CN214014385U - 一种配电柜巡检系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种配电柜巡检系统，其包括：巡检机器人和上位机；巡检机器人包括机器人本体，机器人本体上设置有第一控制模块、机械手以及与第一控制模块连接的驱动机构和无线传输模块，机械手上设置有均与第一控制模块连接的湿度传感器、灰尘传感器、测距模块和图像采集模块；测距模块用于采集机械手与仪器仪表之间的距离并发送至第一控制模块；驱动机构用于驱动机械手移动；图像采集模块用于采集仪器仪表的图像信息并发送至第一控制模块；灰尘传感器用于采集灰尘浓度数据并发送至第一控制模块；湿度传感器用于采集空气湿度数据并发送至第一控制模块；无线传输模块用于发送信息至上位机。本申请具有减少配电柜内仪器仪表因环境因素引起故障的效果。

Description

一种配电柜巡检系统

技术领域

本申请涉及电力巡检的技术领域，尤其是涉及一种配电柜巡检系统。

背景技术

配电柜广泛应用于发电厂、变电站、企业等电力用户，由于其用途的特殊性，配电柜的稳定运行是用户端能够安全用电的重要保证。因此，对于配电柜的巡检尤为重要，而配电巡检制度也是保证变电站安全运行的重要制度。

但由于我国配电柜使用量巨大，如果都采用人工检修配电柜，会导致电工需求量大，劳动强度大，工作效率低下。

现已有授权公告号为CN111409720A的中国发明专利，此发明公开了一种配电巡检机器人，该机器人包括行走机构用于所述机器人的移动，升降机构用于控制检测机构和机械臂的升降，机械臂用于控制所述检测机构的位移，检测机构用于检测配电柜内的仪器仪表以及控制单元用于控制机器人的运动和旋转，机械臂的旋转运动带动检测机构运行到预定角度，同时升降机构的上下移动将检测机构运行到预定高度，实现对配电柜内的仪器仪表巡检工作。

针对上述中的相关技术，发明人认为通过对配电柜内的仪器仪表进行检测的方式，缺少对灰尘浓度、空气湿度环境因素的检测，不能全面的衡量配电柜的运行情况，无法预测配电柜因环境因素导致的潜在故障风险。如果配电柜内的仪器仪表被过多的灰尘覆盖时，会对部分裸露的仪器仪表产生腐蚀作用，缩短仪器仪表的使用寿命；如果柜内空气潮湿，灰尘覆盖再吸收空气中的水分，会更加加剧仪器仪表的腐蚀，且长时间可能导致绝缘度降低、短路等故障，甚至可能导致触电的危险。

实用新型内容

为了减少配电柜内仪器仪表因灰尘浓度、空气湿度环境因素引起的潜在故障，本申请提供了一种配电柜巡检系统。

本申请提供的一种配电柜巡检系统采用如下的技术方案：

一种配电柜巡检系统，包括：巡检机器人和上位机；所述巡检机器人包括机器人本体，所述机器人本体上设置有第一控制模块、机械手以及与所述第一控制模块连接的驱动机构和无线传输模块，所述机械手上设置有均与所述第一控制模块连接的湿度传感器、灰尘传感器、测距模块和图像采集模块；其中，所述测距模块，用于采集所述机械手与配电柜内仪器仪表之间的距离信息，将所述距离信息发送至所述第一控制模块；所述驱动机构，用于响应所述第一控制模块生成的第一驱动信号，驱动所述机械手在所述配电柜内移动；所述图像采集模块，用于采集配电柜内仪器仪表的图像信息，将所述图像信息发送至所述第一控制模块；所述灰尘传感器，用于采集所述配电柜内的灰尘浓度数据，将所述灰尘浓度数据发送至所述第一控制模块；所述湿度传感器，用于采集所述配电柜内的空气湿度数据，将所述空气湿度数据发送至所述第一控制模块；所述无线传输模块，用于响应所述第一控制模块生成的第一传输信号，将所述灰尘浓度数据、所述空气湿度数据和所述图像信息发送至所述上位机。

通过采用上述技术方案，当需要对配电柜进行巡检时，巡检机器人行进至不同的配电柜前，第一控制模块通过测距模块传输的距离信息向驱动机构发送第一驱动信号，以驱动机械手伸入配电柜内部并保持在预设位置，开始对配电柜进行检测，并通过无线传输模块将采集到的灰尘浓度、空气湿度环境数据和仪器仪表图像发送至上位机，从而检修人员可通过上位机观察到各配电柜内的工作环境和配电柜的运行状态的情况，及时对配电柜内的环境进行改善以及对柜内仪器仪表进行维护，从而可以减少配电柜内仪器仪表因灰尘、湿度环境因素引起的腐蚀、短路、触电等潜在故障。

