CN209980059U - 一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，包括机器人集控系统子站、本地监控后台、巡视机器人、转运工具，通过部署在巡维中心的集控子站系统交换机与多个部署在不同变电站的变电站交换机交互数据，指挥巡视机器人在不同的变电站内巡视设备状态。本实用新型率先建立了可靠、统一、变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，实现了巡视机器人在不同户外式变电站之间调配使用，破解了应用范围、覆盖站点有限的瓶颈，显著提高了巡视机器人的使用效率，降低巡视工作的人力物力成本，适于在电网企业内推广应用。

Description

一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备状态监测评价技术领域，具体涉及“一机多用”的巡视机器人集中转运系统。

背景技术

变电站是电力系统的核心枢纽，巡视站内设备是保证系统安全、设备安全运行的基本措施。随着电力系统稳定性的要求不断提高，人工巡视模式存在劳动强度大、任务重等缺点，凸显出不适应透明电网发展趋势的客观问题。

针对上述情况，国内电网企业均提出了实现“机巡+人巡”探索应用智能作业的新目标，旨在通过研制灵活搭载多种类、高性能、高精度传感器的智能机器人，推动向“装备智能化、运行智慧化”转型升级，缓解结构性缺员压力，提升生产运行质量和设备健康水平。特别是《中国制造2025》规划，明确将工业机器人列入大力推动突破发展十大重点领域之一，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用，这将有力促进机器人新兴市场的成长。国际机器人联合会统计数据显示，我国机器人市场规模在2012年至2017年的平均增长率（31.1%）高于全球增长率（17%），工业机器人密度也达到了88台/万人，但目前亟待实现数字化、网络化、智能化的开放式资源共享平台，促进机器人技术的推广落地。早期的巡视机器人均采用单站型使用模式，即是一台巡视机器人固定在某一变电站应用。该模式不仅限制了巡视机器人的应用效率、范围，而且增加了购置、维护成本。为克服上述弊端，更好地推广应用巡视机器人，电网企业纷纷着手研发变电站巡视机器人集控系统（主站、子站），并尝试集中转移应用无轨式巡视机器人的工作模式。

鉴于此，须针对集约化应用巡视机器人的痛点难点问题，研发可部署在巡维中心的巡视机器人集中转移应用系统，完善巡视机器人转运应用管理模式，利用转运工具充分发挥巡视机器人的效能，进而为实现设备统一信息平台管理和全方面实时监测与展现提供技术支撑。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，具体技术方案如下：

一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，包括巡视机器人、转运工具、本地监控后台、机器人集控系统子站；

所述巡视机器人部署在变电站并在巡维中心所属不同变电站之间转移应用，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，并与本地监控后台交互数据；

所述转运工具部署在变电站，用于搭载巡视机器人在巡维中心所属不同变电站之间转移；

所述本地监控后台部署在变电站，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据以及与机器人集控系统子站交互数据；

所述机器人集控系统子站部署在巡维中心，用于集中监控、管理所辖巡视机器人的巡检情况并归集、存储巡视机器人的检测数据；

所述巡视机器人、本地监控后台、机器人集控系统子站依次通信连接。

优选地，所述巡视机器人搭配有红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器。

优选地，所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是负40到正125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%。

优选地，所述本地监控后台包括本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机；

所述本地后台无线基站部署在变电站主控楼顶，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站与巡视机器人之间的数据交互；

所述本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；

所述变电站交换机部署在变电站通信机房内，用于通过电力综合数据网实现本地后台工作站与部署在巡维中心的机器人集控系统子站交互数据；

所述本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机依次连接；所述本地后台无线基站与巡视机器人通信连接；所述变电站交换机与机器人集控系统子站通信连接。

优选地，所述本地监控后台的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

优选地，所述本地监控后台的本地后台工作站配置有1颗 4核Intel Xeon E5系列CPU。

优选地，所述机器人集控系统子站包括交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器；

所述交换机部署在巡维中心通信机房内，用于通过电力综合数据网与本地监控后台交互数据；

所述数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机采集和存储巡视机器人的检测数据，为应用服务器提供数据服务；

所述目录服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，并为应用服务器提供数据服务；

所述应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于集中监控、管理巡视机器人；

所述应用服务器分别与交换机、数据库服务器、目录服务器连接；所述数据库服务器、目录服务器分别与交换机连接，所述交换机与部署在变电站的本地监控后台连接。

优选地，所述机器人集控系统子站的应用服务器配置有4颗8核Xeon E7 V4 系列CPU。

优选地，所述机器人集控系统子站的数据库服务器、目录服务器分别配置有4颗10核Xeon E7 V4系列CPU。

优选地，所述机器人集控系统子站的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，包括机器人集控系统子站、本地监控后台、巡视机器人、转运工具，通过部署在巡维中心的集控子站系统交换机与多个部署在不同变电站的变电站交换机交互数据，指挥巡视机器人在不同的变电站内巡视设备状态。本实用新型率先建立了可靠、统一、变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，实现了巡视机器人在不同户外式变电站之间调配使用，破解了应用范围、覆盖站点有限的瓶颈，显著提高了巡视机器人的使用效率，降低巡视工作的人力物力成本，适于在电网企业内推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，包括巡视机器人、转运工具、本地监控后台、机器人集控系统子站。

