CN111813106A - 用于变电站巡检的探沟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于变电站巡检的探沟装置，包括：行走组件；测距装置，测距装置设置在行走组件上，且测距装置发出的激光与行走组件所在的水平面的夹角为锐角；控制组件，控制组件分别与行走组件和测距装置电连接，控制组件用于接收、处理测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，控制组件还用于基于地形曲线数据控制行走组件运动。本申请提供的上述方案，控制组件根据接收到的数据绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，并用于控制行走组件的运动，从而可以提前检测出前方影响整体装置行驶的沟道、孔洞等障碍，进而保证整体装置在运动的时候实现避障，确保整体装置的安全运行。

Description

用于变电站巡检的探沟装置
技术领域
本发明涉及供电网技术领域，特别是涉及一种用于变电站巡检的探沟装置。
背景技术
随着机器人技术的发展，各种智能化的巡检机器人在变电站中的应用越来越广泛。具体地，巡检机器人在巡检变电站时，可以根据预先设置的路线在变电站中自主行走，进而完成对变电站的巡检。
然而，现有的巡检机器人缺少探沟技术，当预先设置的路线上出现沟渠或者凸起等障碍物时，尤其是巡检机器人的轮子需要经过的地方出现障碍物时，可能会使巡检机器人掉入沟渠或者被凸起挡住，使得巡检工作无法正常进行。
发明内容
基于此，有必要针对现有的巡检机器人缺少探沟技术的问题，提供一种用于变电站巡检的探沟装置。
本发明提供了一种用于变电站巡检的探沟装置，包括：
行走组件；
测距装置，所述测距装置设置在所述行走组件上，且所述测距装置发出的激光与所述行走组件所在的水平面的夹角为锐角；
控制组件，所述控制组件分别与所述行走组件和所述测距装置电连接，所述控制组件用于接收、处理所述测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，所述控制组件还用于基于地形曲线数据控制所述行走组件运动。
上述用于变电站巡检的探沟装置，控制组件根据接收到的数据绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，并用于控制行走组件的运动，从而可以提前检测出前方影响整体装置行驶的沟道、孔洞等障碍，进而保证整体装置在运动的时候实现避障，确保整体装置的的安全运行。
在其中一个实施例中，所述行走组件包括本体和行走轮，所述测距装置设置在所述本体的上方，所述行走轮设置在所述本体的下方。
在其中一个实施例中，所述行走轮包括履带式行走轮或轮式行走轮。
在其中一个实施例中，所述控制组件包括设置在所述本体上的工控机和控制器，所述工控机用于接收、处理所述测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，同时分析地形曲线数据并将分析结果转化为动作指令发送给所述控制器，所述控制器根据所述动作指令控制所述行走组件运动。
在其中一个实施例中，还包括雷达，所述雷达固定在所述本体上，且所述雷达与所述控制器连接。
在其中一个实施例中，所述雷达包括超声波雷达。
在其中一个实施例中，所述测距装置包括激光测距仪，所述激光测距仪安装在所述本体上。
在其中一个实施例中，所述测距装置还包括旋转件，所述激光测距仪通过所述旋转件安装在所述本体上。
在其中一个实施例中，还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接。
在其中一个实施例中，还包括防尘盖，所述防尘盖可拆卸地安装在所述测距装置上。
在其中一个实施例中，本申请的探沟装置还包括微气象采集模块，该微气象采集模块与控制器连接，其中，微气象采集模块又包含风速传感器、风向传感器、大气压传感器、雨量传感器，风速传感器、风向传感器、大气压传感器、雨量传感器分别探测外界风速、风向、大气压、余雨量的大小并转化为变化的电信号进而传递至与之连接的控制器，控制器将接受的信号通过通讯模块传输至远端后台。其中，对于风速传感器测得的风速值、雨量传感器测得的雨量值，与预设有风速、雨量阈值的比较电路进行比较，当达到或超过阈值时，控制器输出告警信号触发报警器发出警报信号，同时控制器控制行走轮返回。在整个工作过程中，探沟装置会实时监控微气象采集模块的各个传感器状态，当出现任何异常时，探沟装置和后台都会产生告警，并给出提示。