可选的，所述机器人本体内设置有与第一控制模块连接的定位模块，所述定位模块，用于对当前位置进行定位，将当前定位信息发送至所述第一控制模块。

通过采用上述技术方案，当机器人行至不同的配电柜时均可以对当前位置进行定位并发送至上位机，从而检修人员可区分巡检机器人采集到的不同配电柜的数据。

可选的，所述第一控制模块，用于判断所述灰尘浓度数据和/或所述空气湿度数据是否达到预设值，若是，则生成第一报警信号；所述机器人本体上还设置有与所述第一控制模块连接的第一报警模块，用于响应所述第一报警信号，发出报警。

通过采用上述技术方案，当机器人检测到配电柜内的数据达到或者超过预设值时，第一报警模块及时的发出警报提醒检修人员对配电柜进行检修，从而减小配电柜发生短路情况时给其它设备带来的影响。

可选的，所述配电柜包括柜门，所述柜门上设置密码锁；所述机器人本体上还设置有图像识别模块，图像识别模块分别与所述图像采集模块和所述第一控制模块连接，其中，所述图像采集模块，还用于采集所述密码锁的图像信息；所述图像识别模块，用于对所述密码锁的图像信息进行识别，得到所述密码锁的各数字按键的识别数据；所述驱动机构，还用于响应所述第一控制模块根据所述识别数据生成的第二驱动信号，驱动所述机械手按下预设密码对应的数字按键，以打开所述柜门。

通过采用上述技术方案，密码锁能够防止他人随意打开配电柜，当巡检机器人对配电柜进行检修时，通过将图像采集模块采集到的数字按键的图像发送至图像识别模块进行识别，第一控制模块控制驱动机构带动机械手依次按下开柜密码对应的数字按键，可将配电柜的柜门打开。

可选的，所述巡检机器人上还设置有与所述第一控制模块连接的温度传感器，用于采集所述配电柜内的温度数据，将所述温度数据发送至所述第一控制模块。

通过采用上述技术方案，如果配电柜内的温度过高，配电柜内仪器仪表可能无法正常运行，通过利用温度传感器对配电柜内的环境温度进行检测，使检修人员可以了解到配电柜内的温度，及时的对配电柜进行降温维护，从而减少配电柜产生温度过高不能正常运行的可能性。

可选的，所述配电柜上设置有第二控制模块以及均与所述第二控制模块连接的传感器模块、存储模块和显示模块，其中，所述传感器模块，用于采集配电柜的环境数据，将所述环境数据发送至所述第二控制模块；所述存储模块，用于响应所述第二控制模块生成的存储信号，存储所述环境数据；所述显示模块，用于显示所述存储模块存储的环境数据。

通过采用上述技术方案，传感器模块采集到的数据能够存储在存储模块中，并通过显示模块进行显示；当需要人工对配电柜进行巡检时，检修人员可直接通过显示模块观测到配电柜内的环境数据，便于及时改善配电柜内环境。

可选的，所述第二控制模块，用于判断所述环境数据是否达到报警值，若是，则生成第二报警信号；所述配电柜上还设置有与所述第二控制模块连接的第二报警模块，用于响应所述第二报警信号，发出报警。

通过采用上述技术方案， 当传感器模块检测到配电柜内的环境数据达到报警值时，第二控制模块控制第二报警模块发出警报，以提醒检修人员及时的进行检修。

可选的，所述图像采集模块为夜视摄像头。

通过采用上述技术方案，当检修环境光线较暗或者夜晚检修时，夜视摄像头仍然能够清晰地采集密码锁的图像。

可选的，还包括移动终端；所述无线传输模块，还用于响应所述第一控制模块生成的第二传输信号，将所述灰尘浓度数据、所述空气湿度数据和所述当前定位信息发送至所述移动终端。

