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中沟道行进机构与升降旋转机构的结构示意图；

图3是本发明实施例中抬升臂的结构示意图；

图4是本发明实施例中微型巡检装置转弯过程示意图之一；

图5是本发明实施例中微型巡检装置转弯过程示意图之二；

图6是本发明实施例中微型巡检装置转弯过程示意图之三；

图7是本发明实施例中微型巡检装置转弯过程示意图之四；

图8是本发明实施例中微型巡检装置穿越电缆沟的防火封堵的过程示意图；

图9是本发明实施例中变电站电缆沟用微型巡检装置的电路结构框图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1-9所示，一种变电站电缆沟用微型巡检装置，包括微型巡检装置、监控后台7以及通信模块。微型巡检装置包括车身主体1，在车身主体1的底部装配沟道行进机构2，沟道行进机构2包括两部分，具体为行走辅助轮21和行走驱动轮22，行走辅助轮21设置在车身主体1底部的左前端(行走辅助轮21与车身主体1转动连接)，行走驱动轮22设置在车身主体1底部的右后端，并且行走驱动轮22驱动整个微型巡检装置在电缆沟的排水沟上进行运行检测。行走驱动轮22连接有行走驱动电机221，行走驱动电机221与车身主体1固接。

在车身主体1的底部中心部位处设置升降旋转机构3，升降旋转机构3用以抬升或沉降车身主体1，具体而言，升降旋转机构3包括旋转驱动电机31、升降驱动模组32、升降连杆机构33和支撑托盘34，旋转驱动电机31与车身主体1固接，升降驱动模组32与旋转驱动电机31输出轴链接(升降驱动模组32位于车身主体1的下方)，升降连杆机构33两端分别与升降驱动模组32(升降驱动模组32的底部连接升降连杆机构33的顶部)和支撑托盘34链接(支撑托盘34的顶部连接升降连杆机构33的底部)。升降连杆机构33能够在升降驱动模组32的驱动下进行伸缩，升降驱动模组32用于驱动升降连杆机构33进行车身主体抬升或沉降。升降旋转机构3按微型巡检装置的工作状态要求，实现车身主体1抬升或沉降，升降旋转机构3可进行0-180°旋转。

升降旋转机构3辅助配合辅助转向轮4，帮助车身主体1完成转弯动作。具体的，辅助转向轮4装配在车身主体1的底部的两端，通过辅助转向轮4实现微型巡检装置的转弯，辅助转向轮4能够进行0-90°旋转，进而实现转弯。辅助转向轮4包括两个部分，分别为转向前轮部分41和转向后轮部分42，转向前轮部分41位于行走辅助轮21的左侧，转向后轮部分42位于行走驱动轮22的右侧。

车身主体1的左端部设置抬升臂5，抬升臂5包括抬升驱动电机51和抬升臂主体52，抬升驱动电机51与车身主体固接，抬升臂主体52与抬升驱动电机51输出轴链接，抬升驱动电机51驱动抬升臂主体52旋转。抬升臂5能够相对地面进行0-90°夹角抬升，在抬升臂5的顶端部安装检测装置6。检测装置6装配在抬升臂5的顶端部。同时，为了方便抬升臂5的攀爬在抬升臂主体52上设置抬升臂滚轮53，利用抬升臂滚轮53辅助抬升臂5升降。

检测装置6用以采集电缆沟状态的巡检数据，检测装置6包括红外成像装置61、环境湿度传感器62以及气体传感器63，检测装置6能够相对抬升臂5的前端进行360°旋转，检测装置6检测电缆沟中的各种状态，形成巡检数据。其中，红外成像装置61监测电缆异常发热点，环境湿度传感器62获取火灾早期湿度表征信息，气体传感器63包含甲烷、一氧化碳、硫化氢、氯化氢传感器，监测因电缆绝缘热分解产生的特殊气体信息。

通信模块的作用是将检测装置6采集到的上述巡检数据传输至监控后台7，以及接受监控后台7的指令，具体的，通信模块包括wifi模块9、定位模块8和抗干扰模块10，定位模块8采用安装在电缆沟固定位置的RF卡，用以微型巡检装置运动定位(由于电缆沟内信号差，传统的GPRS无法工作，因此引入定位模块8)，wifi模块9用以传输电缆沟巡检状态数据，保持微型巡检装置与监控后台7之间的数据通讯，抗干扰模块10与wifi模块9连接，抗干扰模块10用以消除电缆沟强工频干扰。

监控后台7用以规划微型巡检装置的巡检路径，指导微型巡检装置在电缆沟的排水沟内切换工作状态，接收检测装置6采集到的巡检数据以及发布指令，具体表现在监控后台7具备路径规划、状态判断以及应急决策等功能，按电缆沟布局规划微型巡检装置工作路径，并给出一个巡检周期内装置运动状态的切换方案；针对数据采集系统获取的不同状态数据，结合正常状态数据，得到电缆工作状态的判断结果；遭遇灾害等紧急情况，监控后台7迅速发布灾害告警。巡检装置接收紧急指令，进入应急模式，依据灾害发展情况与规划路径，增加驱动输出，按最优路径快速离开灾害现场。

