CN111390927A - 一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，涉及电力系统监控技术领域。本发明包括运行轨道、在运行轨道上运行的机器人本体，搭载在机器人本体上的多个检测传感器，机器人本体包括处理器、行走机构；处理器与行走机构连接；处理器通过通讯单元连接移动终端和管理平台；机器人本体还搭载有高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器；高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器均与处理器连接。本发明机器人本身自带有害气体传感器，温度、湿度传感器，烟雾传感器，红外热成像仪；可对隧道内的环境，接头、电缆温度等各种数据进行分析和测量。

Description

一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统

技术领域

本发明属于电力系统监控技术领域，特别是涉及一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统。

背景技术

随着城市电力设施的建设和快速发展，国内许多城市相继采用地下电缆传输电能，改善了城市景观，缓解了地面架设与建筑空间之间的矛盾。城市电力隧道内电力电缆及各种电力设施的安全运行直接影响着供电的可靠性和稳定性，所以相应的检测以及维护问题也凸显出来。目前，隧道巡检方式依然以人工巡视和定点电力监控系统相结合的方式，传统的巡检方式存在以下问题：1)绝大多数隧道巡检工作都采用人工的方式，每次巡检都要走几公里的路程，工作强度相当大。隧道里有可能存在的有害气体以及高压电，对人来说相当危险。2)智能监控系统安装在隧道内的固定位置，是一种固定、离散的监测系统，虽然系统可以有很大的覆盖面，但也存在着不能实现对隧道内情况的完全覆盖，当发生紧急情况时无法将现场情况第一时间内提供清晰的视频画面到监控中心。

针对目前隧道检测存在的问题，结合隧道环境实际，本项目拟研发适用于一般隧道环境，具有高防护能力和可靠性，可带动检测组件实现水平和俯仰运动，从而大幅提高对被测设备检测范围的电缆轨道式巡检机器人系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，巡检机器人可根据预先设置的任务进行全自主巡检，也可以由操作者手动控制机器人进行巡检作业。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，包括运行轨道、在运行轨道上运行的机器人本体，搭载在机器人本体上的多个检测传感器，所述机器人本体包括处理器、行走机构；所述处理器与行走机构连接；所述处理器通过通讯单元连接移动终端和管理平台；所述机器人本体还搭载有高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器；所述高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器均与处理器连接。

进一步地，所述检测传感器包括气体传感器、温湿度一体化传感器；

其中，所述气体传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、氧气传感器。

进一步地，所述机器人本体上选装搭载灭火车。

进一步地，所述运行轨道选用铝合金型材的“工”字型轨道，“工”字型轨道通过高度可调的安装支架吊挂安装在隧道顶部；在直线隧道处，运行轨道上每间隔1.75-2m设置一定位标签；在隧道转弯处，运行轨道上每间隔0.9-1m设置一定位标签；所述机器人本体上搭载有识别定位标签的识别器，所述识别器连接处理器。

进一步地，所述机器人本体上还搭载有障碍物探测系统，所述障碍物探测系统包括超声波雷达和红外线热释电传感器；所述机器人本体的前端还装配有柔性保护装置。

进一步地，所述机器人本体上还搭载有电源系统，所述电源系统包括搭载在机器人本体上的锂电池，所述锂电池上连接有用于检测锂电池剩余电量的电量检测模块。

进一步地，所述隧道内布置有用于为锂电池充电的充电站，相邻两所述充电站之间的距离为500米。

进一步地，所述管理平台包括服务器、与服务器相连接的接多个客户端；所述管理平台与机器人本体采用标准的61850协议进对接。

本发明具有以下有益效果：

本发明机器人本身自带有害气体传感器，温度、湿度传感器，烟雾传感器，红外热成像仪；可对隧道内的环境，接头、电缆温度等各种数据进行分析和测量；有效的保证监测数据的可靠性和准确性，同时还能通过对比来定位监测设备故障。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能机器人巡检系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1所示，本发明为一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，包括运行轨道、在运行轨道上运行的机器人本体，搭载在机器人本体上的多个检测传感器，所述机器人本体包括处理器、行走机构；所述处理器与行走机构连接；所述处理器通过通讯单元连接移动终端和管理平台；所述机器人本体还搭载有高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器；所述高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器均与处理器连接。

所述机器人本体上设置有安装固定热成像相机、高清可见光相机的固定平台，所述固定平台具备水平方向啊360°连续转动能力，以及垂直方向具备±60°转动能力；同时配合相机变焦，可有效保证对智能巡检机器人30米内各方向现场细节进行有效监控，同时固定平台自带减震装置，在智能巡检机器人运行过程中可减小振动，配合一体化防抖相机机芯，大大提高视频观测稳定度和可观测性，固定平台安装在智能巡检机器人底部。

同时热成像相机主要用于隧道内电缆、电缆接头、接地箱、配电箱等设备的热监控，基于红外热诊断技术，准确分析各类设备温度异常与各类电流致热性故障，实时监控包括高压线缆、电缆接头、接地箱、电缆终端头与终端瓷瓶、电缆终端接地情况在内的各类设备温度情况，并在火灾中精确定位灭火。

进一步地，所述检测传感器包括气体传感器、温湿度一体化传感器；其中，所述气体传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、氧气传感器。温湿度一体化传感器可实时对隧道内环境进行温湿度信息采集，将信息实时传递会管理平台，提供分析决策依据。

