變電站導軌式巡檢機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括一設(shè)置于變電站內(nèi)的導軌；一在所述導軌上行走的移動小車；所述的移動小車上設(shè)置有：中央控制模塊以及與其連接的云臺、電機驅(qū)動模塊、定位模塊、設(shè)備信息采集模塊、通信模塊、遠程遙控模塊以及故障報警模塊；所述設(shè)備信息采集模塊用以獲取被檢測設(shè)備的信息；所述的通信模塊用以接收數(shù)據(jù)以及與上位機聯(lián)系；所述的云臺上設(shè)置有一攝像機，用以采集變電站內(nèi)的現(xiàn)場圖像信息；所述的中央控制模塊用以對移動小車及云臺的驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理以及通訊進行控制。本發(fā)明具有不間斷供電、滿足變電站各類設(shè)備非接觸式狀態(tài)監(jiān)測的需要、全方位監(jiān)測電力設(shè)備、運行穩(wěn)定可靠、導軌維修成本低的優(yōu)點。
【專利說明】變電站導軌式巡檢機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及移動機器人領(lǐng)域，特別涉及一種變電站導軌式巡檢機器人。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的變電站通常采用人工巡檢方式或者固定攝像頭以及各種傳感器進行檢測。
[0003]人工現(xiàn)場就地巡視就是變電站運行人員在現(xiàn)場進行設(shè)備巡視，對運行設(shè)備進行感觀的簡單的定性判斷，主要通過看、觸、聽、嗅等去實現(xiàn)的。通過看可以檢查設(shè)備有無滲漏情況，檢查設(shè)備參數(shù)是否正常，夜間閉燈檢查設(shè)備的發(fā)光和電暈現(xiàn)象，檢查設(shè)備的絕緣情況和有無放電痕跡，雨雪天檢查導體上的積雪溶化及雨水的蒸發(fā)情況，刮風時應(yīng)檢查各導線間的擺動情況是否滿足絕緣距離的要求。通過觸摸運行設(shè)備的外殼(如電機和變壓器)檢查其振動情況和溫升變化情況，并與積累經(jīng)驗對照，從而判斷其運行狀況。運行設(shè)備的故障前兆往往先通過放電的響聲或振動的響聲表現(xiàn)出來，所以聽往往是發(fā)現(xiàn)故障的關(guān)鍵。當運行設(shè)備的絕緣發(fā)生破壞時，常常伴隨有異味，所以嗅是判斷運行設(shè)備絕緣的關(guān)鍵。設(shè)備存在缺陷或隱患，有的人能發(fā)現(xiàn)，有的人不能發(fā)現(xiàn)，這除了與巡視人員對設(shè)備的熟悉程度、業(yè)務(wù)水平、工作經(jīng)驗、態(tài)度、責任心和精神狀態(tài)有很大關(guān)系外，還與巡視人員采用的巡視設(shè)備和記錄手段有關(guān)。以前，對電力系統(tǒng)設(shè)備的缺陷檢修或設(shè)備的常規(guī)檢查等定性狀態(tài)信息采用手工記錄。手工記錄常會出現(xiàn)記錄不完整，容易丟失。特別是一些嚴重缺陷未能及時上報和處理，從而可能發(fā)生嚴重事故，造成不必要的損失，而且事故發(fā)生后缺乏故障分類、系統(tǒng)分析、責任不清，這樣很難滿足對供電質(zhì)量日益提高的要求。
[0004]采用人工巡檢存在以下不足。
[0005]( I)巡檢設(shè)備多，采集的數(shù)據(jù)量大，勞動強度大。
[0006]( 2 )人工成本比較高。
[0007](3)高壓設(shè)備對巡檢人員存在安全隱患。
[0008](4)工作量大且比較機械繁瑣，時間一長巡檢人員可能存在惰性，導致巡檢工作疏忽。
[0009]因此，本發(fā)明在滿足變電站電氣規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，提出一種變電站導軌式巡檢機器人，以實現(xiàn)變電站相應(yīng)部位各類信號如視頻圖像、噪聲、氣體、照度及微氣候以及電力設(shè)備非接觸故障狀態(tài)量的檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提出一種變電站導軌式巡檢機器人，用以解決目前變電站巡檢方式的不足。
[0011]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括: 一設(shè)置于變電站內(nèi)的導軌；