检测装置6可绕抬升臂5前端360°旋转，并包含红外成像装置61、环境湿度传感器62、特殊气体传感器63。红外成像装置61监测电缆异常发热点；环境湿度传感器62获取火灾早期湿度表征信息；特殊气体传感器63包含甲烷、一氧化碳、硫化氢、氯化氢传感器，监测因电缆绝缘热分解产生的特殊气体信息。

配备wifi模块9、定位模块8和抗干扰模块10。定位模块8利用安装在电缆沟固定位置的RF卡，进行微型巡检装置的运动定位。由于电缆沟内信号差，GPRS无法工作，引入wifi模块9建立局域网，传输电缆沟巡检状态数据，保持微型巡检装置与监控后台7之间的数据通讯；抗干扰模块10与wifi模块9连接，消除电缆沟强工频干扰。

监控后台7具备路径规划、状态判断以及应急决策等功能。按电缆沟布局规划微型巡检装置工作路径，并给出一个巡检周期内装置运动状态的切换方案；针对数据采集系统获取的不同状态数据，结合正常状态数据，得到电缆工作状态的判断结果；遭遇灾害等紧急情况，监控后台7迅速发布灾害告警。巡检装置接收紧急指令，进入应急模式，依据灾害发展情况与规划路径，增加驱动输出，按最优路径快速离开灾害现场，同时，监控后台7还能够进行巡检数据的查询、巡检数据分析、生成巡检记录单。

工作过程：

常规巡检工作时，抬升臂5处于抬高状态，检测装置6采集沟内电缆状态信息。车身主体1、升降旋转机构3以及辅助转向轮4保持原始状态，微型巡检装置依靠沟道行进机构2在电缆沟内运动。

转弯时，通过微型巡检装置各模块动作，使车身由原来的排水沟内运动改为导引沟外侧运动，完成转弯。

具体的，首先，如图4所示，升降旋转机构3动作，抬升车身主体1至固定位置，辅助转向轮4旋转90°(转向前轮部分41和转向后轮部分42旋转90°)，此时，微型巡检装置依靠升降旋转机构3支撑，辅助转向轮4与地面间存在空隙。然后，升降旋转机构3开始初步收缩，此时微型巡检装置依靠辅助转向轮4支撑在排水沟外地面，运动至转向位置；

然后，如图5所示，车身主体1以升降旋转机构3为轴，旋转相应角度；

接着，如图6所示，升降旋转机构3继续收缩，于车身主体1保持相应角度，防止微型巡检装置侧翻于沟内。待微型巡检装置在沟外完成转弯与定位后，升降旋转机构3旋转至与车身主体1平行，向下伸展，支撑起整个装置；

最后，如图7所示，辅助转向轮4旋转至与车身主体1平行，升降旋转机构3收缩，微型巡检装置恢复在沟内工作状态。

如图8所示，当微型巡检装置需要穿越电缆沟的防火封堵时，微型巡检装置的抬升臂5下降，与车身主体1成一条直线，并保持升降旋转机构3与辅助转向轮4与车身主体1平行，穿越预留了排水沟孔的防火封堵。

实施例2远程监控电缆沟的方法：

如图1-9所示，变电站电缆沟用微型巡检装置远程监控电缆沟的方法具体包括以下步骤：

(1)初始化：利用定位模块8完成微型巡检装置的定位，查找所在地理位置附近电缆沟路径信息，巡检装置工作场为已储存的电缆沟时，直接调用储存的对应规划路径；

巡检装置工作场为新电缆沟时，在监控后台7内完成路径规划设计；

进行路径规划时，确定微型巡检装置工作原点，完成一周期巡检工作后，将微型巡检装置规划在该位置处进行充电；

(2)巡检：依据步骤(1)中规划好的路径，微型巡检装置按工作环境切换工作状态，完成周期巡检任务，预先在电缆沟内放置好的RF卡辅助微型巡检装置定位，消除周期工作带来的累积误差；

常规巡检工作时，抬升臂5处于抬高状态，检测装置6采集沟内电缆状态信息；

转弯时，通过微型巡检装置中设置的模块动作，使车身由原来的排水沟内运动改为导引沟外侧运动，完成转弯；

穿越电缆沟的防火封堵时，微型巡检装置的抬升臂5下降，与车身主体1成一条直线，穿越预留了排水沟孔的防火封堵；

(3)数据分析：微型巡检装置采集到的各类状态数据通过通信模块传输到监控后台7，监控后台7判断采集到的红外图像检测是否存在温度异常点，比较环境湿度数据与特殊气体浓度数据与预设正常值的偏差，依据差异值大小，采取不同的预警措施；

(4)应急处置：监控后台7判断微型巡检装置遭遇灾害等紧急情况，迅速发布灾害告警，微型巡检装置接收紧急指令，进入应急模式，依据灾害发展情况与规划路径，增加驱动输出，按最优路径快速离开灾害现场，前往避灾产所。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，包括微型巡检装置、监控后台以及通信模块；