在其中一个实施例中，本申请的探沟装置还包括视觉采集模块，该视觉采集模块采用双目深度相机采集外界环境信息，不仅能感知距离信息，还能通过成像来判断障碍物属性，双目深度相机将采集到的图像传递至控制器，控制器对采集到两个图像进行拼接，将拼接后的衬砌图像和热辐射图像经由传输模块压缩加密后传输至后台，后台通过高性能处理计算机系统，由高速存储磁盘存储图像数据，并按图像分析识别标准完成环境识别。
在其中一个实施例中，本申请的探沟装置还包括防护组件，该防护组件为在本体的保护外壳上缠绕有一层凸出的防撞条，在紧急失控状态下，探沟装置与外界发生碰撞后起到防护作用。进一步地，防撞条外包裹一安全气囊，安全气囊内设置有与控制器连接的加速度传感器，控制器对这些加速度信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞)，则控制器向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋，进一步起到防护作用。
在其中一个实施例中，上述防护组件还包含有防撞杆，防撞杆设置在本体上，该防撞杆为塑料杆，塑料杆上装有软质套管，软质套管内部设置有压缩弹簧。防撞杆上的软质套管提供缓冲，防撞杆第一时间接触障碍防止本体受损；压缩弹簧同样提供可靠缓冲，使得撞击力锐减，有效防护。
在其中一个实施例中，本申请的探沟装置还包括摄像机和补光灯，该摄像机和补光灯都安装在本体上，摄像机包含平行设置的可见光摄像机和红外摄像机；补光灯包含白光补光灯和红外补光灯，摄像机上还设置有用于感应环境光的环境光感应传感器；白光补光灯和红外补光灯通过电源控制器控制。本实施例中，通过可见光摄像机和红外摄像机实现不同光感环境的精准视频采集，通过白光补光灯和红外补光灯来进一步保证采集效果，因此，可以让本发明的探沟装置全天(无论白天还是晚上)均可进行巡检；为了达到雨天等巡检效果，可以在摄像机镜头上设置防水膜以及设计类似雨刮器的清扫结构，这样巡检的时机可以非常广泛。
在其中一个实施例中，本申请的探沟装置还包括设置在本体上的光伏板，对应的，本体内设置有有蓄电池和充放电控制器，光伏板上还设有与充放电控制器连接的发光模块和感光模块，发光模块设在钢化玻璃的下表面，感光模块设在钢化玻璃的上表面的上方，感光模块和发光模块对应设置，充放电控制器还连接有报警装置；钢化玻璃下表面均布用于发电的光伏电池。本实施例对光伏板进行了改进，光伏板可以让整个探沟装置利用太阳能充电，非常适合其户外工作的特点；钢化玻璃能够可靠的保护光伏电池；发光模块发出光线透过钢化玻璃后通过感光模块感知，如果由于钢化玻璃污染光通量太小则报警，此时就需要清理钢化玻璃，这样保证了光伏板的发电效果。
在其中一个实施例中，本申请中的行走轮3为四个，四个行走轮3均设置在本体的下方，其中四个行走轮分别为前边的两个前车轮和后边的两个后车轮，每个车轮独立转动，并且每个车轮连接转向机构，还包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴通过传动机构连接车轮；本实施例的车轮行走结构使得每个车轮都具备转向和转动能力，类似于四驱系统，因此可以有非常好的通过能力；本实施例还包含用于导航的导航组件导航组件包括：GPS定位模块和CORS定位模块，GPS定位模块和CORS定位模块分别连接控制器。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的用于变电站巡检的探沟装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1所示，本发明一实施例中，提供了一种用于变电站巡检的探沟装置，包括：行走组件、测距装置2以及控制组件，其中，测距装置2设置在行走组件上，且测距装置2发出的激光与行走组件所在的水平面的夹角为锐角，控制组件分别与行走组件和测距装置2电连接，控制组件用于接收、处理测距装置2获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，控制组件还用于基于地形曲线数据控制行走组件运动。
具体地，如图1所示，上述行走组件包括本体1和行走轮3，该行走轮3包括履带式行走轮或轮式行走轮，测距装置2设置在本体1的上方，行走轮3设置在本体1的下方；
控制组件包括设置在本体1上的工控机和控制器(图中未指示)，其中，工控机用于接收、处理测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，同时分析地形曲线数据并将分析结果转化为动作指令发送给控制器，控制器根据动作指令控制行走组件运动。
采用上述技术方案，工控机根据测距装置2测量的数据绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，同时分析地形曲线数据并将分析结果转化为动作指令发送给控制器，控制器再根据动作指令控制行走轮3，使得整体装置在运行的时候，可以提前检测出前方影响行驶的沟道、孔洞等障碍，进而保证整体装置在运动的时候实现避障，确保整体装置的的安全运行。
