一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括：智能云臺與機器人本體連接，機器人本體與機器人運行驅動系統(tǒng)連接；所述可見光攝像機和紅外熱像儀分別與智能云臺連接，所述智能云臺通過以太網連接到控制箱，所述控制箱與后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接。本實用新型有益效果：溫度監(jiān)控系統(tǒng)具備雙路視頻，不但可以監(jiān)控閥廳閥塔溫度，也具備對閥廳內部環(huán)境實施監(jiān)控的功能。溫度監(jiān)控具備自動報警以及監(jiān)控數據自動儲存等功能。減輕了閥廳人工巡檢的工作強度，使得人工可以在遠離高壓，強電磁環(huán)境的后臺完成閥廳日常巡檢任務。
【專利說明】一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型設計電力自動化領域，尤其涉及一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]高壓直流輸電工程在國家電力建設當中具有重要意義，其中換流站是高壓交直流變換的場所，其內部的閥塔作為交直流變換的核心設備，對其內部設備及環(huán)境的監(jiān)控也十分重要。
[0003]近些年，隨著智能電網的不斷建設，軌道機器人逐漸開始部分替代人工巡檢來完成換流站閥廳的監(jiān)控。換流站閥廳由于長時間工作在高壓，大電流狀態(tài)下，其內部容易集聚大量熱量。雖然閥塔有高效的制冷措施來防止局部溫度過高，但是，一旦制冷措施出現異?；蛘唛y塔本身出現故障，閥塔局部問題很容易升高甚至釀成火災事故。
實用新型內容
[0004]為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為閥廳智能巡檢機器人核心組成部分，能夠實現可見光視頻的采集，閥塔溫度實時監(jiān)測，監(jiān)測視頻遠程傳輸以及遠程監(jiān)控等功能。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0006]一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括:智能云臺、控制箱、可見光攝像機、紅外熱像儀、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、機器人本體以及機器人運行驅動系統(tǒng)；
[0007]所述智能云臺與機器人本體連接，機器人本體與機器人運行驅動系統(tǒng)連接；所述可見光攝像機和紅外熱像儀分別與智能云臺連接，所述智能云臺通過以太網連接到控制箱，所述控制箱與后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接。
[0008]所述機器人運行驅動系統(tǒng)為在設置在機器人運行軌道上的滑塊，所述滑塊通過伺服電機驅動運行。
[0009]所述滑塊具體包括:兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板；所述兩組軌道運動單元獨立旋轉；
[0010]所述每一組軌道運動單元包括:一次轉彎運動單元、二次轉彎運動單元、橋架和一次連接板；
[0011]在所述橋架的兩端分別固定一次轉彎運動單元，在所述橋架外側設置一次連接板，所述一次連接板的兩側板與橋架兩端分別通過一次轉軸連接；所述二次轉彎運動單元設置在所述一次連接板的中間位置；所述每一組軌道運動單元的一次連接板分別通過二次轉彎運動單元與二次連接板連接。
[0012]所述一次轉彎運動單元包括:滾輪中軸、滾輪、一次軸承和一次轉軸；
[0013]所述滾輪通過滾輪中軸與橋架連接，所述一次軸承分別與一次轉軸和橋架配合，所述一次軸承的端部設有孔用擋圈一用于限位；所述一次轉軸上端部與一次連接板固定、中部設有圓柱面與一次軸承配合。