通过采用上述技术方案，通过无线传输模块将检测到的环境数据发送至检修人员携带的移动终端，以及时提醒检修人员对配电柜进行检修，有效的减少配电柜发生故障的可能性。

可选的，所述上位机连接有报警装置，所述报警装置，用于接收上位机发送的第三报警信号，发出报警。

通过采用上述技术方案，当上位机检测到配电柜内的环境数据达到预设值时，上位机向报警装置发送第三报警信号，报警装置接收第三报警信号并发出警报，及时地通知检修人员对配电柜进行检修。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.巡检机器人自主的对配电柜进行巡检，通过湿度传感器和灰尘传感器检测出配电柜内的灰尘浓度数据和空气湿度数据，并发送给第一控制模块，第一控制模块向无线传输模块发送第一传输信号，通过无线传输模块将检测到灰尘浓度数据和空气湿度数据发送至上位机，对于不同的配电柜，通过定位模块对巡检机器人的检测位置进行定位并发送给第一控制模块，从而实现对不同配电柜的区分，使得检修人员通过上位机就能观察到配电柜的空气湿度数据和灰尘浓度数据，无需人工巡检；

2.配电柜内设置有传感器模块、存储模块和显示模块，当需要人工对配电柜进行查看时，检修人员可通过显示模块观察到配电柜内状况；

3.第一控制模块可通过向无线传输模块发送第二传输信号，将检测到的环境数据发送给检修人员的移动终端，从而使检修人员对即将达到预设值的配电柜及时的进行维护，从而减小配电柜发生故障的可能性。

附图说明

图1是体现本实施例提供的配电柜巡检系统的整体结构框图。

图2是体现本实施例中配电柜内各模块之间连接关系的结构框图。

附图标记说明：1、机器人本体；11、第一控制模块；12、机械手；121、湿度传感器；122、灰尘传感器；123、测距模块；124、温度传感器；125、图像采集模块；13、驱动机构；14、定位模块；15、无线传输模块；16、第一报警模块；17、图像识别模块；2、上位机；3、配电柜；31、第二控制模块；32、传感器模块；33、存储模块；34、显示模块；35、第二报警模块；4、移动终端；5、报警装置。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种配电柜巡检系统。参照图1和图2，配电柜巡检系统包括自动对配电柜3进行巡检的巡检机器人和上位机2。当需要对配电柜3进行巡检时，使巡检机器人行进至不同的配电柜3所处的位置，并对配电柜3内的环境数据进行采集，并上传至上位机2，从而检修人员可直接通过上位机2对不同配电柜3的环境数据进行查看，无需人工巡检。

具体的，参照图1，巡检机器人包括机器人本体1，机器人本体1包括第一控制模块11、机械手12和驱动机构13。第一控制模块11可采用ARM/51单片机；驱动机构13分别与第一控制模块11和机械手12连接，驱动机构13可接收第一控制模块11发送的第一驱动信号，并响应第一驱动信号，驱动机械手12运动；机械手12上设置有均与第一控制模块11连接的湿度传感器121、灰尘传感器122和测距模块123，机械手12上还可设置类似万用表之类的检测仪器，打开柜门后，可对配电柜3内仪器仪表的线路进行检修。

测距模块123可采用雷达测距传感器、红外测距传感器等，例如采用佰誉达的型号为PCR20D的距离传感器。测距模块123可将测得的机械手12与配电柜3内仪器仪表之间的距离信息实时发送至第一控制模块11，第一控制模块11可根据该距离信息生成第一驱动信号，驱动机构13响应第一驱动信号，驱动机械手12向柜内移动，直到机械手12到达在配电柜3内的预设位置，第一控制模块11生成停止信号，并将该停止信号发送至驱动机构13，驱动机构13使机械手12停止移动，既防止机械手12与柜内仪器仪表发生碰撞，又使机械手12能够移动至配电柜3内的预设位置，以便测量柜内环境数据。

灰尘传感器122可采用夏普的型号为GP2Y1051AU0F的灰尘传感器，对配电柜3内的灰尘浓度进行检测；湿度传感器121可采用TI 的型号为HDC1080DMBR的湿度传感器121，对配电柜3内空气湿度进行检测。

灰尘传感器122和湿度传感器121可向第一控制模块11发送检测到的数据，随后第一控制模块11发出第一传输信号，无线传输模块15响应第一传输信号并将数据发送至上位机2供检修人员查看。

参照图1，机械手12上还设置有图像采集模块125；在对配电柜3内的环境数进行检测的同时，还能通过图像采集模块125对配电柜3内的仪器仪表图像进行采集，并将采集到的仪器仪表图像发送至第一控制模块11，通过无线传输模块15发送至上位机2，通过上位机2显示，检修人员即可通过对仪器仪表图像进行分析，得出配电柜3内各仪器仪表的运行状况。

