CN207623749U - 一种变压器内部检测机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种变压器内部检测机器人控制系统，系统包括机器人本体控制系统、机器人远程控制端。机器人本体控制系统包括：机器人核心控制板、喷射泵、喷射泵驱动模块、电源模块、深度计、电子罗盘、WiFi通讯模块、WiFi摄像机，机器人远程控制端由无线路由器、工业PC机组成。本实用新型可有效远程控制机器人运动，实现机器人在变压器内部狭小空间观测，有助于实现油浸式变压器故障检测智能化。

Description

一种变压器内部检测机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及电网运维设备的变压器内部检测技术领域，具体的说是一种变压器内部检测机器人控制系统。

背景技术

在电力系统的运行过程中，变压器承担着电压变换、电能分配和传输的功能，在维护电力系统稳定性与可靠性上发挥着重要作用。同时，变压器故障也是整个电力系统稳定性的重要隐患。目前，常用的故障识别方法是根据故障引起的变压器内部油位、油温、溶解气体等状态量判断故障点的类型，这些方法属于间接判断方法，因此，存在故障类型判断不准确、故障点定位困难等问题。目前，为精确判断故障位置，通常需要放干变压器绝缘油，通过吊开变压器外罩或检测人员经人孔进入到变压器内部进行勘探。检测人员进入变压器内部进行检修时，变压器油工作过程中分解的有毒气体容易对人体造成伤害。为准确判断变压器故障点类型及位置，融合无线传输技术、组合导航定位技术、水下密封等技术设计变压器内部检测机器人。机器人采用喷射驱动方式，如何有效地实现对机器人的远程控制是当前的重要研究方向。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种变压器内部检测机器人控制系统，可实现机器人在变压器油介质的远程遥控控制。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种变压器内部检测机器人控制系统，包括：

机器人远程控制端，输出控制指令给机器人本体控制系统实现对机器人在变压器内部的远程控制；

机器人本体控制系统，与机器人远程控制端之间无线连接，控制机器人在变压器内部运动，实时检测机器人在变压器内部的位置状态信息和变压器内部环境图像，从而实现机器人对变压器内部的故障勘察。

所述机器人本体控制系统包括：

位置检测模块，检测机器人在变压器内部的位置状态信息；

WiFi摄像机模块，实时拍摄变压器内部环境图像；

喷射泵驱动模块，连接喷射泵，根据机器人控制板的控制指令驱动喷射泵，从而实现机器人在变压器内部的运动；

电源模块，为机器人控制板提供电能；

机器人控制板，分别连接喷射泵驱动模块、位置检测模块、WiFi通讯模块、WiFi摄像机模块；用于采集机器人在变压器内部的位置状态信息、变压器内部环境图像并通过WiFi通讯模块输出；还用于从电源模块获取电能并提供给上述各模块；

WiFi通讯模块，用于机器人控制板与机器人远程控制端的通信。

所述位置检测模块包括：

电子罗盘，检测机器人在变压器内部的姿态信息；所述姿态信息包括方向角、横滚角、俯仰角及三轴加速度；

深度计，检测机器人在变压器内部的深度信息。

所述机器人控制板包括：

单片机，采用单片机内部的AD采集端口连接深度计，实现机器人位置深度信息的检测；

芯片MAX232，连接单片机，接收单片机的控制指令并通过RC232端口分别输出给WiFi通讯模块、电子罗盘；

数模转换芯片，连接单片机，扩展出6路模拟量输出端口连接喷射泵驱动模块，实现单片机对喷射泵的速度控制。

所述机器人控制板还包括电源转换模块，将电源模块提供的12V电压直接输出给喷射泵驱动模块或转换为5V电压为深度计、电子罗盘、WiFi摄像机、WiFi通讯模块供电，还集成了3.3V电源芯片为单片机提供电能。

所述喷射泵驱动模块为6个，分别用于驱动4个水平喷射泵和2个垂直喷射泵；所述喷射泵设置在机器人上用于给机器人运动提供动力。

所述机器人远程控制端包括：无线路由器、工业PC机；工业PC机通过无线路由器输出运动控制指令给机器人本体控制系统，还接收机器人本体控制系统上传的机器人状态信息和变压器内部环境图像并显示。

所述工业PC机为触摸屏。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型可实现机器人在充满变压器油的变压器内部移动观测，降低了变压器的维护成本，节约了维修时间。

2.本实用新型提出的机器人本体控制系统具有功耗低的特点，有利于提高机器人在变压器内部的观测时间；同时该系统具有体积小的特点，有利于缩小机器人体积。

3.本实用新型提出的机器人采用WiFi通讯控制技术，可应用于其他充满变压器油的油罐等空间应用，具备很好的通用性。

附图说明

图1为本实用新型变压器内部检测机器人控制系统结构图；

图2为本实用新型变压器内部检测机器人本体控制系统供电原理图；

图3为本实用新型变压器内部检测机器人本体控制系统控制流程图；

图4为本实用新型变压器内部检测机器人远程控制端控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型是一种变压器内部检测机器人控制系统。所述机器人控制系统结构图如图1所示，主要包括机器人本体控制系统、机器人远程控制端。机器人本体控制系统主要包括：机器人核心控制板、喷射泵驱动模块、喷射泵、电子罗盘、深度计、电源模块、WiFi通讯模块、WiFi摄像机。

所述机器人核心控制板控制器采用低功耗的单片机设计，在单片机控制器的基础上利用芯片MAX232扩展出了2路RS232接口，其中1路连接电子罗盘、1路连接WiFi通讯模块；利用数模转换芯片扩展出了6路模拟量输出端口，连接喷射泵驱动模块，实现喷射泵的速度控制；利用单片机内部的AD采集端口连接深度计，实现机器人工作深度信息的检测。

