CN111136671A - 一种用于变电站巡检的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于变电站巡检的机器人系统，属于移动机器人领域，特别是涉及到一种巡检的机器人系统；变电站巡检的机器人系统主要由前端设备、传输部分和后端部分组成，前端设备包括巡检机器人本体及配套设施，主要完成全站信息的采集；传输部分包括基站系统和无线网桥，主要为网络通信提供透明的传输通道；后端部分包括机器人监控系统，主要完成数据的分析、异常处理以及巡检机器人的控制；前端设备通过传输部分与后端部分进行数据、图像和视频的交互。使用本系统可以实时监测设备信息，自动生成巡视结果，对于设备异常及缺陷能够及时报警、跟踪，可随时调取设备现场视频资料，省去人员现场检查，缩短异常响应时间，满足实时可知可控的要求。

Description

一种用于变电站巡检的机器人系统

技术领域

本发明属于移动机器人技术领域，尤其涉及一种巡检的机器人系统。

背景技术

变电站是输电网的枢纽，变电站设备巡检工作在保证变电站正常生产、 安全运行方面占有极其重要的地位。受巡检工作的复杂性和技术手段的限制， 国内外变电站在进行设备巡检时普遍采用人工巡视、手工记录的作业模式。

目前在变电站巡视及事故处理过程中发现：1、巡视耗费时间长，平均 每个变电站每次例行巡视需要两名专业人员耗费两个小时以上；2、事故处 理响应慢，事故发生后，应急人员到达无人值守变电站平均需要40分钟，影 响恢复送电速度；3、无法实时查看设备外观及表计信息，设备状态无法做 到全面监测。

因此我们选择研制一套机器人巡检系统，设定目标为实时监测设备状态， 实时获取设备及场地的音、视频资料，并能够对获取的信息进行计算处理。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于变电站巡检的机器人系统，以解决人工巡 检效率低，准确度不高及响应速度慢的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的具体技 术方案如下：

一种用于变电站巡检的机器人系统，所述变电站巡检的机器人系统主要 由前端设备、传输部分和后端部分组成，所述前端设备包括巡检机器人本体 及配套设施，主要完成全站信息的采集；

所述传输部分包括基站系统和无线网桥，主要为网络通信提供透明的传 输通道；

所述后端部分包括机器人监控系统，主要完成数据的分析、异常处理以 及巡检机器人的控制；

所述前端设备通过传输部分与后端部分进行数据、图像和视频的交互。

进一步，所述机器人监控系统包括远程监控系统和本地监控系统，所述 远程监控系统通过安全加密的国家电网专网对本地监控系统和机器人本体进 行任务下派、状态监控及数据管理。

进一步，所述巡检机器人本体包括室外轮式巡检机器人和室内挂轨巡检 机器人，所述室外轮式巡检机器人设置有可见光传感器、红外传感器和声音 传感器；还设置有激光轮廓导航，实现室外轮式巡检机器人的最优路径规划 和双向行走；

所述室内挂轨巡检机器人安装在配电室市内，所述室内挂轨巡检机器人 设置有可见光摄像机、红外摄像机、局放传感器、声音采集器、温湿度及气 体传感器，实现开关表计读取、红外测温、局放检测、温湿度及气体检测功 能，并通过实时采集电气设备数据、动力环境数据、门禁安防等数据，实现 24小时在线监测监控、智能巡检、资产管理功能，为用户提供全面的精益化 变电站室内及配电房智能管理一体化平台。

进一步，所述机器人监控系统设置有高清智能分析硬盘录像机，所述高 清智能分析硬盘录像机与前端设备相互配合，以实现智能行为分析、人脸识 别、未带安全帽检测报警的功能。

进一步，所述机器人监控系统与服务器之间数据连接。

进一步，所述变电站巡检的机器人系统的电器部分施工采用强电线路和 弱点线路分开走线的方案，强弱电分设两个独立的走线桥架，相互之间不产 生信号干扰。

进一步，所述变电站巡检的机器人系统的专用巡视道路宽度为1m-2m， 厚度为15cm-20cm，所述专用巡视道路包括土基压实层、基层铺设层和面层 铺设层，所述土基压实层压实后，密实度要在95％以上，所述基层铺设层使 用三合土，所述面层铺设层使用混凝土。