可选的，图像采集模块125采用米乐视型号为MV-77H夜视摄像头

参照图1，巡检机器人上安装有与第一控制模块11连接的定位模块14，用于对巡检机器人的当前位置进行定位，从而区分巡检机器人采集的不同的配电柜3的环境数据。

定位模块14可采用GPS模块、北斗定位模块，具体的，可选用卓维网络型号为GW01的GPS定位器实现。

参照图1，机械手12上还设置有与第一控制模块11连接的温度传感器124，温度传感器124可采用型号为TI的TMP103CYFFR传感器。当配电柜3进行工作时，仪器仪表会产生大量的热，温度传感器124可对配电柜3内的温度进行检测，并将温度数据传输给第一控制模块11，并发送至上位机2供检修人员查看，当检修人员查看到温度数据即将达到预设温度时，说明配电柜3内温度过高，需要检修人员对配电柜进行散热降温等操作，从而减少由于散热问题导致配电柜3温度过高，发生不能正常运作的情况。

参照图1，机器人本体1上还安装有第一报警模块16，当第一控制模块11检测到接收的灰尘浓度数据、空气湿度数据、温度数据超过预设值时，第一控制模块11生成第一报警信号，第一报警模块16响应该第一报警信号，发出警报，使得检修人员及时对配电柜3进行降温、除尘和除湿等维护操作。

上位机2与报警装置5连接，当上位机2检测到接收到的灰尘浓度或空气湿度即将达到预设值时，即向报警装置5发送第三报警信号，使报警装置5发出警报，及时的提醒检修人员对配电柜进行除湿、除尘等维护操作，从而降低配电柜3内的空气湿度或灰尘浓度，减少灰尘在潮湿的环境下吸收水分对仪器仪表进行腐蚀，发生绝缘性降低、短路或接地故障的可能性。

一些实施例中，配电柜3的柜门上设置有密码锁，密码锁用于控制柜门打开。参照图1，机器人本体1上还设有图像识别模块17，具体的，图像识别17可采用MIT的MDIN380芯片。巡检机器人可通过图像采集模块125对密码锁上的数字按键的图像进行采集，将采集到的密码锁上的数字按键图像发送给图像识别模块17，图像识别模块17对数字按键图像进行图像识别，得出数字按键的具体位置信息并将数字按键的具体位置信息反馈给第一控制模块11，从而使得第一控制模块11发送第二驱动信号，驱动机构13响应第二驱动信号，驱动机械手12按下相应的数字按键，以打开密码锁，将柜门打开，从而使机械手12可伸入到配电柜3内部进行检测。

参照图2，配电柜3包括柜体，柜体内部设置有第二控制模块31、传感器模块32、存储模块33和第二报警模块35，柜门上设置有显示模块34。传感器模块32、存储模块33、显示模块34和第二报警模块35均与第二控制模块31连接。传感器模块32可检测配电柜3内的环境数据并将环境数据发送至第二控制模块31，第二控制模块31可将环境数据发送给存储模块33进行存储，最终显示模块34将配电柜3的环境数据进行显示。

传感器模块32是采集温度、灰尘、湿度等环境数据的各类传感器的组合；显示模块34可采用瑞祥微电子的LCM显示器，第二控制模块31可采用ARM/51单片机。

在配电柜3的柜门上还设置有若干与第二控制模块31连接的指示灯，指示灯用于展示配电柜3内的线路状态，图像采集模块125采集指示灯图像，上传上位机2，检修人员通过上位机2查看指示灯的图像，即可观测到配电柜3的线路连接是否存在异常，若发现异常时，及时的对线路进行检测维修。

当检修人员需要对配电柜3的环境进行查看时，可直接在显示模块34观察到配电柜3内的环境数据，当通过显示模块34查看到环境数据即将达到预设值时，及时的对配电柜3进行除尘、除湿和降温等操作，减少配电柜发生故障的可能性；当配电柜3的传感器模块32已经检测到配电柜3内数据超过预设值时，第二控制模块31向第二报警模块35发送第二报警信号，由第二报警模块35发出警报，以提醒检修人员检修。