在一些实施例中，本申请中的行走轮3为四个，四个行走轮3均设置在本体的下方，其中四个行走轮分别为前边的两个前车轮和后边的两个后车轮，每个车轮独立转动，并且每个车轮连接转向机构，还包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴通过传动机构连接车轮；本实施例的车轮行走结构使得每个车轮都具备转向和转动能力，类似于四驱系统，因此可以有非常好的通过能力；本实施例还包含用于导航的导航组件导航组件包括：GPS定位模块和CORS定位模块，GPS定位模块和CORS定位模块分别连接控制器。
在一些实施例中，为了方便检测整体装置在运行时，两个行走轮3之间前方的地形，本申请还包括雷达，例如，超声波雷达，该雷达安装在本体1上，且雷达位于两个行走轮3的前进方向之间，同时雷达与控制器连接。当雷达探测处两个行走轮3之间的前进方向出现孔洞、沟道时，雷达将探测到的数据发送给控制器，控制器控制行走轮3改变运行方向。
在一些实施例中，本申请中的测距装置包括激光测距仪，激光测距仪安装在本体上。
具体地，本申请包括两个激光测距仪，两个激光测距仪分别安装在本体1上，且两个激光测距仪对应位于两个行走轮3的正上方，其测量的位置为轮胎正前方即将轧过的路面，两侧轮胎中间的孔洞、沟道不影响整体装置的正常行驶。
在一些实施例中，为了方便调节激光测距仪发出的激光与水平面之间的角度，本申请中的测距装置还包括旋转件，激光测距仪通过旋转件安装在本体上。
具体地，该旋转件可以为万向节，万向节固定在本体上，激光测距仪安装在万向节上即可。
在一些实施例中，为了避免整体装置在运行时，出现故障后无人发现，本申请中的探沟装置还包括报警器，该报警器与控制器连接。当整体装置在运行中，突然停止无法行走时，控制器控制报警器发出报警声，以提示工作人员。
在一些实施例中，为了避免整体装置在不适用时，灰尘或其他杂物掉落在测距装置上，本申请中的探沟装置还包括防尘盖，该防尘盖可拆卸地安装在测距装置上。
具体地，该防尘盖套设在激光测距仪上，当整体装置在不使用的时候，将防尘盖套在激光测距仪上即可，当整体装置需要使用的时候，将防尘盖从激光测距仪上拿下来即可。
在一些实施例中，本申请的探沟装置还包括微气象采集模块，该微气象采集模块与控制器连接，其中，微气象采集模块又包含风速传感器、风向传感器、大气压传感器、雨量传感器，风速传感器、风向传感器、大气压传感器、雨量传感器分别探测外界风速、风向、大气压、余雨量的大小并转化为变化的电信号进而传递至与之连接的控制器，控制器将接受的信号通过通讯模块传输至远端后台。其中，对于风速传感器测得的风速值、雨量传感器测得的雨量值，与预设有风速、雨量阈值的比较电路进行比较，当达到或超过阈值时，控制器输出告警信号触发报警器发出警报信号，同时控制器控制行走轮返回。在整个工作过程中，探沟装置会实时监控微气象采集模块的各个传感器状态，当出现任何异常时，探沟装置和后台都会产生告警，并给出提示。
在一些实施例中，本申请的探沟装置还包括视觉采集模块，该视觉采集模块采用双目深度相机采集外界环境信息，不仅能感知距离信息，还能通过成像来判断障碍物属性，双目深度相机将采集到的图像传递至控制器，控制器对采集到两个图像进行拼接，将拼接后的衬砌图像和热辐射图像经由传输模块压缩加密后传输至后台，后台通过高性能处理计算机系统，由高速存储磁盘存储图像数据，并按图像分析识别标准完成环境识别。
在一些实施例中，本申请的探沟装置还包括防护组件，该防护组件为在本体的保护外壳上缠绕有一层凸出的防撞条，在紧急失控状态下，探沟装置与外界发生碰撞后起到防护作用。进一步地，防撞条外包裹一安全气囊，安全气囊内设置有与控制器连接的加速度传感器，控制器对这些加速度信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞)，则控制器向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生N2或将储气罐中压缩氮气释放出来充满碰撞气袋，进一步起到防护作用。
进一步地，上述防护组件还包含有防撞杆，防撞杆设置在本体上，该防撞杆为塑料杆，塑料杆上装有软质套管，软质套管内部设置有压缩弹簧。防撞杆上的软质套管提供缓冲，防撞杆第一时间接触障碍防止本体受损；压缩弹簧同样提供可靠缓冲，使得撞击力锐减，有效防护。