进一步，所述变电站巡检的机器人系统还包括微气象辅助系统，所述微 气象辅助系统用于采集风速、风向、湿度、温度、气压和光照等信息；

所述微气象辅助系统包含NSR600RF控制装置和采集装置以及各类传感 器，所述NSR600RF控制装置安装在充电房中，所述各类传感器安装在充电 房顶。

进一步，所述传输部分主要由无线AP和网络电缆组成。

进一步，所述机器人监控系统安装Linux系统并集成NS5000变电站综 合自动化控制系统。

本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统具有以下优点：系统建立后， 通过实际应用，使用本系统可以实时监测设备信息，自动生成巡视结果，对 于设备异常及缺陷能够及时报警、跟踪，可随时调取设备现场视频资料，省 去人员现场检查步骤，缩短异常响应时间，满足实时可知可控的要求。系统 应用后，运行人员可预设巡视周期，随时调取巡视结果，实时查看异常及事 故设备情况，缩短事故处理时间50％以上。

附图说明

图1为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的框架图。

图2为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的结构示意图。

图3为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的总体架构。

图4为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的充电房结构示意 图。

图5为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的微气象辅助系统安 装图。

图6为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的网路布局图。

图7为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的AP布置图。

图8为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的集中使用型组网 图。

图9为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的铁网开孔安装检测 窗示意图。

图10为本发明的一种用于变电站巡检的机器人系统的辅助平面镜安装 示意图。

图中标记说明：1、微气象辅助装置；2、充电房；3、无线AP；4、墙面； 5、检测窗；6、铁网；7、平面镜。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明 一种用于变电站巡检的机器人系统做进一步详细的描述。

如图1-图10所示，本发明在变电站布置视频监控装置以及轮式巡检机 器人，搭建智能化变电站运维管理平台。实现智能门禁、安全区域划分、设 备状态智能检测、事故信息实时传输、环境监测、缺陷管理等功能。可以降 低运检人员现场监控、巡检的工作强度，可以使已经相对减少的运维人员得 以管控日益增多的各类设备，同时提高运检人员现场工作效率和可靠性，降 低工作难度。设备信息和关键状态可以得到7﹡24的全时获取和分析，降低 故障的响应时间，减少运维人员长距离的实地巡检工作。实现设备“主动运 维”，通过系统智能巡检替代人工巡视，提高运维效率，缩短事故处理时间， 加快异常状态响应速度。

1.系统框架

高清视频与机器人智能巡检子系统部署在变电站端，主要由巡检主机、 视频监控系统和轮式巡检机器人等组成，如图1所述；视频监控装置以及轮 式巡检机器人，采集分析变电站室内外一二次设备视频和图像等监控数据； 搭建智能化变电站运维管理平台，通过建立标准化的图谱库及其素材标定方 法、深度学习模型、目标识别检测技术、智能化视觉单元前置方案设计以及 智能化信息处理算法，实现对作业人员规范化作业、设备状态、变电站安全 运行等通过机器视觉无感化人工智能巡检；同时对巡检结果进行智能分析及 数据边缘化传输。

2.室外轮式巡检机器人

轮式变电站设备巡检机器人基于自主导航、精确定位、自动充电的室外 全天候移动平台，集成可见光、红外、声音等传感器；基于激光轮廓导航技 术，实现巡检机器人的最优路径规划和双向行走，将被检测设备的视频、声 音和红外测温数据通过无线网络传输到监控室；巡检后台系统通过设备图像 处理和模式识别等技术，结合设备图像红外专家库，实现对设备热缺陷、分 合状态、外观异常的判别，以及仪表读数、油位计位置的识别；并配合智能 变电站顺控操作系统实现被控设备状态的自动校核。变电站巡检机器人系统 可以根据操作人员在基站的任务操作或预先设定的任务，自动进行变电站内 的全局路径规划，借助激光雷达系统自主完成变电站设备的巡检工作，通过 携带的可见光摄像机、远程红外热成像机、高性能定向拾音器等传感器，完 成变电站设备的图像巡检、设备仪表的自动识别、一次设备的红外检测、一 次设备声音采集以及移动物体侦测等功能，并记录相关信息，提供异常报警。 操作人员只需通过后台基站计算机收到的实时数据、图像、声音等信息，即可完成变电站设备巡检工作。