一在所述導軌上行走的移動小車；所述的移動小車上設(shè)置有:中央控制模塊以及與該中央控制模塊連接的云臺、電機驅(qū)動模塊、定位模塊、設(shè)備信息采集模塊、通信模塊、遠程遙控模塊以及故障報警模塊；所述設(shè)備信息采集模塊用以掃描被測電力設(shè)備外殼上設(shè)有的RFID電子標簽，以獲取被檢測設(shè)備的信息；所述的通信模塊采用藍牙通信與網(wǎng)橋通信，其中所述的藍牙通信用以接收被測電力設(shè)備側(cè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及變電站區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述的網(wǎng)橋通信用以將處理過的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給一上位機，通信報文采用IEC61850協(xié)議；所述的云臺上設(shè)置有一攝像機，所述的攝像機的輸出控制端與所述的中央控制模塊連接，用以采集變電站內(nèi)的現(xiàn)場圖像信息；所述的中央控制模塊可以采用可編程控制器(PLC)或微機進行控制，用以對移動小車及云臺的驅(qū)動(如移動、升降、水平及垂直角度偏轉(zhuǎn)動作)、數(shù)據(jù)處理以及通訊進行控制。
[0012]進一步地，所述被檢測設(shè)備的信息是由一環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采集；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊包括設(shè)置于設(shè)備側(cè)的傳感器以及在變電站多個區(qū)域多點布設(shè)的環(huán)境傳感器。
[0013]進一步地，所述的導軌為可拆分式工字型導軌，能夠根據(jù)戶內(nèi)或戶外變電站設(shè)備布置及其狀態(tài)監(jiān)測需要進行路徑布設(shè)，所述的導軌用以規(guī)范小車的行走路線，以滿足變電站各類設(shè)備非接觸式狀態(tài)監(jiān)測的需要。
進一步地，所述的導軌設(shè)有供電裝置，用以對移動小車進行不間斷供電，所述的供電裝置采用安全低電壓的滑觸線，對移動小車進行不間斷供電。
[0014]進一步地，所述的云臺搭載至少一個攝像頭以及若干個電力設(shè)備非接觸式狀態(tài)監(jiān)測傳感器；所述的云臺能夠垂直升降、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰轉(zhuǎn)動，其中水平旋轉(zhuǎn)范圍為O至360度、俯仰轉(zhuǎn)動范圍為O至90度。
[0015]進一步地，所述的移動小車中定位模塊采用碰撞傳感器或者磁傳感器，用以對移動小車進行定位。
[0016]進一步地，所述的RFID電子標簽為有源電子標簽，設(shè)置于被檢測設(shè)備外殼且面向?qū)к墸靡苑奖丬囕d遠距離(大于所處變電站高壓等級所需的安全距離)RFID讀卡器讀入被檢測設(shè)備的信息。
[0017]進一步地，所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊設(shè)置在設(shè)備側(cè)的傳感器包括:微功耗攝像頭、照度傳感器、噪聲傳感器以及氣味傳感器；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)檢測模塊在變電站多個區(qū)域多點布設(shè)的環(huán)境傳感器包括:微氣候傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、空間電磁場傳感器以及局放信號檢測傳感器。
[0018]進一步地，所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊中通過高壓側(cè)取源技術(shù)和超級電容為所述設(shè)置于設(shè)備側(cè)的傳感器供電；所述的高壓側(cè)取源技術(shù)包括:電池供電、速飽和電流互感器(CT)供電、激光供電、太陽能電池板供電、電場能量收集、磁場能量收集以及無線充電技術(shù)。
[0019]進一步地，所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊在被測電力設(shè)備表面涂有一種可逆的感溫材料；所述的感溫材料用以將溫度量轉(zhuǎn)為圖像，所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采用圖像識別技術(shù)對溫度進行識別；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采用圖像識別技術(shù)對儀表讀數(shù)、開關(guān)分合狀態(tài)以及觸頭磨損情況進行識別。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果。
[0021](I)本發(fā)明采用可拆分、布設(shè)的導軌規(guī)范小車的行走路線，運行穩(wěn)定可靠，滿足變電站各類設(shè)備非接觸式狀態(tài)監(jiān)測的需要。