[0014]所述滾輪中軸端部由孔用擋圈一限位所述滾輪中軸的端部設有臺階用于滾輪限位，中部設有圓柱面與軸承內圈配合，末端設有圓柱面臺階與橋接嵌合，芯部設有通孔用于與橋架固定。其中末端圓柱面與芯部通孔同軸，中部圓柱面與以上兩者的軸線平行不同軸，兩軸線的偏心距離用于調節(jié)兩套滾輪的間距。
[0015]所述二次轉彎運動單元包括二次轉軸、二次軸承和孔用擋圈二 ；
[0016]所述二次轉軸貫穿一次連接板和二次連接板，二次軸承的內圈與二次轉軸配合，外圈與二次連接板配合，二次軸承端部由孔用擋圈二限位。
[0017]所述控制箱包括:視頻服務器、交換機、光電轉換單元、PLC、伺服驅動器和電源模塊；
[0018]所述視頻服務器、交換機和光電轉換單元依次連接，所述交換機還與PLC連接，PLC與伺服驅動器連接；電源模塊用于為上述各模塊提供供電電源。
[0019]所述機器人本體為能夠在X、Y、Z三個方向自由運動的機械手臂，所述智能云臺能夠在水平和垂直方向上進行轉動。
[0020]所述智能云臺由RS485總線控制，智能云臺控制RS485接口電路包括:瞬態(tài)電壓抑制差動收發(fā)器U12，
[0021]U12的I號管腳接云臺控制板單片機串口接收端RXD，2號管腳與3號管腳接單片機通用1管腳，4號管腳接單片機串口發(fā)送端TXD ；
[0022]U12的5號管腳接地，U12的6號管腳接485A，電阻R41 —端接U12的6號管腳、另一端接電源；穩(wěn)壓二極管D7 —端接U12的6號管腳、另一端接地；
[0023]U12的7號管腳接485B，電阻R35 —端接U12的7號管腳、另一端接地；壓二極管D8 一端接U12的7號管腳、另一端接地；電阻R37串接在U12的6號管腳和7號管腳之間；
[0024]U12的8號管腳接電源，電容C20的一端接U12的8號管腳、另一端接地。
[0025]所述智能云臺、控制箱、可見光攝像機、紅外熱像儀與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的信號傳輸線纜均采用不銹鋼套管做屏蔽處理。
[0026]本實用新型的有益效果:
[0027]1、本實用新型溫度監(jiān)控系統(tǒng)具備雙路視頻，不但可以監(jiān)控閥廳閥塔溫度，也具備對閥廳內部環(huán)境實施監(jiān)控的功能。溫度監(jiān)控具備自動報警以及監(jiān)控數據自動儲存等功能。減輕了閥廳人工巡檢的工作強度，使得人工可以在遠離高壓，強電磁環(huán)境的后臺完成閥廳日常巡檢任務。
[0028]2、本實用新型系統(tǒng)能夠讓智能云臺在安全范圍內盡可能靠近閥塔，彌補了傳統(tǒng)固定式智能云臺監(jiān)控范圍小，視野易遭遮擋等不足，具備盲區(qū)小，監(jiān)控范圍大的優(yōu)勢，有效提升了溫度探測系統(tǒng)的監(jiān)控效果。
[0029]3、本實用新型滑塊結構不僅能夠滿足直線軌道的運行，對于需要拐彎的曲線軌道，也能夠順利通行，保證了機器人本體能夠到達監(jiān)測區(qū)域的每個角落。
[0030]4、由于閥廳閥塔一般吊裝在閥廳中心，常見的固定式云臺與閥塔位置固定。云臺監(jiān)控點常常被閥塔自身遮擋。而本實用新型中引入的機械手臂可很大程度上解決了上述難題。機械手臂伸長可讓云臺在安全范圍內盡可能靠近閥塔，云臺本身位置靈活就允許云臺可以對重點區(qū)域可以多角度監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本實用新型整個系統(tǒng)結構示意圖；
[0032]圖2為本實用新型智能云臺運動示意圖；
[0033]圖3為本實用新型控制箱內部原理框圖；
[0034]圖4為本實用新型伺服電機驅動電路圖；
[0035]圖5為本實用新型智能云臺控制RS485接口電路圖；
[0036]圖6為本實用新型滑塊結構總體示意圖；
[0037]圖7為本實用新型滑塊結構俯視圖；
[0038]圖8是本實用新型沿滾輪軸線的剖視圖；
