CN111168696A - 一种使用rgv型机器人的电缆隧道巡检系统 - Google Patents

Abstract

一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，在电缆隧道的全程中铺设一根连续的吊轨，吊轨上装有一台RGV型巡检机器人，沿吊轨线路上架设有数座无线通讯基站，并设立有后台服务器和监控PC机以及云端管理PC机和移动终端；在吊轨的沿线还设有若干个无线充电装置，在巡检机器人上装有双光路摄像机、气体检测传感器、声音检测传感器等组件，用以对现场进行监测及数据的采集，巡检机器人及防火隔离门上还带有自动开启通过装置，在电缆隧道的岔路口还设有机械变位机构。该巡检机器人可以极大地降低巡检人员的工作量，提高巡检人员的巡检效率。

Description

一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统

技术领域

本发明涉及一种智能技术装备，尤其涉及一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统。

背景技术

在钢铁行业中，到目前为止，有关电缆隧道的巡检还没有一个理想而完善的解决办法。钢铁厂中的电缆隧道一般具有空间局促、电缆敷设不规整、岔道较多、防火隔离门较多、台阶或上下坡较多、甚至地面坑坑洼洼还带有积水的特点，所以，一直以来都是采用人工巡检的方式。而人工巡检的方式，不仅费时费力，效率不高，而且经常检查不细，容易产生疏忽漏检的现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的问题而提供一种使用巡检机器人来替代人工巡检的应用系统，以此来提高巡检的效率，巡检的及时性和巡检的周密性。

为了解决上述问题，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，在电缆隧道的全程中铺设有一根连续的吊轨，吊轨上装有一台RGV型巡检机器人，沿吊轨线路上架设有数座无线通讯基站，使整个电缆隧道内形成一个规模较大的无线局域网，并设立有后台服务器和监控PC机以及云端管理PC机和移动终端；在吊轨的沿线还设有若干个无线充电装置，在巡检机器人上装有双光路摄像机、气体检测传感器、声音检测传感器等组件，用以对现场进行监测及数据的采集，巡检机器人及防火隔离门上还带有自动开启通过装置，在电缆隧道的岔路口还设有机械变位机构。

所述的巡检机器人可以进行自动巡检、手动遥控巡检，同时还具有基于专家系统的异常诊断和决策功能。

所述的防火隔离门的自动开启通过装置是指能在巡检机器人通过时，自动开启装置能够自动打开，而当巡检机器人通过之后，自动开启装置又可以自动关闭。

所述的机械变位机构有一段可以水平旋转的和巡检机器人吊轨活动连接的轨道，该活动轨道通过一个支架固定在一个减速机的输出轴上，减速机由一个电机进行驱动。活动轨道的旋转定位由一套光电开关进行监控和启动，并由后台服务器5及监控PC机进行操作和控制。

所述的自主巡检功能是根据预先设置的路径规划信息，机器人自主进行巡检，发现异常情况通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；手动遥控巡检是根据路径规划信息，操作人员手动遥控巡检机器人进行巡检，发现异常情况通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；所述的异常诊断功能是巡检机器人集成了AI功能，可实现电缆热成像变化分析、明火检测、电缆位移检测、气体检测、声音识别、可疑物入侵报警等功能，并结合有人工智能的机器视觉分析功能。

所述的专家决策系统是巡检机器人配备了用于自我判断故障的专家决策系统，可以实时监控巡检机器人的主要装置的运行情况，出现故障时，自主决策联系管理员与维修售后人员。

本发明的有益效果如下：

由于本发明采用的是RGV型巡检机器人，并对电缆隧道进行了全方位的覆盖巡检，巡检过程中采集到的现场信息，可以通过无线通讯基站传回到后台服务器，通过对防火隔离门的改造，可以使巡检机器人自动通过防火隔离门，而又不影响防火隔离门的功能，而配备的专家决策系统，可以对检测到的故障信息进行自我判断，并标出故障点信息，通知检修人员进行检修。总之，该巡检机器人可以极大地降低巡检人员的工作量，提高巡检人员的巡检效率。

附图说明

图1是巡检机器人系统架构图。

图2是RGV巡检机器人结构图。

图3是巡检机器人穿过防火隔离门的结构示意图。

图4是巡检机器人的软件程序流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的RGV型机器人电缆隧道巡检系统作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，是本发明的RGV型机器人的电缆隧道巡检系统。在电缆隧道2内铺设有一根连续的吊轨1，吊轨1的长度及分支情况随隧道而定，吊轨1上装有一台RGV型巡检机器人12，沿吊轨1线路上架设有三座无线通信装置3，使整个电缆隧道2内形成一个规模较大的无线局域网，并设立有后台服务器5和监控PC机9以及云端管理PC机7和移动终端8；后台服务器5和监控PC机9放置于监控中心4内，云端管理PC机7和移动终端8则放置于电力管理部门6；在吊轨2的沿线处还设有若干个无线充电装置15，在巡检机器人12上装有双光路摄像机13、气体检测传感器11、声音检测传感器14等组件，用以对现场进行监测及巡检数据的采集，巡检机器人12及防火隔离门16上还带有自动开启通过装置17，在电缆隧道2的岔路口还设有机械变位机构10。巡检机器人12可以进行自动巡检、手动遥控巡检，同时还具有基于专家系统的异常诊断和决策功能。防火隔离门16上的自动开启装置17是指能在巡检机器人12通过时，自动开启装置17能够自动打开，而当巡检机器人12通过之后，自动开启装置17又可以自动关闭。

