CN110480645A - 基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力变电站领域，即基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人。机架上带有电动驱动的全地形履带、防撞防水外壳，机架前端有180度旋转云台，其上有高清红外夜视摄像头，机架前端有补光灯；控制部分包括供电模块、控制和采集模块、无线通信模块组成；供电模块由高性能充电电池和封闭舱组成，控制和采集模块包含一个微处理器和连接的多个传感器，通过无线遥控车体移动，处理器通过无线网络将采集到的数据传输到监控后台，实现电缆沟的检测。通过机器视觉技术实现电缆表面损伤、过热、老化等缺陷的实时可视化巡检，从而对变电站电缆沟进行定期机器自动巡查，取代人工巡视，提高巡视效率和质量，有效保证电网的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力变电站领域，即基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人。
背景技术
在现有技术中，东北地区夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，目前使用的机器人，由于车体稳定性、车内元件兼容性比较差，需要两个手机控制运行，控制比较繁琐。同时，装设过程中高清摄像头因线路混乱易被烧毁，此外，电池耐低温能力较差，当温度较低时，启动慢且容易死机。
发明内容
本发明目的是提供基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，解决低温下可能出现的机器人控制系统死机或开启时间长等问题。
本发明技术解决方案是：基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，其特征在于包括机架，机架带有电动驱动的全地形履带、防撞防水外壳，机架前端有180度旋转云台，180度旋转云台上有高清红外夜视摄像头与机器人主板进行连接，机架前端有补光灯；控制部分包括供电模块、控制和采集模块、无线通信模块组成；供电模块由高性能充电电池和封闭舱组成，控制和采集模块包含一个微处理器和连接的多个传感器，通过无线遥控车体移动，处理器通过无线网络将采集到的数据传输到监控后台，实现电缆沟的检测。
在供电模块里，对电池封闭舱采用铝箔保温材料构建保温层，连接有STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时测温监测并显示。
本发明优点是：1、通过机器视觉技术实现电缆表面损伤、过热、老化等缺陷的实时可视化巡检，从而对变电站电缆沟进行定期机器自动巡查，取代人工巡视，提高巡视效率和质量，有效保证电网的安全稳定运行。2、结构方面体积小，控制方便，电池航续能力强，巡视效率高。
下面将结合附图对本发明的电缆沟巡检机器人实施方式作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明正视图。
图2是本发明侧视图。
图3是本发明俯视图。
图4是本发明巡视测温误差曲线。
图5是本发明电池保温仓温度及续航时间。
具体实施方式
参见图1、2、3，零部件名称：（1）高清红外夜视摄像头，（2）防撞防水外壳，（3）补光灯，（4）180度旋转云台，（5）大功率电机，（6）全地形履带，（7）高清红外夜视摄像头防水罩，（8）高性能充电电池，（5）树莓派全智能开源电脑主板。
参见图1、2、3，基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，其特征在于包括机架，机架带有电动驱动的全地形履带6、防撞防水铝合金外壳2，机架前端有180度旋转云台4，180度旋转云台4上有欣视安-7904XSA高清红外夜视摄像头1，机架前端有补光灯3；控制部分包括供电模块、控制和采集模块、无线通信模块组成；供电模块由高性能充电电池和封闭舱组成，控制和采集模块包含一个微处理器和连接的多个传感器，其中传感器主要有摄像头云台和温度传感器组成，温度传感器位于机器人本体，通过采集电缆沟内环境温度数据对电缆表面温度进行检测，通过无线遥控车体移动，处理器通过无线网络将采集到的数据传输到监控后台，实现电缆沟的检测。红外热成像仪DTC1420娇小玲珑，固定于机器人本体侧，可在热图像上设置测温点和测温区域，通过检测和显示测温点探测电缆沟内环境温度，立体超声波避障传感器有一个，通过M3铜柱固定在机器人小车前端定向使用。