所述微型巡检装置包括：

车身主体；

沟道行进机构，所述沟道行进机构装配在车身主体的底部，所述沟道行进机构用于驱动微型巡检装置运行；

升降旋转机构，所述升降旋转机构装配在车身主体的底部，所述升降旋转机构用以抬升或沉降车身主体；

辅助转向轮，所述辅助转向轮装配在车身主体的两端，所述辅助转向轮用以驱动微型巡检装置转弯；

抬升臂，所述抬升臂装配在车身主体的端部，所述抬升臂能够相对地面0-90°夹角抬升；

检测装置，所述检测装置装配在抬升臂的顶端部，所述检测装置用以采集电缆沟状态的巡检数据；

所述监控后台用以规划微型巡检装置的巡检路径，指导微型巡检装置在电缆沟的排水沟内切换工作状态，接收检测装置采集到的巡检数据以及发布指令；

所述通信模块用以将检测装置采集到的巡检数据传输至监控后台，以及接受监控后台的指令。

2.根据权利要求1所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述沟道行进机构包括行走辅助轮和行走驱动轮，所述行走辅助轮设置在车身主体底部的左前端，行走驱动轮设置在车身主体底部的右后端；

所述行走驱动轮连接有行走驱动电机，所述行走驱动电机与车身主体固接。

所述行走辅助轮与车身主体转动连接；

所述升降旋转机构包括旋转驱动电机、升降驱动模组、升降连杆机构和支撑托盘，所述旋转驱动电机与车身主体固接，所述升降驱动模组与旋转驱动电机输出轴链接，所述升降连杆机构两端分别与升降驱动模组和支撑托盘链接，所述升降连杆机构能够在升降驱动模组的驱动下进行伸缩，所述升降驱动模组用于驱动升降连杆机构进行车身主体抬升或沉降；

所述抬升臂包括抬升驱动电机和抬升臂主体，所述抬升驱动电机与车身主体固接，所述抬升臂主体与抬升驱动电机输出轴链接，抬升驱动电机驱动抬升臂主体旋转。

3.根据权利要求2所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述辅助转向轮能够进行0-90°旋转用以辅助车身主体完成转弯，所述辅助转向轮包括转向前轮部分和转向后轮部分，所述转向前轮部分位于行走辅助轮的左侧，转向后轮部分位于行走驱动轮的右侧。

4.根据权利要求2所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述升降旋转机构能够相对车身主体可进行0-180°旋转，抬升或沉降车身主体，辅助车身主体完成转弯。

5.根据权利要求1所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述检测装置包括红外成像装置、环境湿度传感器以及气体传感器，所述检测装置能够相对抬升臂的前端进行360°旋转。

6.根据权利要求1所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述通信模块包括wifi模块、定位模块和抗干扰模块；

所述定位模块采用安装在电缆沟固定位置的RF卡，用以微型巡检装置运动定位；

所述wifi模块用以传输电缆沟巡检状态数据；

所述抗干扰模块与wifi模块连接，所述抗干扰模块用以消除电缆沟强工频干扰。

7.根据权利要求1所述的变电站电缆沟用微型巡检装置，其特征在于，所述监控后台还能够进行巡检数据查询、巡检数据分析、生成巡检记录单。

8.一种采用如权利要求1-7任意一项所述的变电站电缆沟用微型巡检装置远程监控电缆沟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始化：利用定位模块完成微型巡检装置的定位，查找所在地理位置附近电缆沟路径信息，巡检装置工作场为已储存的电缆沟时，直接调用储存的对应规划路径；

巡检装置工作场为为新电缆沟时，在监控后台内完成路径规划设计；

进行路径规划时，确定微型巡检装置工作原点，完成一周期巡检工作后，将微型巡检装置规划在该位置处进行充电；

(2)巡检：依据步骤(1)中规划好的路径，微型巡检装置按工作环境切换工作状态，完成周期巡检任务，预先在电缆沟内放置好的RF卡辅助微型巡检装置定位，消除周期工作带来的累积误差；

常规巡检工作时，抬升臂处于抬高状态，检测装置采集沟内电缆状态信息；

转弯时，通过微型巡检装置中设置的模块动作，使车身由原来的排水沟内运动改为导引沟外侧运动，完成转弯；

穿越电缆沟的防火封堵时，微型巡检装置的抬升臂下降，与车身主体成一条直线，穿越预留了排水沟孔的防火封堵；

(3)数据分析：微型巡检装置采集到的各类状态数据通过通信模块传输到监控后台，监控后台判断采集到的红外图像检测是否存在温度异常点，比较环境湿度数据与特殊气体浓度数据与预设正常值的偏差，依据差异值大小，采取不同的预警措施；

(4)应急处置：监控后台判断微型巡检装置遭遇灾害等紧急情况，迅速发布灾害告警，微型巡检装置接收紧急指令，进入应急模式，依据灾害发展情况与规划路径，增加驱动输出，按最优路径快速离开灾害现场，前往避灾产所。