上述设备上安装有应急广播扬声器和监听拾音器，并加装三色光报警器，在运行过程中，产生突发情况、发生故障或者遇到障碍时，发出不同的三色光报警。

应急广播及声光告警功能在如下情况下进行示警：

(1)发生有害气体浓度超标、氧气浓度过低、火灾等紧急情况时，巡检机器人通过警灯和音频系统报警，提醒现场人员做相应处理；

(2)管理平台，控制声光警告模块工作，提醒现场工作人员；

(3)在现场施工过程中，管理平台可对现场进行广播，或通过语音对讲对现场进行指挥；

(4)当现场出现非授权人员进入时，管理平台可通过语音对讲、广播进行警告和劝离。

进一步地，所述机器人本体上选装搭载灭火车；当隧道内出现火情，进行快速灭火。巡检机器人和和灭火车是两个独立的运行单元，可以分别自主运行，也可以远程遥控操作运行。

进一步地，所述运行轨道选用铝合金型材的“工”字型轨道，“工”字型轨道通过高度可调的安装支架吊挂安装在隧道顶部；在直线隧道处，运行轨道上每间隔1.75-2m设置一定位标签；在隧道转弯处，运行轨道上每间隔0.9-1m设置一定位标签；所述机器人本体上搭载有识别定位标签的识别器，所述识别器连接处理器。

进一步地，所述机器人本体上还搭载有障碍物探测系统，所述障碍物探测系统包括超声波雷达和红外线热释电传感器；所述机器人本体的前端还装配有柔性保护装置。障碍物探测系统具备2.5米远的障碍物探测能力。运行过程中，一旦发现前进方向2.5米内有障碍物即进行跟踪，当障碍物进入0.5米范围内时则立即停车并告警，同时，配合结构上的柔性保护装置，以保障财产和人身安全。

进一步地，所述机器人本体上还搭载有电源系统，所述电源系统包括搭载在机器人本体上的锂电池，所述锂电池上连接有用于检测锂电池剩余电量的电量检测模块。

进一步地，所述隧道内布置有用于为锂电池充电的充电站，相邻两所述充电站之间的距离为500米。

当机器人电量充足时，可按计划完成巡检任务，任务完成后，返回充电，保持电池处于满电量状态。

当机器人的电量达到系统设定的保护限定值时，机器人可中断任务自动返回充电；

当机器人在低电量保护状态时，如果发生高优先级任务，机器人可用应急备用电量执行紧急任务；

采用先进磷酸铁锂电池老化监控算法，对电池使用过程中的阻抗跟踪评估，可以有效反应出电池的老化情况，对电池容量变化有科学的监测，能有效评估电池寿命，对机器人的使用、维护有关键性指导作用。

机器人电池作为可反复充电的能量源泉，采用磷酸铁锂专用的三段式智能充电控制，有效保护电池的使用寿命，电池可进行定期自动平衡维护，使电池一直工作中最佳状态。

进一步地，所述管理平台包括服务器、与服务器相连接的接多个客户端；所述管理平台与机器人本体采用标准的61850协议进对接。

机器人本身自带有害气体传感器，温度、湿度传感器，烟雾传感器，红外热成像仪；可对隧道内的环境，接头、电缆温度等各种数据进行分析和测量；有效的保证监测数据的可靠性和准确性，同时还能通过对比来定位监测设备故障。

当综合管理平台接收到前端故障定位报警时，智能巡检机器人第一时间前往故障点，通过定位标签进行定位，确认和精确定位故障位置。

当综合管理平台收到前端报警或预警时，智能巡检机器人能第一时间前往现场勘测，自动收集现场的视频和关键数据提供给运维人员，可有效的协助相关人员处理报警事故。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，包括运行轨道、在运行轨道上运行的机器人本体，搭载在机器人本体上的多个检测传感器，其特征在于：

所述机器人本体包括处理器、行走机构；所述处理器与行走机构连接；

所述处理器通过通讯单元连接移动终端和管理平台；

所述机器人本体还搭载有高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器；

所述高清摄像机、红外热成像仪、应急广播扬声器、监听拾音器和三色光报警器均与处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述检测传感器包括气体传感器、温湿度一体化传感器；

其中，所述气体传感器包括可燃气体传感器、烟雾传感器、氧气传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人本体上选装搭载灭火车。

4.根据权利要求1所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述运行轨道选用铝合金型材的“工”字型轨道，“工”字型轨道通过高度可调的安装支架吊挂安装在隧道顶部；

在直线隧道处，运行轨道上每间隔1.75-2m设置一定位标签；

在隧道转弯处，运行轨道上每间隔0.9-1m设置一定位标签；

所述机器人本体上搭载有识别定位标签的识别器，所述识别器连接处理器。

5.根据权利要求1所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人本体上还搭载有障碍物探测系统，所述障碍物探测系统包括超声波雷达和红外线热释电传感器；所述机器人本体的前端还装配有柔性保护装置。

6.根据权利要求1-5任意一所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述机器人本体上还搭载有电源系统，所述电源系统包括搭载在机器人本体上的锂电池，所述锂电池上连接有用于检测锂电池剩余电量的电量检测模块。

7.根据权利要求6所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述隧道内布置有用于为锂电池充电的充电站，相邻两所述充电站之间的距离为500米。

8.根据权利要求6或7所述的一种用于隧道电缆巡检的智能机器人巡检系统，其特征在于，所述管理平台包括服务器、与服务器相连接的接多个客户端；

所述管理平台与机器人本体采用标准的61850协议进对接。

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