第一报警模块16、第二报警模块35和报警装置5均可采用声光报警器。

参照图1，第一控制模块11还能向无线传输模块15发送第二传输信号，无线传输模块15响应第二传输信号，将检测到的环境数据发送至检修人员携带的移动终端4，当检修人员不便在上位机2上查看时，还能通过移动终端4对配电柜3的环境数据进行查看。

本实施例中，移动终端4可以是手机、平板电脑等终端。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种配电柜巡检系统，其特征在于，包括：巡检机器人和上位机（2）；所述巡检机器人包括机器人本体（1），所述机器人本体（1）上设置有第一控制模块（11）、机械手（12）以及与所述第一控制模块（11）连接的驱动机构（13）和无线传输模块（15），所述机械手（12）上设置有均与所述第一控制模块（11）连接的湿度传感器（121）、灰尘传感器（122）、测距模块（123）和图像采集模块（125）；其中，

所述测距模块（123），用于采集所述机械手（12）与配电柜（3）内仪器仪表之间的距离信息，将所述距离信息发送至所述第一控制模块（11）；

所述驱动机构（13），用于响应所述第一控制模块（11）生成的第一驱动信号，驱动所述机械手（12）在所述配电柜（3）内移动；

所述图像采集模块（125），用于采集配电柜（3）内仪器仪表的图像信息，将所述图像信息发送至所述第一控制模块（11）；

所述灰尘传感器（122），用于采集所述配电柜（3）内的灰尘浓度数据，将所述灰尘浓度数据发送至所述第一控制模块（11）；

所述湿度传感器（121），用于采集所述配电柜（3）内的空气湿度数据，将所述空气湿度数据发送至所述第一控制模块（11）；

所述无线传输模块（15），用于响应所述第一控制模块（11）生成的第一传输信号，将所述灰尘浓度数据、所述空气湿度数据和所述图像信息发送至所述上位机（2）。

2.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述机器人本体（1）内设置有与第一控制模块（11）连接的定位模块（14），所述定位模块（14），用于对当前位置进行定位，将当前定位信息发送至所述第一控制模块（11）。

3.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述第一控制模块（11），用于判断所述灰尘浓度数据和/或所述空气湿度数据是否达到预设值，若是，则生成第一报警信号；

所述机器人本体（1）上还设置有与所述第一控制模块（11）连接的第一报警模块（16），用于响应所述第一报警信号，发出报警。

4.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述配电柜（3）包括柜门，所述柜门上设置密码锁；所述机器人本体（1）上还设置有图像识别模块（17），图像识别模块（17）分别与所述图像采集模块（125）和所述第一控制模块（11）连接，其中，

所述图像采集模块（125），还用于采集所述密码锁的图像信息；

所述图像识别模块（17），用于对所述密码锁的图像信息进行识别，得到所述密码锁的各数字按键的识别数据；

所述驱动机构（13），还用于响应所述第一控制模块（11）根据所述识别数据生成的第二驱动信号，驱动所述机械手（12）按下预设密码对应的数字按键，以打开所述柜门。

5.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述机械手（12）上还设置有与所述第一控制模块（11）连接的温度传感器（124），用于采集所述配电柜（3）内的温度数据，将所述温度数据发送至所述第一控制模块（11）。

6.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述配电柜（3）上设置有第二控制模块（31）以及均与所述第二控制模块（31）连接的传感器模块（32）、存储模块（33）和显示模块（34），其中，

所述传感器模块（32），用于采集配电柜（3）的环境数据，将所述环境数据发送至所述第二控制模块（31）；

所述存储模块（33），用于响应所述第二控制模块（31）生成的存储信号，存储所述环境数据；

所述显示模块（34），用于显示所述存储模块（33）存储的环境数据。

7.根据权利要求6所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述第二控制模块（31），用于判断所述环境数据是否达到报警值，若是，则生成第二报警信号；

所述配电柜（3）上还设置有与所述第二控制模块（31）连接的第二报警模块（35），用于响应所述第二报警信号，发出报警。

8.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述图像采集模块（125）为夜视摄像头。

9.根据权利要求2所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：还包括移动终端（4）；所述无线传输模块（15），还用于响应所述第一控制模块（11）生成的第二传输信号，将所述灰尘浓度数据、所述空气湿度数据和所述当前定位信息发送至所述移动终端（4）。

10.根据权利要求1所述的一种配电柜巡检系统，其特征在于：所述上位机（2）连接有报警装置（5）；

所述报警装置（5），用于接收上位机（2）发送的第三报警信号，发出报警。

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