CN114132190A - 用于对巡检车进行充电的系统、方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对巡检车进行充电的充电系统、巡检系统、充电方法、充电设备和计算机可读存储介质。其中所述巡检车沿轨道运行以执行巡检任务，所述充电系统包括：充电仓，其布置于靠近所述轨道并且用于对所述巡检车内的充电电池进行充电；以及控制模块，其安装于所述巡检车内并且配置用于：当需要充电时，控制所述巡检车沿轨道向所述充电仓滑动并且检测流经所述巡检车的充电电流大小，以便根据所述充电电流大小来定位所述充电仓；最终利用定位后的充电仓来对所述充电电池进行无线充电操作。本发明的充电系统通过在巡检车移动到充电仓的过程中检测巡检车的充电电流进而精确定位充电仓，从而实现了对巡检车进行充电的操作。

Description

用于对巡检车进行充电的系统、方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及牲畜养殖的监控巡检领域。更具体地，本发明涉及一种用于对巡检车进行充电的充电系统、充电方法、充电设备、巡检系统和计算机可读存储介质。

背景技术

在大规模牲畜养殖(尤其是养猪)的过程中，为了实现对牲畜状态和圈舍环境的实时监控，通常需要利用巡检机器人(例如巡检车)沿布置于牲畜圈舍周边的轨道进行滑动以便进行数据采集和监控巡检。由于巡检小车是电子设备，因此当其电量较低时需要及时地对其进行充电，以保证其可以正常地履行巡检任务。

目前，对于巡检车的充电，有些方法采用将巡检小车从轨道中取下，人工将其拿到可以进行充电的场所进行充电；还有些充电方法虽然不用将巡检车从轨道中取下，但是在充电过程中采用有线充电方式，因此仍然需要人工将充电线与巡检车进行连接，从而完成充电过程。很显然这些人工充电的方式不能实现巡检车连续工作的需求，同时也耗费人力资源，不能实现对猪舍监控的自动化和智能化要求。

另外，还有些方法虽然可以实现对巡检车的自动充电，但是这些方法通常采用的是将充电器固定在轨道的末端，当巡检小车滑动到轨道末端并撞击轨道末端的合页门时即认为小车已经到达充电仓的位置，从而开始进行充电。很显然，这种充电方式存在以下问题：其一，充电器安装位置比较局限，其只能固定安装于轨道端部，从而给施工带来不便或者降低了施工选择性并因此可能增大施工成本。其二，巡检车在寻找充电仓的过程中，通过多次巡检车与合页门进行机械式的碰撞，容易导致设备硬件的损坏，从而减小巡检车和充电装置的使用寿命。其三，在进行无线充电过程中，需要保证充电线圈和巡检小车精确对准，只有这样才能进行充电，因此这种充电方法增加了充电的困难性从而降低了充电的成功率。再者，由于充电仓局限安装于轨道尾部，这导致安装距离较远，所需线缆等安装材料较多，从而增加了施工的材料成本。

发明内容

为解决上述背景技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种用于对巡检车进行充电的充电系统。该充电系统通过将充电仓安装到方便施工的靠近轨道的某处，并通过在巡检车内安设用于对巡检车进行智能控制的控制模块，从而实现在巡检车电量低时控制巡检车自动寻找并匹配充电仓以完成对巡检车进行无线充电。

具体地，一方面本发明公开了一种用于对巡检车进行充电的充电系统，其中所述巡检车沿轨道运行以执行巡检任务。所述充电系统包括：充电仓，其布置于靠近所述轨道并且用于对所述巡检车内的充电电池进行充电；以及控制模块，其安装于所述巡检车内，并且配置用于：检测所述巡检车的当前用电状态；根据所述当前用电状态确定所述巡检车是否需要充电；响应于需要充电，控制所述巡检车沿轨道向所述充电仓滑动并且检测流经所述巡检车的充电电流大小，以便根据所述充电电流大小来定位所述充电仓；利用定位后的充电仓来对所述充电电池进行无线充电操作。

在一个实施例中，所述充电仓布置于所述轨道的上方位置，并且与所述巡检车保持水平状态。

在另一个实施例中，所述充电仓布置成与所述巡检车的垂直间隙为2～5厘米。

在又一个实施例中，在所述控制模块内存储有所述充电仓的位置信息，以便根据所述充电电流大小和所述位置信息来控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓。