巡检机器人系统的整体结构主要由前端设备、传输部分以及后端部分三 部分组成，如图2所示。前端设备包括巡检机器人本体及配套设施，主要完 成全站信息的采集；传输部分包括基站系统、无线网桥等设备，主要为网络 通信提供透明的传输通道；后端部分包括机器人监控系统，主要完成数据的 分析、异常处理以及巡检机器人的控制。车载子系统通过无线局域网与本体 监控后台进行数据、图像、视频等交互，远程监控系统通过安全加密的国家 电网专网对本地监控系统、机器人本体进行任务下派、状态监控及数据管理。

3.室内挂轨巡检机器人

挂轨式巡检机器人适用于配电室室内巡检，或110kV及以上电压等级交 流变电站(换流站)室内巡检。变电站室内或配电房室内轨道式巡检机器人 系统，利用巡检机器人自身携带的可见光摄像机、红外摄像机、局放传感器、 声音采集器、温湿度及气体传感器等设备，实现开关表计读取、红外测温、 局放检测、温湿度及气体检测等功能，并通过实时采集电气设备数据、动力 环境数据、门禁安防等数据，实现24小时在线监测监控、智能巡检、资产管 理等基本功能，并提供用电质量管理、能效管理高级应用服务，为用户提供 全面的精益化变电站室内及配电房智能管理一体化平台。可全面替代人工实 现远程例行巡查，在事故和特殊情况下可以实现特巡和定制性巡检任务。在 减少人工的同时，大大提升运维的内容和频率，改变传统运维方式，全面实 现变电站及配电站所的一体化检测、监控、安防、管理。

巡检机器人系统从上到下可以划分成三个层面：应用层、通信层和感知 层，总体架构如图3所示。

4.高清视频监控系统

通过增加变电站内监控设备数量及改善布置位置，实现变电站内所有设 备、地点无死角监控，并且可以准确采集设备精密信息如设备铭牌、编号、 指示灯状态及测量仪器仪表读数等信息以作为平台数据分析的基础数据。

本次视频监控系统主要包含前端：高级智能应用前端监控摄像机、新增 监控点位用于视频巡检，补充机器人巡检无法巡检到的点位，监控中心部署 高清智能分析硬盘录像机，结合前端摄像机实现智能行为分析、人脸识别、 未带安全帽检测报警等功能，同时对新增监控摄像机视频图像24小时实时存 储，存储时间不少于30天。

监控中心部署1台平台管理服务器，服务器上安装部署智能管理平台软 件，实现对整个视频监控系统的统一管理控制，智能报警信息接收处理，用 户权限管理等功能，该平台对外提供SDK接口，配合对接开发，实现与联合 巡检间的信息交互，由平台统一调度指挥，最终实现与机器人的视频联合巡 检。

5.充电房设计及施工

充电房是机器人进行补充能量和“休息”的地方，充电房安装位置根据 变电站人员需求以及站内设备分布、特征物和巡检便利性等信息选取最优建 造位置。选址要考虑以下几点：

1)选址空间不要太狭小，充电房门口要留有一定的空间修建充电预备 点，需硬化地面，方便变电站巡检机器人进出充电房。选择一块面积2.5*2.5 米的空地，充电房门口必须有3～4m的平整路面作为充电路径，充电房门口 朝向需要有明显的固定参照物如房子等建筑；