所述机器人本体控制系统电源管理结构图如图2所示，从图中可知，机器人核心控制板集成了电源管理功能，电池模块的输出与核心控制板12V电源模块输入接口连接。核心控制板集成了5V电源模块，将12V电池电压转换为4路5V为深度计、电子罗盘、WiFi摄像机、WiFi通讯模块供电，还集成了3.3V电源芯片为单片机提供电能，还包括6路12V电源输出端口，分别为喷射泵驱动模块提供电能。

所述电子罗盘采用微型航姿参考系统，由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计、三轴磁阻型磁强计等类型的传感器构成。所述深度计采用压力变送器。喷射泵驱动模块采用双H桥驱动芯片L298N。

所述机器人远程控制端主要由工业无线路由器、工业平板电脑组成，工业无线路由器采用构建无线局域网，机器人本体控制系统的WiFi通讯模块、WiFi摄像机与机器人远程控制端的工业平板电脑连接到无线局域网，实现相互间通讯。工业平板电脑采用研华PPC3151，在工业平板电脑上开发了机器人远程控制端软件。

本实用新型提供的一种变压器内部检测机器人控制系统，包括：机器人本体控制系统控制流程，机器人远程控制端控制流程，程序流程图分别如图3、4所示。机器人本体控制系统控制流程主要包括：

步骤S1，微控制器电路调用串口初始化函数、喷射泵初始化函数，打开串口接收中断；

步骤S2，所述微控制器电路进入主循环程序，实时监测串口接收中断，当检测到远程控制端通过无线WiFi发送的数据时，进入串口接收中断程序；

步骤S3，所述微控制器调用串口接收中断程序，接收所述远程控制端发送的数据，对接收的数据进行校验，校验成功后进入喷射泵驱动控制电路控制程序；

步骤S4，根据接收的所述数据控制所述喷射泵驱动控制电路相应的模拟电路输出端口输出相应的模拟电压。

步骤S5，所述控制器调用电子罗盘数据读取程序，发送查询命令，读取电子罗盘返回的机器人姿态信息。

步骤S6，所述控制器调用深度计读取程序，读取深度计返回的深度数据。

步骤S7，所述控制器调用串口发送程序，将读取到的电子罗盘、深度计数据通过WiFi通讯模块发送到远程控制端。

进一步，机器人远程控制端的控制流程主要包括：

步骤S1，控制软件调用控制界面初始化函数、网络通讯初始化函数、图像接收初始化函数；

步骤S2，控制软件检测到网络上有数据需要接收时，自动触发接收函数，接收、解析、显示、存储数据；

步骤S3，控制软件调用图像接收、显示程序，实时显示摄像头拍摄的视频信息；

步骤S4，控制软件设置有定时器发送函数，根据设置的时间触发定时器发送函数，发送函数检测控制界面的控制命令及数据，将数据赋值到发送数组，发送数组到机器人。

Claims (8)

1.一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，包括：

机器人远程控制端，输出控制指令给机器人本体控制系统实现对机器人在变压器内部的远程控制；

机器人本体控制系统，与机器人远程控制端之间无线连接，控制机器人在变压器内部运动，实时检测机器人在变压器内部的位置状态信息和变压器内部环境图像，从而实现机器人对变压器内部的故障勘察。

2.按照权利要求1所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述机器人本体控制系统包括：

位置检测模块，检测机器人在变压器内部的位置状态信息；

WiFi摄像机模块，实时拍摄变压器内部环境图像；

喷射泵驱动模块，连接喷射泵，根据机器人控制板的控制指令驱动喷射泵，从而实现机器人在变压器内部的运动；

电源模块，为机器人控制板提供电能；

机器人控制板，分别连接喷射泵驱动模块、位置检测模块、WiFi通讯模块、WiFi摄像机模块；用于采集机器人在变压器内部的位置状态信息、变压器内部环境图像并通过WiFi通讯模块输出；还用于从电源模块获取电能并提供给上述各模块；

WiFi通讯模块，用于机器人控制板与机器人远程控制端的通信。

3.按照权利要求2所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述位置检测模块包括：

电子罗盘，检测机器人在变压器内部的姿态信息；所述姿态信息包括方向角、横滚角、俯仰角及三轴加速度；

深度计，检测机器人在变压器内部的深度信息。

4.按照权利要求2所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制板包括：

单片机，采用单片机内部的AD采集端口连接深度计，实现机器人位置深度信息的检测；

芯片MAX232，连接单片机，接收单片机的控制指令并通过RC232端口分别输出给WiFi通讯模块、电子罗盘；

数模转换芯片，连接单片机，扩展出6路模拟量输出端口连接喷射泵驱动模块，实现单片机对喷射泵的速度控制。

5.按照权利要求4所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制板还包括电源转换模块，将电源模块提供的12V电压直接输出给喷射泵驱动模块或转换为5V电压为深度计、电子罗盘、WiFi摄像机、WiFi通讯模块供电，还集成了3.3V电源芯片为单片机提供电能。

6.按照权利要求2所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述喷射泵驱动模块为6个，分别用于驱动4个水平喷射泵和2个垂直喷射泵；所述喷射泵设置在机器人上用于给机器人运动提供动力。

7.按照权利要求1所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述机器人远程控制端包括：无线路由器、工业PC机；工业PC机通过无线路由器输出运动控制指令给机器人本体控制系统，还接收机器人本体控制系统上传的机器人状态信息和变压器内部环境图像并显示。

8.按照权利要求7所述的一种变压器内部检测机器人控制系统，其特征在于，所述工业PC机为触摸屏。