另一方面，本发明还公开了一种巡检系统。该巡检系统包括：巡检车，其配置用于执行巡检任务；所述巡检系统还包括上述的充电系统，其配置用于对所述巡检车进行无线充电；以及后台服务器，其配置用于与所述巡检车进行通信，以便对其进行控制和管理。

又一方面，本发明还公开了一种利用上述的充电系统对巡检车进行充电的充电方法。该充电方法包括：检测所述巡检车的当前用电状态；根据所述当前用电状态确定所述巡检车是否需要充电；响应于需要充电，控制所述巡检车沿轨道向所述充电仓滑动；检测流经所述巡检车的充电电流大小以定位所述充电仓；以及利用定位后的充电仓来对所述巡检车进行无线充电操作。

在一个实施例中，在所述巡检车内存储有所述充电仓的位置信息，以便根据所述充电电流大小和所述位置信息控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓。

在另一个实施例中，所述充电仓的位置信息包括开始位置和终止位置，并且所述根据所述充电电流大小和所述位置信息控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓的过程包括：控制所述巡检车滑动到所述开始位置；以及以间歇移动的方式控制所述巡检车向终止位置滑动，以便在所述巡检车移动过程中定位所述充电仓。

另一方面，本发明还公开了一种用于对巡检车进行充电的充电设备。该设备包括：处理器；以及存储器，其存储用于对巡检车进行充电的程序指令，当所述程序指令由所述处理器来执行时，使得实现前述的充电方法。

又一方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其包括用于对巡检车进行充电的计算机程序指令，当所述计算机程序指令由一个或多个处理器来执行时，实现前述的充电方法。

基于上述的实施例可以看出，由于本发明的充电系统和充电方法在对巡检车进行智能充电的过程中，采取了将充电仓的位置信息存储于控制模块中，并且通过对巡检车的充电电流进行检测来定位充电仓，从而使得巡检车可以更加快捷精准地寻找到充电仓。因此相对于传统充电方式，本发明的充电系统和充电方法的充电成功率更高。进一步地，本发明的充电系统由于充电仓的安装位置灵活，从而克服了传统充电方式浪费施工成本的问题。另外，本发明的充电系统和充电方法还克服了传统充电方式中巡检车通过撞击的方式来寻找充电仓的弊端，从而增加了巡检车的使用寿命。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，可以更好地理解本发明的上述特征，并且其众多目的、特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。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，还可根据这些附图获得其他的附图，其中:

图1是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电系统的组成原理框图；

图2是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电方法的流程图；

图3是示出根据本发明实施例的对充电仓进行定位的原理图；以及

图4是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电设备的系统示意框图。

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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电系统100的组成原理框图。为了便于理解本发明的方案，图1中以养猪过程中对猪舍进行巡检为例来对本发明的充电系统100进行原理和功能的描述。基于此，图1中还绘出了猪舍140以及沿猪舍周边布置的轨道130，其中巡检车120可以在轨道130上滑动以便遍历猪舍，从而对猪及猪舍进行数据采集和监控。

如图1所示，本发明的充电系统100可以包括充电仓110和巡检车120。进一步地，所述巡检车120可以包括控制模块121和充电电池122。另外，在巡检车上还可以安装有温湿度传感器、气体传感器、红外摄像头、鱼眼摄像头、扬声器和信号指示灯等多种设备，这些设备协同工作以完成巡检车对猪舍进行巡检的任务。为了使得以上的多种电子设备和巡检车能够正常运行，本发明在巡检车内安装有大容量充电电池，以便对上述电子设备和巡检车进行供电。

基于此，当充电电池电量较低时，本发明利用充电仓对巡检车内的充电电池进行充电，其中，所述充电仓可以安装于轨道的上方，并且满足方便工人施工的任何位置。例如，所述充电仓可以安装于靠近市电配电箱的位置，以方便充电仓连接市电，同时也减小了线缆的布放长度，节约了材料成本。在安装充电仓时，应使得其与巡检车保持水平状态，并且保证充电仓与巡检车的垂直间隙较小，以满足充电仓对巡检车进行无线充电的距离要求。优选地，该垂直间隙例如可以为2～5厘米。