[0022](2)本發(fā)明采用微功耗攝像頭及傳感器，成本較低，可以多點布設(shè)實現(xiàn)對電力設(shè)備的多角度全方位的監(jiān)測。
[0023](3)本發(fā)明采樣RFID射頻識別技術(shù)，對設(shè)備的有源電子標簽進行非接觸遠距離身份認證，機器人會根據(jù)不同設(shè)備信息采取不同的檢測方式。
[0024](4)本發(fā)明供電裝置采用滑觸線，可以為移動的小車進行不間斷供電，滑觸線分段連接，故障時只需更換故障的那段線纜，維修成本低。
[0025](5)本發(fā)明采用圖像識別技術(shù)實現(xiàn)對電力設(shè)備溫度、儀表讀數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、觸頭磨損情況的識別，一旦出現(xiàn)意外情況立刻報警，工作人名無需實時查看就可以掌握設(shè)備運行情況，提高了無人值守的可實施性。
[0026](6)本發(fā)明采用高壓側(cè)取源技術(shù)解決了設(shè)備高壓側(cè)的傳感器的能量來源。
[0027](7)本發(fā)明通過藍牙技術(shù)將設(shè)備側(cè)以及變電站區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給移動小車，移動小車通過無線網(wǎng)橋技術(shù)將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，工作人員可以遠距離對設(shè)備進行監(jiān)測并遠距離控制機器人，結(jié)構(gòu)簡單可靠，維修方便，解決了有線通訊的線纜成本及維護問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的導軌剖面圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的導軌正視圖。
[0031]圖4為本發(fā)明的移動小車結(jié)構(gòu)圖。
[0032]主要組件符號說明]
圖2中:1為導電器、2為導電銅條、3為碳刷、4為滾輪、5為外導軌、6為電源線、7為凸點、8為高架木棍。
[0033]圖3中:1為導電器、3為碳刷、4為滾輪、5為外導軌、6為電源線、7為凸點、9為拔叉。
[0034]圖4中:10為攝像頭、11為云臺、12為導電器固定架、13為控制鍵盤、14為顯示屏、15為軌道導輪。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0036]本實施例提供一種變電站導軌式巡檢機器人，如圖1所示，系統(tǒng)包括:
一設(shè)置于變電站內(nèi)的導軌；
一在所述導軌上行走的移動小車；所述的移動小車上設(shè)置有:中央控制模塊以及與該中央控制模塊連接的云臺、電機驅(qū)動模塊、定位模塊、設(shè)備信息采集模塊、通信模塊、遠程遙控模塊以及故障報警模塊；所述設(shè)備信息采集模塊用以掃描被測電力設(shè)備外殼上設(shè)有的RFID電子標簽，以獲取被檢測設(shè)備的信息；所述的通信模塊采用藍牙通信與網(wǎng)橋通信，其中所述的藍牙通信用以接收被測電力設(shè)備側(cè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及變電站區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述的網(wǎng)橋通信用以將處理過的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給一上位機；所述的云臺上設(shè)置有一攝像機10 (如圖4所示)，所述的攝像機的輸出控制端與所述的中央控制模塊連接，用以采集變電站內(nèi)的現(xiàn)場圖像信息；所述的中央控制模塊用以對移動小車及云臺的驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理以及通訊進行控制。