[0039]圖9是本實用新型滑塊沿直線路徑運行視圖；
[0040]圖10是本實用新型滑塊沿圓弧路徑I運行視圖；
[0041]圖11是本實用新型滑塊沿圓弧路徑II運行視圖。
[0042]其中，1.控制箱，2.服務器，3.NVR，4.光纖交換機，5.后臺監(jiān)控系統(tǒng)，6.客戶端PC，7.智能云臺，8.伺服電機，9.軌道，10.機械手臂，11.滑塊，12.伺服電機驅動器，13.PLC, 14.視頻服務器，15.以太網交換機，16.光電轉換器，17.電源；
[0043]2-3.二次連接板，2-4.二次軸承，2_5.孔用擋圈二，2_6.緊固螺母，2_7.墊圈，2-8.二次轉軸，2-9.—次連接板，2-10.橋架，2-11.—次轉軸，2-12.孔用擋圈一，2-13.—次軸承，2-14.滾輪，2-15.滾輪中軸。

【具體實施方式】
:
[0044]下面結合附圖與實施例對本實用新型進行詳細說明:
[0045]如圖1和圖2所示，一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括:智能云臺7、控制箱1、可見光攝像機、紅外熱像儀、后臺監(jiān)控系統(tǒng)5、機器人本體以及機器人運行驅動系統(tǒng)；
[0046]智能云臺7與機器人本體連接，機器人本體與機器人運行驅動系統(tǒng)連接；所述可見光攝像機和紅外熱像儀分別與智能云臺7連接，智能云臺7通過以太網連接到控制箱1，控制箱I與后臺監(jiān)控系統(tǒng)5連接。
[0047]機器人本體為能夠在X、Y、Z三個方向自由運動的機械手臂10，所述智能云臺7能夠在水平和垂直方向上進行轉動。機械手臂10 —端固定在軌道滑塊11上，可跟隨軌道9在垂直或者水平方向做直線運動，也可以沿曲線軌道做曲線運動。機械手臂10另一端固定智能云臺7。智能云臺7可跟隨機械手臂運動。機器人溫度監(jiān)控點由軌道滑塊11位置，機械手臂10狀態(tài)以及智能云臺7轉動角度共同決定。由圖2所示的機械手臂10與智能云臺7位置關系可知，智能云臺7可跟隨機械手臂10末端運動而運動。
[0048]機器人運動系統(tǒng)采用伺服電機8與軌道9的組合模式。伺服電機8與軌道9存在硬件連接，即電機轉動會帶動軌道滑塊11在垂直或者水平方向運動。伺服電機8由伺服驅動器12驅動，兩者之間存在電氣連接。
[0049]視頻采集由兩種攝像機完成，其中一種是可見光攝像機，可以完成閥廳內部環(huán)境圖像的實時采集；另外一種是紅外熱像儀，紅外熱像儀是一種可以根據物體散發(fā)紅外光探測物體溫度的設備。通過紅外熱像儀探測閥塔溫度可以避免監(jiān)測設備與閥塔的直接接觸，保證了監(jiān)測設備以及閥塔本身的安全。
[0050]可見光攝像機和紅外熱像儀安裝于可以在水平和垂直方向轉動的智能云臺7，智能云臺7由RS485總線控制。智能云臺7安裝于軌道滑塊11上，跟隨滑塊在軌道上做直線運動或者曲線運動。
[0051]由于閥廳是高壓交直流變換的場所，內部電磁環(huán)境復雜，為保證信號傳輸的質量以及完整性，所有信號傳輸線纜均采用金屬套管做屏蔽處理。
[0052]智能云臺7通過以太網連接到控制箱I?？刂葡銲是現場機器人控制的核心，具體結構如圖3所示，內部安裝有PLC13，以太網交換機15，伺服電機驅動器12，光電轉換器16，視頻服務器14以及電源模塊17。
[0053]PLC13發(fā)送驅動信號給伺服驅動器12，伺服驅動器12驅動伺服電機8轉動。伺服電機8安裝在軌道9 一端，與軌道皮帶連接。電機旋轉可帶動軌道滑塊11運動，進而完成智能云臺7上下\左右方向運動。可見光視頻與紅外視頻經過視頻服務器14，壓縮轉換成網絡信號。經過光電轉換器16后，通過光纜遠程傳輸到后臺監(jiān)控系統(tǒng)5。后臺監(jiān)控系統(tǒng)5主要完成視頻分析記錄以及遠程控制功能。主要包括服務器2，客戶端PC6，NVR3，光端機以及光纖交換機4。