在一些实施例中，本申请的探沟装置还包括摄像机和补光灯，该摄像机和补光灯都安装在本体上，摄像机包含平行设置的可见光摄像机和红外摄像机；补光灯包含白光补光灯和红外补光灯，摄像机上还设置有用于感应环境光的环境光感应传感器；白光补光灯和红外补光灯通过电源控制器控制。本实施例中，通过可见光摄像机和红外摄像机实现不同光感环境的精准视频采集，通过白光补光灯和红外补光灯来进一步保证采集效果，因此，可以让本发明的探沟装置全天(无论白天还是晚上)均可进行巡检；为了达到雨天等巡检效果，可以在摄像机镜头上设置防水膜以及设计类似雨刮器的清扫结构，这样巡检的时机可以非常广泛。
在一些实施例中，本申请的探沟装置还包括设置在本体上的光伏板，对应的，本体内设置有有蓄电池和充放电控制器，光伏板上还设有与充放电控制器连接的发光模块和感光模块，发光模块设在钢化玻璃的下表面，感光模块设在钢化玻璃的上表面的上方，感光模块和发光模块对应设置，充放电控制器还连接有报警装置；钢化玻璃下表面均布用于发电的光伏电池。本实施例对光伏板进行了改进，光伏板可以让整个探沟装置利用太阳能充电，非常适合其户外工作的特点；钢化玻璃能够可靠的保护光伏电池；发光模块发出光线透过钢化玻璃后通过感光模块感知，如果由于钢化玻璃污染光通量太小则报警，此时就需要清理钢化玻璃，这样保证了光伏板的发电效果。
本申请中的探沟装置还可以根据变电站各分区域内的设备及分区域自身可燃物的燃烧特性，选择相应的探测装置、消防装置进行组合，并分布在变电站各分区域内；分区域内的探测装置对各分区域内的温度、气体浓度、烟雾浓度进行探测，并将探测结果发送至火灾报警控制装置；火灾报警控制装置接收到探测装置的探测结果后，判断探测装置的探测结果是否达到报警值，若达到报警值，则发出报警信号，同时对达到报警值的探测结果进行编址，确定发出该探测结果的探测装置所在分区域；分区域内的消防装置根据各分区域内的着火情况进行消防灭火，当消防装置执行消防动作时，向火灾报警控制装置发送报警信号；火灾报警控制装置接收到消防装置的报警信号后，发出报警信号，同时对消防装置的报警信号进行编址，确定发出该报警信号的消防装置所在分区域；视频装置作为探测和消防的辅助手段，用于采集监控区域的可见光图像，起到监控变电站的分区域的作用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，包括：
行走组件；
测距装置，所述测距装置设置在所述行走组件上，且所述测距装置发出的激光与所述行走组件所在的水平面的夹角为锐角；
控制组件，所述控制组件分别与所述行走组件和所述测距装置电连接，所述控制组件用于接收、处理所述测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，所述控制组件还用于基于地形曲线数据控制所述行走组件运动。
2.根据权利要1所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述行走组件包括本体和行走轮，所述测距装置设置在所述本体的上方，所述行走轮设置在所述本体的下方。
3.根据权利要2所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述行走轮包括履带式行走轮或轮式行走轮。
4.根据权利要求2所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述控制组件包括设置在所述本体上的工控机和控制器，所述工控机用于接收、处理所述测距装置获取的数据，并绘制探沟装置前方水平面的地形曲线，同时分析地形曲线数据并将分析结果转化为动作指令发送给所述控制器，所述控制器根据所述动作指令控制所述行走组件运动。
5.根据权利要求4所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，还包括雷达，所述雷达固定在所述本体上，且所述雷达与所述控制器连接。
6.根据权利要求5所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述雷达包括超声波雷达。
7.根据权利要求2所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述测距装置包括激光测距仪，所述激光测距仪安装在所述本体上。
8.根据权利要求2所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，所述测距装置还包括旋转件，所述激光测距仪通过所述旋转件安装在所述本体上。
9.根据权利要求2-8任意一项所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的用于变电站巡检的探沟装置，其特征在于，还包括防尘盖，所述防尘盖可拆卸地安装在所述测距装置上。
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