[0037]在機器人巡視過程中，電力設(shè)備側(cè)搭載微功耗攝像頭以及微功耗傳感器，通過超級電容供電，超級電容由高壓側(cè)取源技術(shù)進行充電。移動小車沿著導軌靠近被檢測電力設(shè)備時，小車上的RFID讀卡器便會讀取RFID標簽的信息，對設(shè)備進行身份掃描，同時中央控制系統(tǒng)發(fā)出減速命令，讓移動小車低速行走，當小車緩慢經(jīng)過凸點7 (如圖2所示)其碰撞傳感器壓住凸點，產(chǎn)生脈沖信號。小車內(nèi)的中央控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號做出停車命令，小車停在被檢測設(shè)備處。根據(jù)RFID讀卡器讀取的設(shè)備信息，對不同的設(shè)備信息做出不同的檢測動作。根據(jù)不同的設(shè)備通過藍牙技術(shù)發(fā)送特定的檢測命令，此時超級電容放電，電力設(shè)備側(cè)的傳感器得電，電力設(shè)備側(cè)的微功耗攝像頭以及微功耗傳感器根據(jù)檢測命令進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)通過藍牙技術(shù)回傳給移動小車。移動小車的中央控制模塊對數(shù)據(jù)進行處理，判斷被檢測電力設(shè)備是否出現(xiàn)異常，并將異常情況通過無線網(wǎng)橋發(fā)給上位機。此外在巡視過程中，移動小車收集變電站區(qū)域的多點傳感器的數(shù)據(jù)。最后，移動小車設(shè)有內(nèi)存卡，對歷史數(shù)據(jù)進行存儲，制作報表。
[0038]在本實施例中，采用一種可逆的感溫材料，涂在被測電力設(shè)備表面，當溫度達到一定閾值，感溫材料的顏色會發(fā)生明顯改變，電力設(shè)備側(cè)的微功耗攝像頭采集含有明顯顏色特征值的圖像并通過移動小車發(fā)生給上位機，通過后臺的上位機對圖片的特定區(qū)域進行顏色特征值對比(上位機內(nèi)存有設(shè)備正常工作時的顏色特征值)可以判別設(shè)備的溫度信息，從而實現(xiàn)溫度的檢測。此外通過圖像處理和識別技術(shù)，可以讀取儀表的數(shù)值或開關(guān)的分合狀態(tài)。
[0039]在本實施例中，如圖2以及圖3所示，導軌采用可拆分式工字形導軌，可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行布線。其中導軌內(nèi)部裝有導電銅條2，為機器人提供工頻電能。導軌內(nèi)設(shè)有導電器1，通過碳刷3與銅條2緊密接觸取得電能。導電器I通過撥叉9與移動小車固定，當移動小車行走時，導電器I內(nèi)置的滾輪4沿著導軌內(nèi)部滑動，從而帶動導電器I在導軌內(nèi)部滑動，此時導電器I上的碳刷3在銅條2上做摩擦滑動并獲得電能通過電源線6為移動小車供電。導電器I具備短路保護、漏電保護、過載保護，保證運行安全以及通信穩(wěn)定。
[0040]導軌根據(jù)檢測線路進行布設(shè)，在被檢測設(shè)備點設(shè)有有源RFID標簽，標簽存有該處設(shè)備的設(shè)備信息，且在被檢測設(shè)備相應(yīng)的軌道處設(shè)有凸點7，當移動小車靠近被檢測設(shè)備，小車上的RFID讀卡器便會讀取RFID標簽的信息，對設(shè)備進行身份掃描，同時中央控制系統(tǒng)發(fā)出減速命令，讓移動小車低速行走，當小車緩慢經(jīng)過凸點7其碰撞傳感器壓住凸點，產(chǎn)生脈沖信號。小車內(nèi)的中央控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號做出停車命令，小車停在被檢測設(shè)備處。根據(jù)RFID讀卡器讀取的設(shè)備信息，對不同的設(shè)備信息做出不同的檢測動作。
[0041]在本實施例中，如圖4所示，導電器固定架12與導電器撥叉9固定連接，從而實現(xiàn)移動過程拖動導電器I (如圖2所示)在導軌內(nèi)滑動取得電能。小車內(nèi)部設(shè)有軌道導輪15，軌道導輪15有彈簧機構(gòu)，能夠保證軌道導輪與軌道緊密接觸，小車在移動過程中軌道導輪跟著滾動，使得小車在軌道上穩(wěn)定移動、轉(zhuǎn)彎?？缮翟婆_11在小車靜止情況下可上升2米，水平水平旋轉(zhuǎn)范圍為O至360度、俯仰轉(zhuǎn)動范圍為O至90度，通過其搭載的攝像頭10可全方位提供現(xiàn)場視頻給監(jiān)控室。另外，顯示屏14提供小車運行狀況，通過控制鍵盤13可以對小車進行預(yù)設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括: 一設(shè)置于變電站內(nèi)的導軌； 一在所述導軌上行走的移動小車；所述的移動小車上設(shè)置有:中央控制模塊以及與該中央控制模塊連接的云臺、電機驅(qū)動模塊、定位模塊、設(shè)備信息采集模塊、通信模塊、遠程遙控模塊以及故障報警模塊；所述設(shè)備信息采集模塊用以掃描被測電力設(shè)備外殼上設(shè)有的RFID電子標簽，以獲取被檢測設(shè)備的信息；所述的通信模塊采用藍牙通信與網(wǎng)橋通信，其中所述的藍牙通信用以接收被測電力設(shè)備側(cè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及變電站區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