CN112286195A - 一种用于变电站的磁导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于变电站的磁导航系统，包括巡检机器人、磁条轨道和中控站，磁条轨道铺设在变电站监测点附近；中控站与巡检机器人无线连接；巡检机器人包括采集模块、分析模块、定位模块和发送模块；巡检机器人的底盘为长方体；采集模块包括摄像头、接收器和磁感应器；磁感应器的数量为四个，分别设置在巡检机器人底盘的四个边角处；巡检机器人还设置有距离传感器。根据不同方位的磁感应器是否探测到磁条的情况进行分析和执行，实时解决巡检机器人脱轨或即将脱轨的情况，无需运维人员手动进行重启，提高复位效率，没有复位真空期，提高了变电站监测的安全。
Description
技术领域
本发明涉及变电站监测技术领域，尤其涉及一种用于变电站的磁导航系统及防脱轨的方法。
背景技术
变电站人员巡检成本高，目前逐步实现无人值守，变电站巡检机器人在电力系统中得到了越来越广泛的应用，其中用于无人值守变电站巡检机器人对高压设备检测的关键技术之一是给变电站巡检机器人的运动控制系统提供连续、实时、精确的导航信息，使其沿预定的路径行驶并完成检测任务。参考CN204178239U公开了一种变电站巡检机器人导航装置，采用多个磁传感器与两条磁条配合工作的方式进行导航，降低了机器人在工作中脱轨的情况。CN103676953B公开了一种变电站巡检机器人磁导航脱轨自动恢复方法，令机器人自动进行调整方向，保障了变电站巡检机器人与变电站设备的安全。但是判断精度以及轨道恢复效率较低，不能应对一些复杂的情况，如果全部磁传感器都没在磁条上则需要向运维人员警报并停止工作，由运维人员手动校正，期间会有监测的真空期，不能保障对变电站的实时监控。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于变电站的磁导航系统及防脱轨的方法，通过分析模块和定位模块同时对巡检机器人当前位置及调整方向做出合理的判断，即使脱轨也无需人工进行手动扶正。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于变电站的磁导航系统，包括巡检机器人、磁条轨道和中控站，所述磁条轨道铺设在变电站监测点附近；所述中控站与所述巡检机器人无线连接；所述巡检机器人包括采集模块、分析模块、定位模块和发送模块；所述分析模块与所述采集模块和发送模块连接，所述采集模块与所述发送模块连接，所述发送模块还与所述定位模块和中控站连接；所述巡检机器人的底盘为长方体；所述采集模块包括摄像头、接收器和磁感应器；所述磁感应器的数量为四个，分别设置在所述巡检机器人底盘的四个边角处；所述巡检机器人还设置有距离传感器。
可选的，在所述变电站监测点靠近所述磁条轨道的地方对应设置有RFID标签，所述巡检机器人上设置有RFID阅读器。
本发明还公开了一种用于磁导航系统的防脱轨方法，包括步骤：
巡检机器人位于磁轨道并处于工作状态时自动开启分析模块和定位模块；
当巡检机器人的任意一个磁感应器未探测到磁条时，则触发分析模块；
判断什么位置的磁感应器未探测到磁条；
分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整；
直至所有的磁感应器都探测到磁条，并正常行驶。
可选的，所述判断什么位置的磁感应器未探测到磁条包括步骤：
判断左前方的磁感应器是否探测到磁条；
判断右前方的磁感应器是否探测到磁条；
判断左后方的磁感应器是否探测到磁条；
判断右后方的磁感应器是否探测到磁条。
可选的，所述分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整包括步骤：
仅判断到左前方或右后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向右前方前进的命令；
仅判断到右前方或左后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向左前方前进的命令；
仅判断到左前方和右前方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右后方或左后方后退的命令；
仅判断到左后方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方或左前方前进的命令；
仅判断到左前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或右后方后退的命令；
仅判断到右前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到左前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到右前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或右后方后退的命令；
当判断到所有的磁感应器都未探测到磁条时，沿着定位模块的运动轨迹，触发后退的命令，直至任意的两个磁感应器都探测到磁条时再重复上述步骤。
可选的，当触发多个可选命令的时候，根据定位模块的运动轨迹以及距离传感器的环境测距选择一个最优命令。
