CN216387856U - 一种巡检机器人以及含其的巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种巡检机器人以及含其的巡检系统。巡检机器人，应用于铁路变配电所，包括：激光雷达，用于采集铁路变配电所的横向截面信息；图像采集装置，用于采集预设时长内的铁路变配电所内的目标表计的图像；无线通信装置，用于与监控中心服务器无线通信连接；控制装置，与激光雷达、图像采集装置以及无线通信装置连接，用于将激光雷达反馈的横向截面信息以及图像采集装置反馈的目标表计的图像通过无线通信装置发送到监控中心服务器。由巡检机器人对铁路变配电所完成对铁路变配电所的各设备的监测、巡检，提高了铁路变配电所的巡检效率，从而实现各铁路变配电所的无人值守化管理，确保铁路变配电所的正常运行。

Description

一种巡检机器人以及含其的巡检系统

技术领域

本发明涉及变配电所智能巡检技术领域，特别是涉及一种巡检机器人以及巡检系统。

背景技术

铁路供电系统作为重载铁路的“心脏”，是确保调度指挥、信号、通信、货运服务等系统重要负荷安全、可靠、不间断运行的基础设施，而变配电所是重载铁路供电系统的主要电力来源。因此，在供电系统中，变配电所的安全性维护及故障排查尤为重要。

目前，变配电所安全性维护以及故障排查仍依靠人工感官以及一些配套的检测仪器执行人工巡测，巡检频率高，不但智能化程度低，检测精度差，而且存在着劳动强度大、检测质量分散、主观因素多等缺陷，此外恶劣的环境对值班人员的健康也存在着威胁。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够对铁路变配电所进行高效巡检的巡检机器人以及含其的巡检系统。

一方面，本发明实施例提供一种巡检机器人，应用于铁路变配电所，包括：

激光雷达，用于采集铁路变配电所的横向截面信息；

图像采集装置，用于采集预设时长内的铁路变配电所内的目标表计的图像；

无线通信装置，用于与监控中心服务器无线通信连接；

控制装置，与激光雷达、图像采集装置以及无线通信装置连接，用于将激光雷达反馈的横向截面信息以及图像采集装置反馈的目标表计的图像通过无线通信装置发送到监控中心服务器。

在其中一个实施例中，巡检机器人还包括声音探测器，声音探测器用于采集铁路变配电所内的目标对象的声音信号；

控制装置与声音探测器连接，用于将声音探测器反馈的目标对象的声音信号通过无线通信装置发送到监控中心服务器。

在其中一个实施例中，巡检机器人还包括温度采集装置，温度装置用于采集铁路变配电所内的目标对象的温度；

控制装置与温度采集装置连接，用于将温度采集装置反馈的目标对象的温度通过无线通信装置发送到监控中心服务器。

在其中一个实施例中，温度采集装置包括红外成像仪。

在其中一个实施例中，巡检机器人包括云台，云台上设置有图像采集装置，用于改变图像采集装置的姿态。

在其中一个实施例中，云台为360°云台。

在其中一个实施例中，无线通信装置包括Lora模块、Wifi模块或无线蜂窝模块。

在其中一个实施例中，巡检机器人还包括湿度采集装置，湿度装置用于采集铁路变配电所的湿度；

控制装置与湿度采集装置连接，用于将湿度采集装置反馈的铁路变配电所的湿度通过无线通信装置发送到监控中心服务器。

在其中一个实施例中，目标对象包括下列设备中的一项或几项：变压器、互感器、避雷器、刀闸、开关或电抗器。

另一方面，本发明实施例提供一种巡检系统，包括：多个如上述任一实施例中的巡检机器人，各巡检机器人设置在对应的铁路变配电所；监控中心服务器，与各巡检机器人的无线通信装置无线通信连接，用于接收并分析各巡检机器人发送的信息。

基于上述任一实施例，针对铁路变配电所的目标表计易受列车经过的影响而发生波动的特性，巡检机器人的控制装置实时将图像采集装置采集到的铁路变配电所内目标表计预设时长的图像通过无线通信装置发送到监控中心服务器。巡检机器人还通过无线通信装置将激光雷达采集的铁路变配电所的横向截面信息发送到监控中心服务器。本实施例由巡检机器人对铁路变配电所完成对铁路变配电所的各设备的监测、巡检，提高了铁路变配电所的巡检效率，从而实现各铁路变配电所的无人值守化管理，确保铁路变配电所的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中的巡检机器人的结构框图；