述的網(wǎng)橋通信用以將處理過的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給一上位機；所述的云臺上設(shè)置有一攝像機，所述的攝像機的輸出控制端與所述的中央控制模塊連接，用以采集變電站內(nèi)的現(xiàn)場圖像信息；所述的中央控制模塊用以對移動小車及云臺的驅(qū)動、數(shù)據(jù)處理以及通訊進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于:所述被檢測設(shè)備的信息是由一環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采集；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊包括設(shè)置于設(shè)備側(cè)的傳感器以及在變電站多個區(qū)域多點布設(shè)的環(huán)境傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于:所述的導軌為可拆分式工字型導軌，能夠根據(jù)戶內(nèi)或戶外變電站設(shè)備布置及其狀態(tài)監(jiān)測需要進行路徑布設(shè)，所述的導軌用以規(guī)范小車的行走路線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的導軌設(shè)有供電裝置，用以對移動小車進行不間斷供電，所述的供電裝置采用安全低電壓的滑觸線。
5.根據(jù)權(quán)利要去I所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的云臺搭載至少一個攝像頭以及若干個電力設(shè)備非接觸式狀態(tài)監(jiān)測傳感器；所述的云臺能夠垂直升降、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰轉(zhuǎn)動，其中水平旋轉(zhuǎn)范圍為O至360度、俯仰轉(zhuǎn)動范圍為O至90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的移動小車中定位模塊采用碰撞傳感器或者磁傳感器，用以對移動小車進行定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的RFID電子標簽為有源電子標簽，設(shè)置于被檢測設(shè)備外殼且面向?qū)к?，用以方便車載遠距離RFID讀卡器讀入被檢測設(shè)備的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊設(shè)置在設(shè)備側(cè)的傳感器包括:微功耗攝像頭、照度傳感器、噪聲傳感器以及氣味傳感器；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)檢測模塊在變電站多個區(qū)域多點布設(shè)的環(huán)境傳感器包括:微氣候傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、空間電磁場傳感器以及局放信號檢測傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊中通過高壓側(cè)取源技術(shù)和超級電容為所述設(shè)置于設(shè)備側(cè)的傳感器供電；所述的高壓側(cè)取源技術(shù)包括:電池供電、速飽和電流互感器(CT)供電、激光供電、太陽能電池板供電、電場能量收集、磁場能量收集以及無線充電技術(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變電站導軌式巡檢機器人，其特征在于包括:所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊在被測電力設(shè)備表面涂有一種可逆的感溫材料；所述的感溫材料用以將溫度量轉(zhuǎn)為圖像，所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采用圖像識別技術(shù)對溫度進行識別；所述的環(huán)境與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊采用圖像識別技術(shù)對儀表讀數(shù)、開關(guān)分合狀態(tài)以及觸頭磨損情況進行識別。
【文檔編號】G05D1/10GK104391506SQ201410480880
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】繆希仁, 蘇尚流, 林蘇斌, 李友增, 張碧慧 申請人:福州大學