2)选址处应尽量靠近主控室，低压配电室，方便充电房接入供电线及 网线，测量出充电房离主控室客户端的大概距离，如果超过100m，则后期 应选择光纤通讯。

3)充电房接地部分要与变电站接地网相连接，故选址要方便接地网的 接入。

4)选址后与站长或负责人确认充电房位置，并确认充电房上方电缆高 度是否方便叉车作业安装充电房。

充电房可采用预制结构也可采用砖瓦结构，具体方案结合用户要求实施。

(1)预制结构方式充电房：

充电房台基夯实后采用混凝土一体浇筑结构，厚度15cm，具有极强的承 重和放震能力。全屋钢框架连接为一个整体，钢框架在底脚安装处设计接地 扁铁连接位置。屋内地板设计架空并且可拆卸结构方便强电电缆和弱电电缆 铺设。(地板可根据现场情况使用静电地板或者防滑钢板)屋内墙面采用双 层结构，内层覆抗腐蚀金属皮结构。屋内檐四周设计有镀锌板的强弱电走线 桥架，其中从屋檐到电动卷帘门两侧底部设计弱电走线桥架。屋内局部墙面 加固，可能够挂载重量大于50Kg的配电箱。配电箱底部设计配线桥架，联 接配电箱和地板。进户电源线和通讯线，通过金属桥架从地板引上来。

屋外设计微气象站和无线基站的安装位置。从微气象站和无线基站的安 装位置处铺设镀锌线管到室内控制箱，供设备通讯线缆用。充电房左侧墙壁 开设通风采窗口，窗口采用两扇推拉式结构。能够用吊装和铲车运输，具体 结构如图4所示。

(2)砖瓦结构充电房

充电房基座夯实地基后，采用混凝土一体成型结构，墙体承重部分采用 钢筋混凝土结构，墙体采用方砖堆砌结构，房顶采用钢架结构，并铺设防水 结构后铺设轻型放瓦。

施工过程中需要挖除原地面软质土，地基基底换填灰土，采用震动压路 机碾压；然后混凝土振捣密实，表面平整处理，并在12h左右加以覆盖和洒 水，浇水的次数应能保持混凝土有足够的润湿状态混凝土砌筑墙体、地面平 整处理、墙体表面喷漆处理；再次是安装玻璃窗、充电室前门、充电室顶盖 预置位置固定；系统电缆连接，线槽走线，电缆界面面积小于2.5m，并外装 护套，避免损伤；线槽填埋深度不小于50cm，并进行封堵。

6.电气部分施工：

强电线路和弱点线路采用分开走线的方案，强弱电分设两个独立的走线 桥架，相互之间不产生信号干扰。

配电箱进线空开采用三相四线，额定电流16A，带漏电保护。屋内照明， 单相插座，空调，电动卷帘门，装置电源，无线基站，单独采用双极带漏保 的空开。共6个回路。

微气象站和无线基站安装于的充电房一侧，安装位置处铺设镀锌线管内 预埋，微气象站采用五芯屏蔽线线和超六类屏蔽网线经镀锌线管进入室内与 控制柜连接，无线基站采用超六类屏蔽网线经镀锌线管进入室内与控制柜相 连接。

电动卷帘门与充电房预制为一体结构，控制电路提供3个(上升，停止， 下降)的干接点，可通过远程遥控、无线遥控和有线遥控三种方式实现。

空调安装于室内墙壁顶端，为期单独使用1个16A单相墙插座，并在室 内墙壁底部安装3个10A五孔单相墙插供其他设备使用。

房间底部安装无线充电装置，供变电站巡检机器人自主充电。

充电房内采用荧光灯照明方式，照明线路设有一个控制单开。

7.专用巡视道路施工

因为变电站巡检机器人是无轨化导航(根据身前激光，在遥控行走一次 后即可构建变电站地图，无需铺设磁条)，可以利用原先的水泥路面、线缆 沟路面进行行走，一般情况下无需进行大规模路面改造。为了确保表计的全 覆盖，根据每个站情况，需要进行路面斜坡制作、路面延伸、路面连接等工 作。

新建道路施工遵循以下规范：

新修道路宽度一般为1m，与其他道路对接时，宽度以其他道路为标准；

新修道路包括土基压实、基层铺设和面层铺设三部分工作。土基压实后， 密实度要在95％以上，防止道路塌陷。基层使用三合土，面层使用混凝土， 厚度为15cm(或与其他道路保持一致高度)。

为防止道路开裂，每4米需要设置一道伸缩缝，宽度为4-6mm。

巡视道路需确认道路连通性、台阶高度等决定道路的更改情况。考察变 电站整体情况，规划好机器人的巡视路线(达到100％覆盖率)，检查站里 的路况是否都满足机器人能正常巡检的条件。如果不满足条件(如盖板存在 高度差、路径是草地、石子路、道路连接处、主变油池等)，则需要增加水 泥斜坡、水泥路面、或者主变钢板的方式，使得机器人能够达到100％覆盖 率。遇到以下情况需要增加或改造路面：