图2为一实施例中的巡检系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

本发明实施例提供一种巡检机器人10，如图1所示，应用于铁路变配电所，包括激光雷达11、图像采集装置13、无线通信装置15以及控制装置17。

激光雷达11用于采集铁路变配电所的横向截面信息，激光雷达11与控制装置17连接。可以理解，横向截面信息指的是激光雷达11以自身为中心所探测出的铁路变配电所平行于大地平面的截面的点云数据所形成的在该截面中所有物体的轮廓信息。横向截面信息可以反映巡检机器人10与巡检机器人10周围的物体之间的距离。在铁路变配电所内巡检过程中，激光雷达11持续对周围的环境进行扫描，以自身为中心持续采集周边的横向截面信息并发送到控制装置17。在巡检完成后，巡检机器人10可得到完整的铁路变配电所的横向截面信息。根据铁路变配电所的横向截面信息可以得知巡检机器人10在之前巡检路径中与铁路变配电所内各物体之间的距离，可以为制定更好的巡检路径提供依据。

图像采集装置13用于采集预设时长内的铁路变配电所内的目标表计的图像。可以理解，目标表计为选定的铁路变配电所内的表计，用于反映对应设备的运行情况。铁路变配电所内的表计主要包括但不限于电流表计、电压表计、电能表计等。目标表计可以为因列车运行而发生波动的表计。在铁路运行的实际工况中，重载列车的经过会使铁路变配电所的供电参数发生变化，因此图像采集装置13需要被设置为采集一定时长的多帧图像或者视频，采集到全部由于重载列车的经过而波动的目标表计图像。由于目标表计的波动是列车的经过所引起的，预设时长也可以根据重载列车的经过的时长而设定。

无线通信装置15用于与监控中心服务器100无线通信连接。可以理解，监控中心服务器100是铁路管理人员收集、处理、分析分散在各处的铁路变配电所的相关数据的服务器。铁路变配电所全覆盖了无线通信网络信号，保证巡检机器人10在铁路变配电所的任意位置都能实现无线通信。通过无线通信装置15可以将巡检机器人10收集到的数据远程传输到监控中心服务器100，便于铁路管理人员远程监控各铁路变配电所的状态。具体而言，为了保证数据安全性，无线通信装置15可以通过铁路专网与监控中心服务器100无线通信连接。在还未布设铁路专网的地区，无线通信装置15也可通过移动公网与监控中心服务器100无线通信连接。

控制装置17与激光雷达11、图像采集装置13以及无线通信装置15连接，用于将激光雷达11反馈的横向截面信息以及图像采集装置13反馈的目标表计的图像通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。

基于本发明实施例中的巡检机器人10，针对铁路变配电所的目标表计易受列车经过的影响而发生波动的特性，巡检机器人10的控制装置17实时将图像采集装置13采集到的铁路变配电所内目标表计预设时长的图像通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。巡检机器人10还通过无线通信装置15将激光雷达11采集的铁路变配电所的横向截面信息发送到监控中心服务器100。本实施例由巡检机器人10对铁路变配电所完成对铁路变配电所的各设备的监测、巡检，提高了铁路变配电所的巡检效率，从而实现各铁路变配电所的无人值守化管理，确保铁路变配电所的正常运行。

在一个实施例中，巡检机器人10还包括声音探测器，声音探测器用于采集铁路变配电所内的目标对象的声音信号。具体而言，巡检机器人10走行至目标对象附近时，通过声音探测器将目标对象发出的声音信号收集并传输到控制装置17。控制装置17与声音探测器连接，将声音探测器反馈的目标对象的声音信号通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。在铁路变配电所中，许多电气设备的运行状态会反映在其发出的声音信号中，当电气设备发生故障时将会发出异响。将目标对象的声音信号传输到监控中心服务器100，铁路管理人员可以通过监控中心服务器100根据声音信号监控铁路变配电所内的目标对象的运行状态。

在一个实施例中，巡检机器人10还包括温度采集装置，温度装置用于采集铁路变配电所内的目标对象的温度。具体而言，巡检机器人10走行至目标对象附近时，通过温度采集装置将目标对象的温度采集并传输到控制装置17。控制装置17与温度采集装置连接，将温度采集装置反馈的目标对象的温度通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。在铁路变配电所中，电气设备的温度也是需要重点关注的参数。以电气设备常见的短路故障为例，在发生短路故障时，相关设备中将会流经电流值很大的短路电流，进而导致这些设备产生很大的热量，如不及时发现并作相应处理，可能造成火灾、供电中断等更为重要的故障。因此将目标对象的温度传输到监控中心服务器100，铁路管理人员可以通过监控中心服务器100实时监控铁路变配电所内目标对象的温度。