所述的自动巡检功能是根据预先设置的路径规划信息，巡检机器人12可以自主进行巡检，发现异常情况后，通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；手动遥控巡检是根据路径规划信息，操作人员手动遥控巡检机器人12进行巡检，发现异常情况通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；所述的异常诊断功能是巡检机器人12集成了AI功能，可实现电缆热成像变化分析、明火检测、电缆位移检测、气体检测、声音识别、可疑物入侵报警等功能。

RGV型巡检机器人12一般由框架、上部驱动轮与从动轮、下部浮动压紧轮、横向浮动轮、电池组成，具有结构紧凑，可降低现场的剐蹭与碰撞风险的特点。巡检机器人12的驱动小车部分由步进电机及减速机构成，用于给小车提供平稳的驱动力。爬升与下降过程是由双牵引电机完成的，由于双牵引电机是采用伺服控制系统，可以精确控制其停车位置，也可以在爬升与下降的过程中随时坡路停止与启动。

巡检机器人12通过防火隔离门16时，由于巡检机器人12的小车与防火隔离门16的门控系统采用感应触发的方式进行配合式操作，小车到达防火隔离门15的开启位时会触发门控系统的“开”指令，命令其自动开启装置17开启小门，而小车继续行进到防碰撞位时，会开启小车上的碰撞传感器，确定小门是否已经打开，在检测到小门已经打开时立即通过小门；待小车到达关闭位以后，触发了门控系统的“关”指令，则命令小门关闭。

机械变位机构15设置在电缆隧道的岔路口。在巡检机器人12行进到岔路口时，如果想改变行进方向时，可以进入到机械变位机构15的工位中，由机械变位机构15进行变位，将巡检机器人12变换到另一条吊轨上。具体的变位工作过程如下，吊轨1在机械变位机构15的所在位置处，是一段可以水平旋转的活动轨道，该活动轨道通过一个支架固定在一个减速机的输出轴上，减速机由一个电机进行驱动。活动轨道的旋转定位由一套光电开关进行监控和启动，并由后台服务器5及监控PC机进行操作和控制。

气体检测传感器11主要采用电化学气体传感器,它是一种能够将空气中的被测气体浓度通过电化学反应转换成电信号的气体传感器。根据不同被测气体选用对应的气体传感器。

声音检测传感器14主要包括声音采集模块、DSP存储分析模块和控制模块。声音采集模块收集隧道内的声音信号，然后经过转换变为数字信号后，由DSP存储分析模块进行时频域分析，筛选出异常特征信号进行报警输出。声音检测传感器14的作用是与视频和烟雾报警协同配合，弥补视频监控受到覆盖范围和光线因素的影响较大，而造成故障点不易被发现等缺陷，而烟雾检测的覆盖范围和检测距离更低，及时性较差，容易错过潜在故障的黄金修复期。

电缆隧道2内设置有三处无线充电装置15。无线充电装置15采用磁电转化无线充电技术，实现RGV小车的全自动充电，主要由电源接收模块、电源供电模块组成，分别安装在RGV小车和充电工位上，光电定位开关安装在充电工位附近，当RGV小车进入充电工位，光电定位开关动作，接通充电线路，开始对电池进行充电，当电池容量达到一定值后，无线供电模块关闭，小车自动离开并向前运行至正常工作位置。无线充电装置15可实现不小于5A安全充电电流。这种充电方式，不易产生火花，安全高效，适合用于RGV等设备的电力能源补充。

巡检机器人12的无线通讯系统，是指在巡检的过程中实时跟无线通信装置3进行通讯，无线通信装置3采用研华的EKI-6311GN，这是一款高性能的带有控制器无线AP，支持IEE802.11n协议，其传输速率为传统802.11g产品的3倍以上。EKI-6311GN还支持STP和IGMPSnooping等协议，能够非常有效的改善无线网络连接的质量，在网络安全方面，EKI-6311GN提供目前已经发布的所有加密方式，如64/128/512位WEP加密以及WPA2/WPA/802.1x等加密方式，为网络传输提供有利的安全保证。具备快速漫游功能，可自动切换至信号最强的无线AP，保证无线信号质量；支持WEP、WPA、WPA2加密安全标准。另外6311GN还支持PoE的电源供电方式，极大方便现场电源的连接。

单点无线通信装置3的采用外置天线覆盖范围可以达到200米。而通过每150米架设一个无线通信装置3的方式可以完全覆盖电缆隧道。无线通信装置3采用的是工业级室外用专用产品。其具有稳定、防水防潮的高保护等级。