[0054]視頻服務器14是一種對音視頻數據進行編碼處理并完成網絡傳輸的專用設備，視頻服務器14預留RS485接口，通過專用協議可完成對智能云臺7的運動控制。
[0055]所述的網絡信號，經過光電轉換后，經過光纖遠程傳輸到后臺監(jiān)控系統(tǒng)5。后臺監(jiān)控系統(tǒng)5包含光纖交換機4，可將多路光纖轉換成以太網，并將NVR3，服務器2以及客戶端PC6組網。NVR3可存儲監(jiān)控視頻。用戶可通過客戶端PC6查看兩路視頻，并發(fā)送控制命令。當閥塔溫度超過設定閾值，客戶端PC6發(fā)出報警信息?？蛻艨筛鶕缶畔⒆龀黾皶r處理。
[0056]圖4是智能云臺垂直、水平方向直流電機驅動電路實際電路圖。驅動部分采用了美國國家半導體公司的LDM18200為驅動核心，驅動功率大，可靠穩(wěn)定，抗干擾能力強。
[0057]圖5是智能云臺控制RS485實際接口電路。電路在總線A、B上加裝TVS瞬態(tài)抑制二極管，可濾除總線上高頻干擾，保護芯片管腳。提高了電路在強電場環(huán)境下的穩(wěn)定性。
[0058]智能云臺控制RS485接口電路的驅動芯片Ul2選用優(yōu)選德州儀器公司的SN65LBC184。
[0059]U12的I號管腳接云臺控制板單片機串口接收端RXD，2號管腳與3號管腳接單片機通用1管腳，4號管腳接單片機串口發(fā)送端TXD ；
[0060]U12的5號管腳接地，U12的6號管腳接485A，電阻R41 —端接U12的6號管腳、另一端接電源；穩(wěn)壓二極管D7 —端接U12的6號管腳、另一端接地；
[0061]U12的7號管腳接485B，電阻R35 —端接U12的7號管腳、另一端接地；壓二極管D8 一端接U12的7號管腳、另一端接地；電阻R37串接在U12的6號管腳和7號管腳之間；
[0062]U12的8號管腳接電源，電容C20的一端接U12的8號管腳、另一端接地。
[0063]滑塊11包括兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板2-3 ;兩組軌道運動單元獨立旋轉；
[0064]如圖6到圖8所示,每一組軌道運動單元包括:一次轉彎運動單元、二次轉彎運動單元、橋架2-10和一次連接板2-9 ；
[0065]一次轉彎運動單元包括:滾輪中軸2-15、滾輪2-14、一次軸承2_13和一次轉軸2-11 ;二次轉彎運動單元包括二次轉軸2-8、二次軸承2-4和孔用擋圈二 2-5。
[0066]滾輪2-14的內圈與滾輪中軸2-15的中部的圓柱面裝配配合，滾輪中軸2_15末端臺階與橋架2-10嵌合定位，緊固件穿過滾輪中軸2-15芯部通孔連接橋架2-10 ;滾輪中軸2-15中部圓柱面與芯部通孔的軸線不同軸，即滾輪2-14中心軸線與滾輪中軸2-15的芯部通孔不同軸，存在一個偏心距離，此偏心距數值根據軌道9的導軌寬度確定；通過調整滾輪中軸2-15與橋架2-10的相對轉動位置，可以調節(jié)兩套滾輪2-14的中心距離，以適應軌道9導軌寬度，既保證滑塊11與軌道9配合的預緊力，又保證順暢運行。
[0067]橋架2-10兩端設有軸承安裝孔，用于裝配孔用擋圈一 2-12、一次軸承2_13，一次軸承內圈與一次轉軸2-11中部圓柱面外圓配合，一次轉軸2-11上端部與一次連接板2-9配合并利用緊固件固定；
[0068]一次連接板2-9中部設有臺階通孔，與二次轉軸2-8底部臺階配合，二次轉軸2_8中部圓柱面外圓與二次軸承2-4配合，二次軸承2-4外圈與二次連接板2-3軸承安裝孔配合，在二次連接板2-3裝配有孔用擋圈二 2-5，二次轉軸2-8和一次連接板2-9的軸向固定采用緊固螺母2-6和墊圈2-7固定。
[0069]如圖9所示，當滑塊11在直線路徑上運行時，兩套一次轉彎運動單元的一次連接板2-9平行、橋架2-10平行側面與二次連接板2-3平行，使用工具將滾輪中軸2-15旋轉至適當位置并緊固，以調整滾輪2-14的中心間距H至最佳值，實現滑塊11與軌道9的配合有足夠的預緊力，又能保證順暢運行。