在一个具体实施例中，温度采集装置包括红外成像仪。红外成像仪可以根据目标对象的散发的红外能量生成颜色不同的成像。目前有许多成熟的算法可以对红外成像仪的成像进行处理以得到成像中物体的温度。普通的测温仪器只能采集物体某一个点或者很小一片区域的温度值，但是铁路变配电所内的设备一般体积较大，采用红外成像仪对目标对象的温度进行采集可以更全面地获得目标对象各部分的温度情况。在一个实时例中，控制装置17还用于在目标对象的温度超过预设温度阈值时，将温度过高的信息发送到监控中心服务器100。

在其中一个实施例中，巡检机器人10包括云台，云台上设置有图像采集装置13，用于改变图像采集装置13的姿态。可以理解，将图像采集装置13安装、固定在云台上后，云台既可以保持图像采集装置13稳定又可以通过旋转带动图像采集装置13而改变图像采集装置13的姿态，从而扩大图像采集装置13的采集范围。在一个具体实施例中，云台为360°云台。云台与控制装置17连接，云台根据控制装置17发出的控制命令而进行旋转，实现对铁路变电所的各目标表计的全方位图像采集，避免人工巡检无法顾全距离地面较高的目标表计的问题。

在一个实施例中，无线通信装置15包括Lora模块、Wifi模块或无线蜂窝模块。

在一个实施例中，巡检机器人10还包括湿度采集装置，湿度装置用于采集铁路变配电所的湿度。可以理解，为了保证电气设备的安全、稳定工作，在一些安全规范中对铁路变配电所内的电气设备的所处环境的湿度有相应的要求，通过巡检机器人10上的湿度采集装置对铁路变电所内的湿度进行采集。控制装置17与湿度采集装置连接，将湿度采集装置反馈的铁路变配电所的湿度通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。铁路管理人员可以通过监控中心服务器100实时监控铁路变配电所内的湿度。

在有些实施例中，目标对象包括下列设备中的一项或几项：变压器、互感器、避雷器、刀闸、开关或电抗器。这里仅示意性地列出了铁路变电所内部分需要监测的电气设备。

本发明实施例还一种巡检系统，如图2所示，包括多个巡检机器人10以及监控中心服务器100。

各巡检机器人10设置在对应的铁路变配电所。巡检机器人10包括激光雷达11、图像采集装置13、无线通信装置15以及控制装置17。激光雷达11用于采集铁路变配电所的横向截面信息，激光雷达11与控制装置17连接。可以理解，横向截面信息指的是激光雷达11以自身为中心所探测出的铁路变配电所平行于大地平面的截面的点云数据所形成的在该截面中所有物体的轮廓信息。横向截面信息可以反映巡检机器人10与巡检机器人10周围的物体之间的距离。在铁路变配电所内巡检过程中，激光雷达11持续对周围的环境进行扫描，以自身为中心持续采集周边的横向截面信息并发送到控制装置17。在巡检完成后，巡检机器人10可得到完整的铁路变配电所的横向截面信息。根据铁路变配电所的横向截面信息可以得知巡检机器人10在之前巡检路径中与铁路变配电所内各物体之间的距离，可以为制定更好的巡检路径提供依据。

图像采集装置13用于采集预设时长内的铁路变配电所内的目标表计的图像。可以理解，目标表计为选定的铁路变配电所内的表计，用于反映对应设备的运行情况。铁路变配电所内的表计主要包括但不限于电流表计、电压表计、电能表计等。目标表计可以为因列车运行而发生波动的表计。在铁路运行的实际工况中，重载列车的经过会使铁路变配电所的供电参数发生变化，因此图像采集装置13需要被设置为采集一定时长的多帧图像或者视频，采集到全部由于重载列车的经过而波动的目标表计图像。由于目标表计的波动是列车的经过所引起的，预设时长也可以根据重载列车的经过的时长而设定。

无线通信装置15用于与监控中心服务器100无线通信连接。可以理解，监控中心服务器100是铁路管理人员收集、处理、分析分散在各处的铁路变配电所的相关数据的服务器。铁路变配电所全覆盖了无线通信网络信号，保证巡检机器人10在铁路变配电所的任意位置都能实现无线通信。通过无线通信装置15可以将巡检机器人10收集到的数据远程传输到监控中心服务器100，便于铁路管理人员远程监控各铁路变配电所的状态。具体而言，为了保证数据安全性，无线通信装置15可以通过铁路专网与监控中心服务器100无线通信连接。在还未布设铁路专网的地区，无线通信装置15也可通过移动公网与监控中心服务器100无线通信连接。

控制装置17与激光雷达11、图像采集装置13以及无线通信装置15连接，用于将激光雷达11反馈的横向截面信息以及图像采集装置13反馈的目标表计的图像通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。