8.微气象辅助系统架设

在变电站智能巡检机器人系统中，微气象辅助系统主要采集集风速、风 向、湿度、温度、气压和光照等信息，包含一套NSR600RF控制和采集装置 以及各类传感器。一般将NSR600RF装置安装在充电房中，各类传感器安装 在充电房顶，并在安装位置就近预留网线穿线管，可预选用Φ25镀锌钢管连 通至主控室室内线缆敷设位置。安装示意图，如图5所示：

9.通信系统搭建

巡检机器人的通信系统主要由无线AP，网络电缆组成，一般选择主控楼 朝向变电站一侧墙面做为无线AP的安装位置，并通过网络电缆从预留的电缆 通道中引入到站控层中心交换机处。施工中要求天线固定牢固，线缆连接可 靠，安装完成后通过网络专用工具测试变电站网络信号强度和覆盖范围，要 求工业无线网络全站覆盖并具有流畅的视频传输带宽，具体参见图6和图7。

集中使用型巡检机器人系统，采用运维站+无人变电站星形组织方式， 机器人集中存放在运维站，由运维站工作人员统一制定月度巡视计划，根据 巡视计划转运机器人到各变电站执行巡检工作，由运维站远程监控后台和变 电站本地监控后台共同管理和使用巡检机器人。运维人员既可在站内本地监 控后台控制机器人和获取巡检数据，也可在运维站通过远程集控后台控制机 器人和获取各站巡检数据，具体参见图8。

10.后台监控系统安装

后台监控系统、远程监控系统是变变电站智能巡检机器人系统的监控中 心、存储中心，安装Linux系统并集成NS5000变电站综合自动化控制系统， 安装在监控室的主监控台上，安装位置根据站内工作人员的要求合理选取：

在主控室控制台上预留后台主机、显示屏的安装位置，后台监控系统的 辅助设备应安装到主控楼通信室内的指定屏柜中。

远程监控系统应提供远端、基站端的网络接口和IP地址，网络带宽应提 供20M专用带宽。

后台监控系统与远程监控系统之间需要通过加密隔离装置进行隔离。

后台监控系统与所接电源为AC 220V不间断电源。

11.其他辅助检测工程

11.1辅助检测围网开孔

由于变电站智能巡检机器人系统的功能特性，在实现表计覆盖及识别功 能时，要求表计无遮挡。由于设备围网遮挡，影响机器人识别电容器组的避 雷器表及油位计。为解决此问题，需要将电容器组铁网开孔，必要时需要对 开孔位置安装检测窗，如图9所示。

11.2辅助检测镜子安装设计

由于变电站智能巡检机器人系统的功能特性，要求对站内所有的表计进 行观测与识别，因此，在站内死角位置可以通过添加平面镜进行死角位置表 计的观测，如图10所示。

12.机器人轨道设计走向

以一个保护小室为例进行介绍，保护小室屋顶均为整体石膏板结构，安 装轨道吊杆可在石膏板上开700mm*700mm方孔，每隔三米开一个孔，便于施 工人员进行轨道吊杆的安装,如安装斜拉吊杆还需另外开孔。安装完成后再 进行堵孔、刷漆恢复原状，但刷漆后可能无法与原有漆面保持完全一致。

13.机器人供电及通讯

保护小室轨道机器人的220V 5A交流电源均取自0.4kV低压配电室UPS 电源屏备用空开位置，需从0.4kV低压配电室放四根电源线至四个保护小室， 电源线长度总计大概1000米。

电缆铺设：工作电源电缆采用4*2.5mm2铠装电缆、通信电缆采用6芯铠 装多模光缆；线缆原则沿电缆沟敷设，从电缆沟到轨道接口处采用塑料线槽 明敷；光纤收发器及光缆终端盒安装在不锈钢盒子内，该盒子固定于轨道接 口处。