在一个实施例中，在巡检车内还可以安装有控制模块，该控制模块可以包括CPU，其可以是通用CPU、专用CPU或者其他信息处理以及程序运行的执行单元。另外，该控制模块还可以包括存储器，其可以配置用于存储各类数据，例如可以存储充电仓的位置信息，该位置信息可以进一步包括开始位置和终止位置，以便控制模块可以利用这些位置信息来对充电仓进行定位。下面简要描述控制模块的功能。

本发明的巡检车的控制模块负责实时检测巡检车的充电电池的电量，当检测到巡检车的充电电池电量低于某个阈值时，确定巡检车需要充电。进一步地，控制模块根据其内存储的充电仓的位置信息控制巡检车沿轨道向充电仓滑动。当巡检车到达充电仓位置附近时，控制模块检测流经巡检车的充电电流大小，以便根据充电电流大小来定位充电仓。最终，控制模块控制经过定位后的充电仓来对充电电池进行无线充电操作。在充电过程中，控制模块实时监测充电电池电量的大小，当充电电池电量已满后，控制巡检车离开充电仓的位置从而完成充电操作。

图2是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电方法200的流程图。

如图2所示，本发明还公开了一种利用上述的充电系统对巡检车进行充电的充电方法200。该方法200流程开始于步骤S201，在该步骤处，巡检车的控制模块检测巡检车的当前用电状态。接着，方法200执行步骤S202。在此步骤处，根据步骤S201所检测的当前用电状态确定所述巡检车是否需要充电。具体地，控制模块可以设置一个阈值，例如该阈值可以是15％，当巡检车的电量低于15％时，则判定巡检车需要进行充电。在执行完步骤S202后，方法200的流程前进到步骤S203，在该步骤处，响应于需要充电，控制模块控制巡检车沿轨道向充电仓滑动。具体地，控制模块可以在其内存中预置充电仓的位置，从而通过程序控制巡检车向预置位置移动。在巡检车滑向充电仓的过程中，方法200执行步骤S204，在此步骤处，控制模块检测流经巡检车的充电电流大小以定位所述充电仓。

为了实现对巡检车的自动智能充电并且不影响其滑行，本发明采用了非接触的无线充电的方式。因此当巡检车移动到充电仓附近时，由于电磁感应，流经充电仓的变化的电流使得充电仓的线圈产生变化的磁场，进一步地，该变化的磁场与巡检车内的感应线圈进行耦合，进而在感应线圈中产生充电电流。当控制模块检测到该充电电流大于某预设的阈值时，则控制停止巡检车移动，表明此刻巡检车已经对准充电仓，从而完成了对充电仓的定位。当充电仓定位完成后，方法200的流程终止与步骤S205，在此步骤处，系统利用定位后的充电仓来对巡检车进行无线充电操作，并且在充电过程中，控制模块实时监测充电电池电量的大小，当充电电池电量已满后，控制巡检车离开充电仓从而完成充电操作。

图3是示出根据本发明实施例的对充电仓进行定位的原理图300。需要说明的是，图3中包括了(A)、(B)和(C)三幅图，其中图3(A)示出了充电仓在轨道上的安装位置；图3(B)示出了在控制模块内设置充电仓位置的设置界面；图3(C)示出了充电仓定位成功并且开始充电的显示界面。

如图3(A)所示，当控制模块检测到巡检车电量低而需要对其进行充电时，控制模块需要控制巡检车302及时快速地滑动到充电仓301所在的位置。为此，本发明在轨道303的相应位置标注了标记，例如图3(A)中所示，充电仓301通过支架被安装于轨道上的标记“24”和“25”中间的位置。与之对应地，所述控制模块内存储有充电仓的上述位置信息，其中“24”作为开始位置，而“25”则作为终止位置，以便根据充电电流大小和位置信息来控制巡检车靠近并定位充电仓。具体地，在图3(B)中显示了在控制模块的“RFID位置”处设置了开始位置“24”和终止位置“25”；另外，在控制模块的“位置”处设置了“中间”选项，以表明充电仓的位置是在轨道上的标记“24”和“25”中间的位置。下面简要描述对充电仓进行定位的过程。