本地监控后台部署在变电站，数量为每站1套，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据以及与机器人集控系统子站交互数据；本地监控后台包括本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机；本地后台无线基站部署在变电站主控楼顶，数量为每站1套，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站与巡视机器人之间的数据交互；本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，数量为每站1套，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；变电站交换机部署在变电站通信机房内，数量为每站1套，用于通过电力综合数据网实现本地后台工作站与部署在巡维中心的机器人集控系统子站交互数据；本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机依次连接；本地后台无线基站与巡视机器人通信连接。

机器人集控系统子站部署在巡维中心，数量为1套，用于监控、管理巡视机器人的巡检情况并归集、存储巡视机器人的检测数据；机器人集控系统子站包括交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器；交换机部署在巡维中心通信机房内，数量为每站1套，用于通过电力综合数据网与部署在变电站的本地监控后台交互数据；数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，数量为每站1套，用于通过交换机采集和存储巡视机器人的可见光、红外热成像、温湿度检测数据，为应用服务器提供数据服务；目录服务器部署在巡维中心继电保护室内，数量为每站1套，用于存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，并为应用服务器提供数据服务；应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于导航定位、信息交互、指令交互、状态分析、路径分析、发布电子地图，通过交换机实现集中监控、管理所辖巡视机器人；应用服务器分别与交换机、数据库服务器、目录服务器连接；数据库服务器、目录服务器分别与交换机连接，交换机与本地监控后台的变电站交换机连接。

巡视机器人部署在变电站并在巡维中心所属的3至7座不同变电站之间转移应用，数量为2台，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，并通过本地后台无线基站与本地监控后台交互数据。

转运工具部署在变电站，用于搭载巡视机器人在巡维中心所属的3至7座不同变电站之间转移，可同时搭载2台巡视机器人，数量为1台。

巡视机器人搭配有红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器。红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是负40到正125摄氏度，温度测量精度是正负0.3摄氏度；湿度测量范围是相对湿度0至100%，湿度测量精度是相对湿度正负0.5%。巡视机器人的行走定位误差不大于1厘米。

转运工具采用四轮驱动模式，货箱形式为栏板式，货箱体积为1.80×1.55×1.05米，并可同时搭载2台巡视机器人在巡维中心所属不同变电站之间转移。

本地监控后台的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

本地监控后台的本地后台工作站配置有1颗 4核Intel Xeon E5系列CPU，支持超线程，高速缓存不小于10兆字节，原始主频不小于2.8吉赫兹；内存配置为不小于8吉字节的DDR3型内存；硬盘配置为2块1024吉字节的固态电容硬盘；显示器为27英寸LED显示器，点距为0.2331毫米。

机器人集控系统子站的应用服务器配置有4颗8核Xeon E7 V4 系列CPU，支持超线程，缓存不小于25兆字节，原始主频不小于1.9吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为4块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘；网卡配8个独立10/100/1000M-BaseT的以太网口。应用服务器还可作为人机交互Web应用设备，可远程监控2台巡视机器人，并用于巡检的任务、数据、报表及监测数据历史曲线等查询和分析。

机器人集控系统子站的数据库服务器、目录服务器分别配置有4颗10核Xeon E7V4系列CPU，支持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于2.0吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为2块600吉字节、10000转/分钟的串行连接SCSI硬盘。

机器人集控系统子站的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口，交换容量不小于150兆位/秒，二、三层包转发能力不小于95兆位/秒，可与至多23套变电站交换机通过电力综合数据网交互数据。

在本实施中，机器人集控系统子站与本地监控后台之间的数据交互关系、扩展接口满足《变电站机器人巡检系统扩展接口技术规范》（T/CEC 159）的要求，机器人集控系统子站、本地监控后台的功能要求、性能指标满足《变电站机器人巡检系统集中监控技术导则》（T/CEC 160）的要求。交换机、应用服务器、数据库服务器、目录服务器、变电站交换机、本地后台工作站、本地后台无线基站的配置、设置、分区要求满足《电力监控系统安全防护管理办法》（QCSG212001）、《电力监控系统安全防护技术规范》（QCSG1204009）《220kV～500kV变电站计算机监控系统技术规范》（Q/CSG1203029）规定。

在具体安装部署过程中，首先将应用服务器、数据库服务器、目录服务器部署在巡维中心继电保护室屏柜内，数量是有且仅有一套。其次，工作人员通过部署在巡维中心通信机房屏柜内的交换机和部署在不同变电站通信机房屏柜内的变电站交换机远程监控、归集2台巡视机器人采集的数据。再次，将变电站交换机部署在不同变电站的通信机房内，数量是在每座变电站内有且仅有一套，并电力综合数据网、交换机与机器人集控系统子站建立联系。然后，将本地后台工作站部署在变电站的继电保护室内，将本地后台无线基站部署在变电站主控楼顶，且数量均是在每座变电站内有且仅有一套；经身份鉴别、数据加密后，可用于归集、存储巡视机器人采集的数据，并所在变电站本地监控巡视机器人。最后，将2台巡视机器人搭载在转运工具内，使之按既定的工作计划在巡维中心所属的不同变电站（3至7座户外式变电站）之间转移运用，巡视变电站内的一次设备。巡视机器人的运行模式分为遥控或全自主两种模式，分工为其中一台巡视机器人巡视220千伏区域、主变区域，另一台巡视机器人巡视110千伏区域、35千伏区域和其他区域，巡视类型分为正常巡检、特殊巡检、故障巡检。