在供电模块里，对电池封闭舱采用铝箔保温材料构建保温层，连接有STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时测温监测并显示。
微处理器采用树莓派3代B+型全智能开源电脑主板5。
本发明通过手机APP遥控的方式，辅助人工完成电缆沟的日常巡视工作。通过无线遥控车体移动，传感器与处理器相连，处理器通过无线网络将采集到的数据传输到监控后台，实现电缆沟的检测。
通过高清红外夜视摄像头1实现对电缆的外观、绝缘进行巡视监测，数据全覆盖和智能识别，红外热成像仪测温精度控制在±2°，按照规范要求对电缆电流致热型和电压致热型缺陷或故障提出预警报告，传至监控机人工进行分析判断。通过控制指令，遥控实现车体运动、自助充电和电缆绝缘检测等功能，将采集到的图像、视频等存储在数据库中，保证机器人本体、监控后台、远程集控系统技术指标合格率达到100%，对监测点跟踪检测，确保监测点图像清晰，识别精度控制在3%以内，在保证巡视内容的前提下，机器人对告警信息和异常数据进行分析判断，巡视过程中出线可疑点，通过报警系统通知运维人员。
锂电池模块，机器人本体的操作温度范围是5～50℃，在冬季，为了提高机器人本体及控制器的外界环境温度，解决低温下可能出现的机器人控制系统死机或开启时间长等问题，在供电模块里，为了提高电池组的耐寒性，采用价格低、无损安装、易拆装的铝箔保温材料(防潮)构建保温层，自主研发并设计电池封闭舱，利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时测温监测并显示，提高了机器人的耐寒性能。
参见图1、2、3，将各个部件进行整合组装，将树莓派3B+智能主板、高清红外夜视摄像头1、全地形履带6（履带式车轮）进行连接，通过控制指令，遥控实现车体运动、自助充电和电缆绝缘检测等功能，将采集到的图像、视频等存储在数据库中，保证机器人本体、监控后台、远程集控系统技术指标合格率达到100%，对监测点跟踪检测，确保监测点图像清晰，识别精度控制在3%以内。机器人对告警信息和异常数据进行分析判断，巡视过程中出现可疑点，通过报警系统通知运维人员。
参见图4，通过现场试验，机器人巡视电缆沟内测温误差曲线，机器人可实时监测电缆沟内环境，每一小时采集一次温度数据，效果检查表明，红外热成像仪测温误差在允许范围内，极大地提升了电缆沟的巡视质量。
参见图5，高性能充电电池8保温层的设计，提高了机器人的耐寒性能，在寒冷的冬季，电池温度下降的更慢、更少，电池工作过程中发出的热量也可以更多的被保留,并有效缩短了电缆故障排查时间。
工作原理：基于温度自适应控制的电缆沟巡检机器人充分应用移动互联技术实现电缆沟与机器人、机器人与运维人员的信息链接与交互，手机打开蓝牙，靠近G1履带小车尾部蓝牙模块即可自动近场配对连接，通过遥控模式、巡视模式和避障模式对电缆沟进行巡视，机器人通过红外系统可全面感知电缆状态，对监控图像和数据进行处理，视频流采用TCP通信。
Claims (3)
1.基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，其特征在于包括机架，机架带有电动驱动的全地形履带（6）、防撞防水外壳（2），机架前端有180度旋转云台（4），180度旋转云台（4）上有高清红外夜视摄像头（1），机架前端有补光灯（3）；控制部分包括供电模块、控制和采集模块、无线通信模块组成；供电模块由高性能充电电池和封闭舱组成，控制和采集模块包含一个微处理器和连接的多个传感器，通过无线遥控车体移动，处理器通过无线网络将采集到的数据传输到监控后台，实现电缆沟的检测。
2.按照权利要求1所述的基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，其特征在于在供电模块里，对电池封闭舱采用铝箔保温材料构建保温层，连接有STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时测温监测并显示。
3.按照权利要求1或2所述的基于温度自适应控制的变电站电缆沟巡检机器人，其特征在于微处理器采用树莓派（3）代B+型全智能开源电脑主板（5）。
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