从主控制至保护小室，电缆、光缆从电缆夹层、电缆沟进入小室，另外 需从电缆沟接地扁铁引接地线一同敷设至轨道接线端子处，沿途做好防火隔 墙的封堵，线路做好标识标牌。

14.施工前现场应具备前提条件和现场施工工艺

施工前现场应具备前提条件

轨道安装前提条件：

根据现场环境，排除障碍物，检查影响轨道安装障碍物：桥架及通风管 道最低高度是否适合吊装轨道(主要指轨道的吊装高度)，如对屋顶通风管 道，柜体之间、桥架进行排除。

比较老旧的站所，需清理屋内遗弃物，设备情况需要核实。

轨道安装前，排除设备柜体门有开启，电缆外漏的情况。

现场施工工艺

1)轨道安装

轨道的布置是机器人的行走路线，要求精度较高。设备安装稳固美观、 方便实用、易维护、做到不管外部明安装还是隐蔽安装都一样。产品尽量实 施模块化安装。便于调试、检修、维护和产品的升级换代。

2)铺设电缆

系统主机与各传感器、控制器之间用电缆连接，各单元连接电缆主要布 线于电缆沟中，若现场无电缆沟，需要在墙体上面进行开槽，需要和国网的 相关负责人取得同意后方可动工，在墙上布线时应穿PVC线槽。在施工过程 中取电缆盖板时要小心轻放，防止电缆盖板跌落而损伤电缆和地面，特别要 注意不能碰撞电缆，防止电缆连接处因碰撞松动而影响到设备的运行。在施 工过程中严禁在电缆上踩、搁置重物，以避免运行中的电缆受力变形、损伤。 PVC线槽制作时应固定牢固、横平竖直、美观大方。

15.通信系统搭建

此次系统建设工作从上到下可以划分成三个层面：应用层、通信层和感 知层，总体架构如图3所示。

应用层

应用层包括对感知层上传的数据进行数据分析、存储和展示(图形化显 示)。对数据信息的存储、查询，以及根据数据信息做出超限报警、远程控 制指令的下达等，完成对配电站电气设备的运行状态和工作参数的实时监测 和远程控制。应用层由应用支撑平台和应用服务器系统和数据库服务器等构 成。应用支撑平台的关键技术是物联网的中间件技术，能够实现各种传感器 等硬件设备与应用操作系统之间进行数据传输、过滤、数据格式转换的一种 独立的系统软件或服务程序，能够屏蔽底层数据系统的差异性，减少程序设计的复杂性。

应用层功能性要求如下：

1)画面系统美观、操作简便、人机交互界面友好

每幅画面能显示过程变量(温度、湿度、水位、烟感等)的实时数据和 运行设备的状态，数据和状态需不断更新。显示的颜色或图形随过程状态而 变化。棒状图和趋势图可随时调出。

2)报警和事件系统

报警系统具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。一旦发生任何异常 工况，及时向操作人员发出报警，以便操作人员及时进行处理，以提高系统 的可靠性。

3)报表系统

包括定期记录、报警记录、事故追忆记录、事故顺序记录、跳闸一览记 录、操作记录等。可由用户随时调出和打印。

4)通讯系统

支持与远程设备间网络通讯。硬件设备端无需更改程序。能实时显示现 场设备运行状况，随时打印，报警和历史数据自动上传等功能。

5)PMS对接

系统通过PMS标准协议将巡检数据、设备告警信息上报国家电网现有 PMS系统。

6)标准协议开放

提供获取机器人状态、巡检数据和告警信息等的标准协议接口，以利于 和其他管控平台进行对接。

7)安全系统

采用分级和分区保护的双重保护策略。可维护用户组和安全区管理，不 同级别的权限数量、安全区数量可以定制，能记录程序运行中操作员的所有 操作。

8)网络功能

检测程序完全基于网络的概念，支持分布式历史数据库和分布式报警系 统

9)冗余系统

提供全面的冗余功能，主备结合，能够有效地减少数据丢失的可能，增 加系统的可靠性，方便系统维护。

通信层

通信层包含有路由器、数据收发中转站、现场控制站点等。中间 层的主要作用是完成对来自底层电气设备状态参数及工作参数的网 络传输，将相关数据传输至上层信息管理层；或者是将来自上层信息 管理层的远程控制指令传输至各电气设备的现场控制设备或者控制 节点，以完成对配电站电气设备的远程控制。中间层所选用的网络电 缆以及网络通信设备的可靠性和稳定性，在很大程度上影响整个配电 站信息管理系统运行的稳定性和可靠性。通信层网络质量与数据格式 协议具体要求见《物联网新技术应用标准》。