首先，控制模块根据其内存储的开始位置信息“24”，控制巡检车滑向轨道标记“24”的位置。当到达“24”位置时，控制模块以间歇移动的方式控制巡检车向终止位置“25”缓慢滑动，具体地，间隙移动的方式例如可以是“一走一停”的方式向前移动。在此过程中，控制模块检测巡检车的充电电流。由于此时巡检车已经接近充电仓，因此在电磁感应的作用下，控制模块可以检测到充电电流，并且随着巡检车缓慢的滑动，充电电流将逐渐增大，当该充电电流值大于某个阈值时，则认为此时巡检车已经与充电仓对准，从而最终完成了对充电仓的精准定位。在对充电仓的定位完成后，充电仓即可对巡检车内的充电电池进行充电操作，与此对应地，图3(C)中显示了充电状态为“充电成功”，并且充电电流值达到“4.65A”。上述这些信息可以通过屏幕显示给用户。

在一个实施例中，本发明还公开了一种用于对巡检车进行充电的充电设备。该充电设备可以包括：处理器和存储器，其中存储器存储用于对巡检车进行充电的程序指令，当所述程序指令由处理器来执行时，使得所述充电设备完成对巡检车的充电任务。下面针对该充电设备进行详细地描述。

图4是示出根据本发明实施例的用于对巡检车进行充电的充电设备的系统400示意框图。为了更好地展示本发明的充电设备401的工作环境，图4中的系统400还可以包括外围设备和外部网络，其中充电设备401用于当巡检车电量低时对巡检车进行充电。

如图4中所示，本发明的用于对巡检车进行充电的充电设备401可以包括CPU4011，其可以是通用CPU、专用CPU或者其他信息处理以及程序运行的执行单元。进一步，充电设备401还可以包括大容量存储器4012和只读存储器ROM4013，其中大容量存储器可以配置用于存储各类数据。在本发明中，上述数据可以包括本发明使用到的各种程序和算法以及相关数据等。另外，ROM可以配置成存储对充电设备进行加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统所需的数据。

进一步，充电设备401还可以包括其他的硬件平台或组件，例如图4中示出的张量处理单元(“TPU”)4014、图形处理单元(“GPU”)4015、现场可编程门阵列(“FPGA”)4016和机器学习单元(“MLU”)4017。可以理解的是，尽管在用于对巡检车进行充电的充电设备401中示出了多种硬件平台或组件，但这里仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要增加或移除相应的硬件。例如，用于对巡检车进行充电的充电设备401可以仅包括CPU作为公知硬件平台和另一硬件平台作为本发明的充电硬件平台。

本发明的用于对巡检车进行充电的充电设备401还可以包括通信接口4018，从而可以通过该通信接口连接到局域网/无线局域网(LAN/WLAN)405，进而可以通过LAN/WLAN连接到本地服务器406或连接到因特网(“Internet”)407。替代地或附加地，本发明的充电设备还可以通过通信接口基于无线通信技术直接连接到因特网或蜂窝网络，例如基于第三代(“3G”)、第四代(“4G”)或第5代(“5G”)的无线通信技术。在一些应用场景中，本发明的充电设备还可以根据需要访问外部网络的服务器408以及可能的数据库409，以便获得各种已知的数据或接收外部网络服务器的各种指令，并且可以远程地存储充电过程中的各种数据，从而可以更好地控制充电过程。

进一步地，充电设备的外围设备可以包括显示装置402、输入装置403以及数据传输接口404。在一个实施例中，显示装置402可以例如包括一个或多个扬声器和/或一个或多个视觉显示器，其配置用于对本发明的充电设备的运算过程或者最终结果进行语音提示和/或图像视频显示，例如在显示器上显示充电百分比以及对充电完成进行语音提醒等。输入装置可以包括例如键盘、鼠标、麦克风和摄像头，或其他输入按钮或控件，其配置用于接收采集数据的输入或用户指令。

数据传输接口可以包括例如串行接口、并行接口或通用串行总线接口(“USB”)、小型计算机系统接口(“SCSI”)、串行ATA、火线(“FireWire”)、PCI Express和高清多媒体接口(“HDMI”)等，其配置用于与其他设备或系统进行数据传输和交互。本发明的充电设备的上述CPU、大容量存储器、只读存储器ROM、TPU、GPU、FPGA、MLU和通信接口可以通过总线4019相互连接，并且通过该总线与外围设备实现数据交互。在一个实施例中，通过该总线，CPU可以控制充电设备401中的其他硬件组件及其外围设备。