监控中心服务器100与各巡检机器人10的无线通信装置15无线通信连接，用于接收并分析各巡检机器人10发送的信息。具体而言，监控中心服务器100接收到各铁路变配电所的横向截面信息后根据内置的算法对横向截面信息进行处理，生成后续为巡检机器人10定位的基础-激光点阵地图，通过改变基础-激光点阵地图可以为巡检机器人10设定较优的巡检路径和巡检点位。监控中心服务器100接收到各铁路变配电所的目标表计预设时长的图像后，根据内置的图像识别算法读出图像中目标表计的读数并绘制目标表计在预设时长内的读数变化情况的曲线。对大量曲线进行加权后建模以及根据专家经验进行修复，确定出各目标表计的正常运行曲线，将实时的目标表计图像所生成的曲线与正常运行曲线进行比较。若实时曲线与正常运行曲线的各点在阈值范围内则判定正常，若在阈值范围以外则监控中心服务器100可执行两个动作：判定为异常并启动预警/报警或通过反馈机制下达命令给到对应的巡检机器人10，使其在设定时刻附近多次数据采集，进行问题复查，使得识别结果更准确有效。

基于本发明实施例中的巡检系统，针对铁路变配电所的目标表计易受列车经过的影响而发生波动的特性，巡检机器人10的控制装置17实时将图像采集装置13采集到的铁路变配电所内目标表计预设时长的图像通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。巡检机器人10还通过无线通信装置15将激光雷达11采集的铁路变配电所的横向截面信息发送到监控中心服务器100。本实施例由巡检机器人10对铁路变配电所完成对铁路变配电所的各设备的监测、巡检，提高了铁路变配电所的巡检效率，从而实现各铁路变配电所的无人值守化管理，确保铁路变配电所的正常运行。

在一个实施例中，巡检机器人10还包括声音探测器，声音探测器用于采集铁路变配电所内的目标对象的声音信号。具体而言，巡检机器人10走行至目标对象附近时，通过声音探测器将目标对象发出的声音信号收集并传输到控制装置17。控制装置17与声音探测器连接，将声音探测器反馈的目标对象的声音信号通过无线通信装置15发送到监控中心服务器100。监控中心服务器100将目标对象的声音信号转换为对应的声音频谱，并根据对应的内置算法比较实时音频与模型音频频谱，最终输出判断结果。监控中心服务器100根据判断结果可做出类似上一实施例中的两个动作。

在有些实施例中，巡检机器人10具体为上述任一巡检机器人10实施例中的巡检机器人10。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种巡检机器人，其特征在于，应用于铁路变配电所，包括：

激光雷达，用于采集所述铁路变配电所的横向截面信息；

图像采集装置，用于采集预设时长内的所述铁路变配电所内的目标表计的图像；

无线通信装置，用于与监控中心服务器无线通信连接；

控制装置，与所述激光雷达、所述图像采集装置以及所述无线通信装置连接，用于将所述激光雷达反馈的所述横向截面信息以及所述图像采集装置反馈的所述目标表计的图像通过所述无线通信装置发送到所述监控中心服务器。

2.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括声音探测器，所述声音探测器用于采集所述铁路变配电所内的目标对象的声音信号；

所述控制装置与所述声音探测器连接，用于将所述声音探测器反馈的所述目标对象的声音信号通过所述无线通信装置发送到所述监控中心服务器。

3.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括温度采集装置，所述温度采集装置用于采集所述铁路变配电所内的目标对象的温度；

所述控制装置与所述温度采集装置连接，用于将所述温度采集装置反馈的所述目标对象的温度通过所述无线通信装置发送到所述监控中心服务器。

4.根据权利要求3所述的巡检机器人，其特征在于，所述温度采集装置包括红外成像仪。

5.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人包括云台，所述云台上设置有所述图像采集装置，用于改变所述图像采集装置的姿态。

6.根据权利要求5所述的巡检机器人，其特征在于，所述云台为360°云台。

7.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述无线通信装置包括Lora模块、Wifi模块或无线蜂窝模块。

8.根据权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人还包括湿度采集装置，所述湿度采集装置用于采集所述铁路变配电所的湿度；

所述控制装置与所述湿度采集装置连接，用于将所述湿度采集装置反馈的所述铁路变配电所的湿度通过所述无线通信装置发送到所述监控中心服务器。

9.根据权利要求2或3所述的巡检机器人，其特征在于，所述目标对象包括下列设备中的一项或几项：变压器、互感器、避雷器、刀闸、开关或电抗器。

10.一种巡检系统，其特征在于，包括：

多个如权利要求1至9中任一项所述的巡检机器人，各所述巡检机器人设置在对应的铁路变配电所；

监控中心服务器，与各所述巡检机器人的无线通信装置无线通信连接，用于接收并分析各所述巡检机器人发送的信息。

Images