通信层按照传输范围分为主干网和局域网。主干网负责远距离传输，主 要技术有CDMA和光纤传输。局域网是指配电站房或者环网柜等电力设施地 点小范围内的多传感器所组成的网络，其组网方式有ZIGBEE，无线433MHZ， 有线RS485，PLC，光纤等。

按照传输方式性质分为有线传输和无线传输2种。其中有线传输包括 RS485、PLC和光纤传输；无线传输包括433MHZ和ZIGBEE传输方式。

感知层

感知层主要完成对周围环境数据的采集任务。感知层主要借助控制器、 传感器、摄像机、红外测温仪和局放探头等设备，实现对电气设备工作参数 和状态参数的实时监测，并将相关数据传输给控制器进行数据预处理，进而 传输至应用层；同时也负责接收来自应用层的远程控制指令，并实现由控制 器对电气设备的控制。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉 的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行 各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例 进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此， 本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范 围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述变电站巡检的机器人系统主要由前端设备、传输部分和后端部分组成，所述前端设备包括巡检机器人本体及配套设施，主要完成全站信息的采集；

所述传输部分包括基站系统和无线网桥，主要为网络通信提供透明的传输通道；

所述后端部分包括机器人监控系统，主要完成数据的分析、异常处理以及巡检机器人的控制；

所述前端设备通过传输部分与后端部分进行数据、图像和视频的交互。

2.根据权利要求1所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述机器人监控系统包括远程监控系统和本地监控系统，所述远程监控系统通过安全加密的国家电网专网对本地监控系统和机器人本体进行任务下派、状态监控及数据管理。

3.根据权利要求2所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述巡检机器人本体包括室外轮式巡检机器人和室内挂轨巡检机器人，所述室外轮式巡检机器人设置有可见光传感器、红外传感器和声音传感器；还设置有激光轮廓导航，实现室外轮式巡检机器人的最优路径规划和双向行走；

所述室内挂轨巡检机器人安装在配电室市内，所述室内挂轨巡检机器人设置有可见光摄像机、红外摄像机、局放传感器、声音采集器、温湿度及气体传感器，实现开关表计读取、红外测温、局放检测、温湿度及气体检测功能，并通过实时采集电气设备数据、动力环境数据、门禁安防等数据，实现24小时在线监测监控、智能巡检、资产管理功能，为用户提供全面的精益化变电站室内及配电房智能管理一体化平台。

4.根据权利要求1所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述机器人监控系统设置有高清智能分析硬盘录像机，所述高清智能分析硬盘录像机与前端设备相互配合，以实现智能行为分析、人脸识别、未带安全帽检测报警的功能。

5.根据权利要求4所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述机器人监控系统与服务器之间数据连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述变电站巡检的机器人系统的电器部分施工采用强电线路和弱点线路分开走线的方案，强弱电分设两个独立的走线桥架，相互之间不产生信号干扰。

7.根据权利要求6所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述变电站巡检的机器人系统的专用巡视道路宽度为1m-2m，厚度为15cm-20cm，所述专用巡视道路包括土基压实层、基层铺设层和面层铺设层，所述土基压实层压实后，密实度要在95％以上，所述基层铺设层使用三合土，所述面层铺设层使用混凝土。

8.根据权利要求1所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述变电站巡检的机器人系统还包括微气象辅助系统，所述微气象辅助系统用于采集风速、风向、湿度、温度、气压和光照等信息；

所述微气象辅助系统包含NSR600RF控制装置和采集装置以及各类传感器，所述NSR600RF控制装置安装在充电房中，所述各类传感器安装在充电房顶。

9.根据权利要求8所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述传输部分主要由无线AP和网络电缆组成。

10.根据权利要求1所述的一种用于变电站巡检的机器人系统，其特征在于，所述机器人监控系统安装Linux系统并集成NS5000变电站综合自动化控制系统。

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