如图4所示，是软件程序系统的流程框图。巡检机器人12启动以后，等待手动启动或自动定时启动命令，启动后巡检机器人12走到第一面需巡检的柜子处停止(靠柜子的二维码标识判断柜子号)，启动拍照并留存照片，然后继续行走到下一面柜子处拍照留存，直到完成最后一面柜子的拍照工作后，返回到充电位置，计算机将所拍照片进行处理，分析出电流、电压、刀闸状态等数据和状态后转化为可视的数据表格，供相关人员查看分析。巡检机器人则等待下一次巡检命令再次启动。

所述的专家决策系统是巡检机器人12配备了用于自我判断故障的专家决策系统，可以实时监控巡检机器人12的主要装置的运行情况，出现故障时，自主决策联系管理员与维修售后人员。专家决策系统所能决策问题的种类如下：限界入侵预测、异物入侵预测、电缆温度检测、隧道内实时视频监控、有毒有害气体检测与分析、烟雾检测、电缆绝缘预测等。

本发明的有益效果如下：

由于本发明采用的是RGV型巡检机器人，并对电缆隧道进行了全方位的覆盖巡检，巡检过程中采集到的现场信息，可以通过无线通讯基站传回到后台服务器，通过对防火隔离门的改造，可以使巡检机器人自动通过防火隔离门，而又不影响防火隔离门的功能，而在电缆隧道的岔路口处，安装有巡检机器人的机械变位机构，使其能够自动进入隧道的岔路分支道口，进入隧道支路巡检，而配备的专家决策系统，可以对检测到的故障信息进行自我判断，并标出故障点信息，通知检修人员进行检修。总之，该巡检机器人可以极大地降低巡检人员的工作量，提高巡检人员的巡检效率。

Claims (8)

1.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，在电缆隧道的全程中铺设有一根连续的吊轨，吊轨上装有一台RGV型巡检机器人，沿吊轨线路上架设有数座无线通讯基站，使整个电缆隧道内形成一个规模较大的无线局域网，并设立有后台服务器和监控PC机以及云端管理PC机和移动终端；在吊轨的沿线还设有若干个无线充电装置，在巡检机器人上装有双光路摄像机、气体检测传感器、声音检测传感器等组件，用以对现场进行监测及数据的采集，巡检机器人及防火隔离门上还带有自动开启通过装置，在电缆隧道的岔路口还设有机械变位机构。

2.根据权利要求1所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，巡检机器人可以进行自动巡检、手动遥控巡检，同时还具有基于专家系统的异常诊断和决策功能。

3.根据权利要求2所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，所述的自动巡检功能是根据预先设置的路径规划信息，巡检机器人可以自主进行巡检，发现异常情况后，通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；手动遥控巡检是根据路径规划信息，操作人员手动遥控巡检机器人进行巡检，发现异常情况通过软件后台或移动端APP及时进行报警，并标注故障点的精确位置；所述的异常诊断功能是巡检机器人集成了AI功能，可实现电缆热成像变化分析、明火检测、电缆位移检测、气体检测、声音识别、可疑物入侵报警等功能。

4.根据权利要求1所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，巡检机器人通过防火隔离门时，由于巡检机器人的小车与防火隔离门的门控系统采用感应触发式的配合操作，小车到达防火隔离门的开启位时会触发门控系统的“开”指令，命令其自动开启装置开启小门，而小车继续行进到防碰撞位时，会开启小车上的碰撞传感器，确定小门是否已经打开，在检测到小门已经打开时立即通过小门；待小车过门以后到达关闭位时，触发了门控系统的“关”指令，而接到命令后小门开始关闭。

5.根据权利要求1所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，所述的机械变位机构有一段可以水平旋转的和巡检机器人吊轨活动连接的轨道，该活动轨道通过一个支架固定在一个减速机的输出轴上，减速机由一个电机进行驱动。活动轨道的旋转定位由一套光电开关进行监控和启动，并由后台服务器5及监控PC机进行操作和控制。

6.根据权利要求1所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，所述的无线充电装置根据电缆隧道的长度，可以设置一个，也可以设置多个。

7.根据权利要求2所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，所述的巡检机器人的工作过程是，机器人上电以后，等待手动启动或自动定时启动命令，启动后巡检机器人走到第一面需巡检的柜子处停止，启动拍照并留存照片，然后继续行走到下一面柜子处拍照留存，直到完成最后一面柜子的拍照工作后，返回到充电位置，计算机将所拍照片进行处理，分析出电流、电压、刀闸状态等数据和状态后转化为可视的数据表格，供相关人员查看分析；巡检机器人则等待下一次巡检命令再次启动。

8.根据权利要求1所述的.一种使用RGV型机器人的电缆隧道巡检系统，其特征在于，所述的专家决策系统是巡检机器人配备了用于自我判断故障的专家决策系统，可以实时监控巡检机器人的运行情况，出现故障时，自主决策联系管理人员与维修人员。

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