在另一个实施例中，本发明还公开了一种巡检系统。该巡检系统可以包括巡检车，其配置用于执行巡检任务。例如，该巡检车可以配置有摄像头、传感器和指示灯，并且巡检车可以在后台服务器的控制下滑行于轨道之上，从而可以用于在牲畜养殖的过程中执行巡检任务。进一步地，所述巡检系统还可以包括前述的充电系统，其配置用于对巡检车进行无线充电，具体的关于充电系统的细节详见图1中对其的描述，此处不再赘述。另外，所述巡检系统还可以包括后台服务器，其配置用于与巡检车进行双向通信，以便对其进行控制和管理。优选地，后台服务器与巡检车之间的通信可以采用无线通信技术，例如基于第三代(“3G”)、第四代(“4G”)或第5代(“5G”)的无线通信技术。

在又一个实施例中，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其包括用于对巡检车进行充电的计算机程序指令，当所述计算机程序指令由一个或多个处理器来执行时，使得其实现前述的对巡检车进行充电的充电方法。

基于上文的描述，可以理解的是本发明的对巡检车进行充电的充电系统较好地克服了现有技术中不能对充电仓进行精准定位的问题。进一步地，该充电系统的充电仓安装位置灵活，从而方便了工人施工并节省了施工成本。另外，本发明的充电系统由于避免了传统方式中通过撞击的方式来寻找充电仓，从而降低了巡检车的损坏率，使得其维护成本大大减少。

应当理解，当本发明的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于对巡检车进行充电的充电系统，其中所述巡检车沿轨道运行以执行巡检任务，所述充电系统包括：

充电仓，其布置于靠近所述轨道并且用于对所述巡检车内的充电电池进行充电；以及

控制模块，其安装于所述巡检车内，并且配置用于：

检测所述巡检车的当前用电状态；

根据所述当前用电状态确定所述巡检车是否需要充电；

响应于需要充电，控制所述巡检车沿轨道向所述充电仓滑动并且检测流经所述巡检车的充电电流大小，以便根据所述充电电流大小来定位所述充电仓；

利用定位后的充电仓来对所述充电电池进行无线充电操作。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述充电仓布置于所述轨道的上方位置，并且与所述巡检车保持水平状态。

3.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述充电仓布置成与所述巡检车的垂直间隙为2～5厘米。

4.根据权利要求3所述的充电系统，其中在所述控制模块内存储有所述充电仓的位置信息，以便根据所述充电电流大小和所述位置信息来控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓。

5.一种巡检系统，包括：

巡检车，其配置用于执行巡检任务；

根据权利要求1-4所述的充电系统，其配置用于对所述巡检车进行无线充电；以及

后台服务器，其配置用于与所述巡检车进行通信，以便对其进行控制和管理。

6.一种利用权利要求1-4所述的充电系统对巡检车进行充电的充电方法，包括：

检测所述巡检车的当前用电状态；

根据所述当前用电状态确定所述巡检车是否需要充电；

响应于需要充电，控制所述巡检车沿轨道向所述充电仓滑动；

检测流经所述巡检车的充电电流大小以定位所述充电仓；以及

利用定位后的充电仓来对所述巡检车进行无线充电操作。

7.根据权利要求6所述的充电方法，其中在所述巡检车内存储有所述充电仓的位置信息，以便根据所述充电电流大小和所述位置信息控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓。

8.根据权利要求7所述的充电方法，其中所述充电仓的位置信息包括开始位置和终止位置，并且所述根据所述充电电流大小和所述位置信息控制所述巡检车靠近并定位所述充电仓的过程包括：

控制所述巡检车滑动到所述开始位置；以及

以间歇移动的方式控制所述巡检车向终止位置滑动，以便在所述巡检车移动过程中定位所述充电仓。

9.一种用于对巡检车进行充电的充电设备，包括：

处理器；以及

存储器，其存储用于对巡检车进行充电的程序指令，当所述程序指令由所述处理器来执行时，使得实现根据权利要求6-8的任意一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其包括用于对巡检车进行充电的计算机程序指令，当所述计算机程序指令由一个或多个处理器来执行时，实现根据权利要求6-8中的任意一项所述的方法。

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