1至2名巡维中心的工作人员（至少1名是兼职驾驶员）通过转运工具将2台巡视机器人搭载转运至目标变电站，并按照《变电站机器人巡检系统通用技术条件》（DLT 1610）《110kV及以上变电站运行管理标准》（QCSG 211021）等相关要求使用巡视机器人完成巡视设备、跟踪缺陷、应急处置等工作任务。首先，巡维中心的工作人员应用应用服务器1-2，根据巡检时间、周期、路线、目标、类型（红外、可见光等）等灵活定制任务，并根据巡检机器人所在变电站的情况，将巡视指令、电子地图、任务点等相关数据依次通过交换机、变电站交换机、本地后台工作站、本体后台无线基站发送至巡视机器人，巡视机器人按照接收的任务完成巡检任务。在此期间，工作人员根据巡视机器人巡视结果分析判断一次设备状态的作业标准是外观正常、信号指示正常、表计指示在合格范围内、二次元件位置在规定的位置，且设备区的杂草、异物、悬挂物；数据库服务器、目录服务器为应用服务器提供数据支持。其次，在跟踪设备缺陷、确认设备操作情况时，巡维中心的工作人员选择部分设备进行巡检，应用服务器在数据库服务器的支持下自动生成最佳巡检路线，并执行定点任务。最后，在应急处置、重大活动或特殊时段保供电等情况下，巡维中心的工作人员还可通过本地后台工作站手动控制界面，控制巡视机器人执行巡检任务。

本实用新型不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：包括巡视机器人、转运工具、本地监控后台、机器人集控系统子站；

所述巡视机器人部署在变电站并在巡维中心所属不同变电站之间转移应用，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、微气象检测，并与本地监控后台交互数据；

所述转运工具部署在变电站，用于搭载巡视机器人在巡维中心所属不同变电站之间转移；

所述本地监控后台部署在变电站，用于监控巡视机器人，归集巡视机器人的检测数据以及与机器人集控系统子站交互数据；

所述机器人集控系统子站部署在巡维中心，用于集中监控、管理所辖巡视机器人的巡检情况，并归集、存储巡视机器人的检测数据；

所述巡视机器人、本地监控后台、机器人集控系统子站依次通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述巡视机器人搭配有红外热成像传感器、可见光传感器、微气象传感器。

3.根据权利要求2所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述微气象传感器采用温湿度计，温度测量范围是负40到正125摄氏度、湿度测量范围是相对湿度0至100%。

4.根据权利要求1所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述本地监控后台包括本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机；

所述本地后台无线基站部署在变电站主控楼顶，用于通过频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络实现本地后台工作站与巡视机器人之间的数据交互；

所述本地后台工作站部署在变电站继电保护室内，用于监控在变电站内工作的巡视机器人；

所述变电站交换机部署在变电站通信机房内，用于通过电力综合数据网实现本地后台工作站与部署在巡维中心的机器人集控系统子站交互数据；

所述本地后台无线基站、本地后台工作站、变电站交换机依次连接；所述本地后台无线基站与巡视机器人通信连接；所述变电站交换机与机器人集控系统子站通信连接。

5.根据权利要求4所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述本地监控后台的变电站交换机配置有16个10/100/1000兆字节自适应电口。

6.根据权利要求4所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述本地监控后台的本地后台工作站配置有1颗 4核Intel Xeon E5系列CPU。

7.根据权利要求1所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述机器人集控系统子站包括交换机、数据库服务器、目录服务器、应用服务器；

所述交换机部署在巡维中心通信机房内，用于通过电力综合数据网与本地监控后台交互数据；

所述数据库服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于通过交换机采集和存储巡视机器人的检测数据，为应用服务器提供数据服务；

所述目录服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于存储巡维中心所属不同变电站的电子地图以及巡检区域、巡检路径、巡检任务点、巡检设备、巡检项目，并为应用服务器提供数据服务；

所述应用服务器部署在巡维中心继电保护室内，用于集中监控、管理巡视机器人；

所述应用服务器分别与交换机、数据库服务器、目录服务器连接；所述数据库服务器、目录服务器分别与交换机连接，所述交换机与部署在变电站的本地监控后台连接。

8.根据权利要求7所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述机器人集控系统子站的应用服务器配置有4颗8核Xeon E7 V4 系列CPU。

9.根据权利要求7所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述机器人集控系统子站的数据库服务器、目录服务器分别配置有4颗10核Xeon E7 V4系列CPU。

10.根据权利要求7所述的一种变电站无轨式巡视机器人的集中转运系统，其特征在于：所述机器人集控系统子站的交换机配置有24个10/100/1000兆字节自适应电口。