变电站巡检机器人目前采用的导航方式有GPS导航、磁导航和惯性导航等等。其中GPS导航和惯性导航由于精度差、航向不确定等不能够满足变电站巡检要求，而磁导航由于航向稳定、精度可靠得到了广泛的应用。在磁导航中，变电站巡检机器人只能够在铺设的固定磁轨道上导航，那么变电站巡检机器人放置在轨道上的时候需要把变电站巡检机器人很精确的放置在磁条上面提供一个初始位置。这样就大大的降低了变电站巡检机器人的实用性。如由于外部原因使变电站巡检机器人脱离磁轨道，那么也不能够自动寻找到轨道，并且修正好航向。对于巡检机器人全部脱离轨道的情况下只能被迫停机等待运维人员知晓并赶过来人工扶正和启动，这期间有监测真空期以及太多的不确定性，具有一定的安全隐患。
本发明的积极有益效果：
本发明的巡检机器人设置有分析模块和定位模块，分析模块预设有脱轨分析表，脱轨分析表里有各种脱轨情况的应对方法，定位模块用于记录运行轨迹，便于复位；根据不同方位的磁感应器是否探测到磁条的情况进行分析和执行，实时解决巡检机器人脱轨或即将脱轨的情况，无需运维人员手动进行重启，提高复位效率，没有复位真空期，提高了变电站监测的安全；发送模块用于向所述中控站发送监测点设备数据、环境数据以及位置数据，使得中控站能获得巡检机器人的运行轨道和当前位置，也为巡检机器人脱轨调整方向提高了精度。
附图说明
图1是本发明的实施例1提供的一种用于变电站的磁导航系统的结构框架示意图；
图2是本发明的实施例2提供的一种用于变电站的磁导航系统的防脱轨方法示意图。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种用于变电站的磁导航系统，包括巡检机器人、磁条轨道和中控站，所述磁条轨道铺设在变电站监测点附近；所述中控站与所述巡检机器人无线连接；所述巡检机器人包括采集模块、分析模块、定位模块和发送模块；所述分析模块与所述采集模块和发送模块连接，所述采集模块与所述发送模块连接，所述发送模块还与所述定位模块和中控站连接；所述巡检机器人的底盘为长方体；所述采集模块包括摄像头、接收器和磁感应器；所述磁感应器的数量为四个，分别设置在所述巡检机器人底盘的四个边角处；所述巡检机器人还设置有距离传感器。
磁条轨道一般由永磁体构成，铺设在预设的巡检路线上用于引导巡检机器人前行或后退，一般为首尾闭合的轨道，以便间隔性的进行重复巡检；采集模块的主要作用为获取信息，如摄像头是为了获取变电站监测点设备的状态信息、周围的环境信息等，接收器是为了接收中控站发送来的指令信息，磁感应器是为了感知磁条轨道产生的磁场信息等。距离传感器分布在长方形底盘的巡检机器人的四个边角处，并互相对称分布，磁条轨道设有两条互相平行的磁条，分别对应着机器人左右两侧的磁感应器；分析模块预设有脱轨分析表，脱轨分析表里有各种脱轨情况的应对方法，根据不同方位的磁感应器是否探测到磁条的情况进行分析和执行，实时解决巡检机器人脱轨或即将脱轨的情况，无需运维人员手动进行重启；发送模块用于向所述中控站发送监测点设备数据、环境数据以及位置数据，而位置数据由定位模块进行获取，使得中控站能获得巡检机器人的运行轨道和当前位置，也为巡检机器人脱轨调整方向提高了精度和效率。
在所述变电站监测点靠近所述磁条轨道的地方对应设置有RFID标签，所述巡检机器人上设置有RFID阅读器。对于需要检查的停靠点设置有RFID标签，当巡检机器人运行到带有RFID标签停靠点附近时便会减速停靠，读取RFID内存储的当前设备信息并调整摄像头的高度或角度进行拍照，运行启动，直至下一个RFID标签停靠点。
实施例2
一种用于变电站的磁导航系统的防脱轨方法，包括步骤：
S1、巡检机器人位于磁轨道并处于工作状态时自动开启分析模块和定位模块；
S2、当巡检机器人的任意一个磁感应器未探测到磁条时，则触发分析模块；
S3、判断什么位置的磁感应器未探测到磁条；
S4、分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整；
S5、直至所有的磁感应器都探测到磁条，并正常行驶。
巡检机器人被放到轨道上时，磁感应器感测到磁条便自动开启分析模块和定位模块进入工作状态，如果任意一个磁感应器未探测到磁条时，则触发分析模块，分析模块根据具体什么位置的磁感应器未探测到磁条而分析和调整方向，可能会经历多次的调整方向，最终所有的磁感应器都探测到磁条，并正常行驶。
所述判断什么位置的磁感应器未探测到磁条包括步骤：
S31、判断左前方的磁感应器是否探测到磁条；
S32、判断右前方的磁感应器是否探测到磁条；
S33、判断左后方的磁感应器是否探测到磁条；
S34、判断右后方的磁感应器是否探测到磁条。
上述步骤的顺序不是固定的，可由实际情况进行调整。以巡检机器人正常工作时的俯视方向为视角分别判断左前方、右前方、左后方以及右后方的磁感应器的是否探测到磁条。
具体的，所述分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整包括步骤：
仅判断到左前方或右后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向右前方前进的命令；
仅判断到右前方或左后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向左前方前进的命令；
仅判断到左前方和右前方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右后方或左后方后退的命令；
仅判断到左后方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方或左前方前进的命令；
仅判断到左前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或右后方后退的命令；
仅判断到右前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到左前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到右前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或右后方后退的命令；
当判断到所有的磁感应器都未探测到磁条时，沿着定位模块的运动轨迹，触发后退的命令，直至任意的两个磁感应器都探测到磁条时再重复上述步骤。
由于磁条轨道设有两个磁条，分别对应的左右两侧的磁感应器，以及简化脱轨分析表，只对两两磁感应器未探测到磁条或都未探测到磁条时进行分析判断；有时可能经过外力作用或运动系统自身原因导致局部或全部脱离轨道。当触发多个可选命令的时候，根据定位模块的运动轨迹以及距离传感器的环境测距选择一个最优命令。也就是仅通过磁感应器不能有效判断方向时就需要通过定位模块记录的运行轨迹并进行复位，同时可以通过设置在巡检机器人上的距离传感器进行辅助复位，防止碰撞到环境中未知的障碍物，特别是活动物等其它可移动物；提高自身安全保障；如果所有磁感应器都未探测到磁条时，则只能通过定位模块记录的运行轨迹来进行复位，一般为后退原路返回，当返回到一定距离时，两两磁感应器会同时探测到磁条，再启动分析模块进行位置角度分析判断，使得巡检机器人回归正轨。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种用于变电站的磁导航系统，其特征在于，包括巡检机器人、磁条轨道和中控站，所述磁条轨道铺设在变电站监测点附近；所述中控站与所述巡检机器人无线连接；所述巡检机器人包括采集模块、分析模块、定位模块和发送模块；所述分析模块与所述采集模块和发送模块连接，所述采集模块与所述发送模块连接，所述发送模块还与所述定位模块和中控站连接；所述巡检机器人的底盘为长方体；所述采集模块包括摄像头、接收器和磁感应器；所述磁感应器的数量为四个，分别设置在所述巡检机器人底盘的四个边角处；所述巡检机器人还设置有距离传感器。
2.如权利要求1所述的一种用于变电站的磁导航系统，其特征在于，在所述变电站监测点靠近所述磁条轨道的地方对应设置有RFID标签，所述巡检机器人上设置有RFID阅读器。
3.一种用于如权利要求1所述的磁导航系统的防脱轨方法，其特征在于，包括步骤：
巡检机器人位于磁轨道并处于工作状态时自动开启分析模块和定位模块；
当巡检机器人的任意一个磁感应器未探测到磁条时，则触发分析模块；
判断什么位置的磁感应器未探测到磁条；
分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整；
直至所有的磁感应器都探测到磁条，并正常行驶。
4.如权利要求3所述的一种磁导航系统的防脱轨方法，其特征在于，所述判断什么位置的磁感应器未探测到磁条包括步骤：
判断左前方的磁感应器是否探测到磁条；
判断右前方的磁感应器是否探测到磁条；
判断左后方的磁感应器是否探测到磁条；
判断右后方的磁感应器是否探测到磁条。
5.如权利要求4所述的一种磁导航系统的防脱轨方法，其特征在于，所述分析巡检机器人当前所处位置，并对行进方向进行至少一次的调整包括步骤：
仅判断到左前方或右后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向右前方前进的命令；
仅判断到右前方或左后方的磁感应器未探测到磁条时，则触发向左前方前进的命令；
仅判断到左前方和右前方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右后方或左后方后退的命令；
仅判断到左后方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方或左前方前进的命令；
仅判断到左前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或右后方后退的命令；
仅判断到右前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到左前方和右后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向右前方前进或左后方后退的命令；
仅判断到右前方和左后方的磁感应器未探测到磁条时，触发向左前方前进或右后方后退的命令；
当判断到所有的磁感应器都未探测到磁条时，沿着定位模块的运动轨迹，触发后退的命令，直至任意的两个磁感应器都探测到磁条时再重复上述步骤。
6.如权利要求5所述的一种磁导航系统的防脱轨方法，其特征在于，当触发多个可选命令的时候，根据定位模块的运动轨迹以及距离传感器的环境测距选择一个最优命令。
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