[0070]如圖10所示，當滑塊11前進，在圓弧路徑I上運行時狀態(tài)，兩套一次連接板2-9狀態(tài)保持平行，橋架2-10分別繞一次轉軸2-11的軸線轉動，滾輪2-14的軸線延長線相交于圓心O2，兩延遲線的夾角為2χβ，夾角關于二次連接板2-3中心面對稱；橋架2-10獨立轉動后，滾輪2-14各自實現與軌道9的緊密配合，滑塊11繞圓心O2轉動，實現沿圓弧路徑行走。
[0071]如圖11所示，當滑塊11在圓弧路徑II上運行時狀態(tài)，一次連接板2-9與橋架2-10保持平行，一次運動單元繞二次轉軸2-8的軸線旋轉，滾輪2-14的中心連線相交于圓心O1,兩中心連線的夾角為2χα，夾角關于二次連接板2-3中心面對稱；兩套一次運動單元獨立轉動后，滾輪2-14各自實現與軌道9的緊密配合，滑塊11繞圓心O1轉動，實現沿圓弧路徑行走。
[0072]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，包括:智能云臺、控制箱、可見光攝像機、紅外熱像儀、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、機器人本體以及機器人運行驅動系統(tǒng)； 所述智能云臺與機器人本體連接，機器人本體與機器人運行驅動系統(tǒng)連接；所述可見光攝像機和紅外熱像儀分別與智能云臺連接，所述智能云臺通過以太網連接到控制箱，所述控制箱與后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接。
2.如權利要求1所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述機器人運行驅動系統(tǒng)為在設置在機器人運行軌道上的滑塊，所述滑塊通過伺服電機驅動運行。
3.如權利要求2所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述滑塊具體包括:兩組軌道運動單元以及用于連接兩組軌道運動單元的二次連接板；所述兩組軌道運動單元獨立旋轉； 所述每一組軌道運動單元包括:一次轉彎運動單元、二次轉彎運動單元、橋架和一次連接板； 在所述橋架的兩端分別固定一次轉彎運動單元，在所述橋架外側設置一次連接板，所述一次連接板的兩側板與橋架兩端分別通過一次轉軸連接；所述二次轉彎運動單元設置在所述一次連接板的中間位置；所述每一組軌道運動單元的一次連接板分別通過二次轉彎運動單元與二次連接板連接。
4.如權利要求3所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述一次轉彎運動單元包括:滾輪中軸、滾輪、一次軸承和一次轉軸； 所述滾輪通過滾輪中軸與橋架連接，所述一次軸承分別與一次轉軸和橋架配合，所述一次軸承的端部設有孔用擋圈一用于限位；所述一次轉軸上端部與一次連接板固定、中部設有圓柱面與一次軸承配合。
5.如權利要求4所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述滾輪中軸端部由孔用擋圈一限位所述滾輪中軸的端部設有臺階用于滾輪限位，中部設有圓柱面與軸承內圈配合，末端設有圓柱面臺階與橋接嵌合，芯部設有通孔用于與橋架固定。其中末端圓柱面與芯部通孔同軸，中部圓柱面與以上兩者的軸線平行不同軸，兩軸線的偏心距離用于調節(jié)兩套滾輪的間距。
6.如權利要求3所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述二次轉彎運動單元包括二次轉軸、二次軸承和孔用擋圈二 ； 所述二次轉軸貫穿一次連接板和二次連接板，二次軸承的內圈與二次轉軸配合，外圈與二次連接板配合，二次軸承端部由孔用擋圈二限位。
7.如權利要求1所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述控制箱包括:視頻服務器、交換機、光電轉換單元、？IX、伺服驅動器和電源模塊； 所述視頻服務器、交換機和光電轉換單元依次連接，所述交換機還與連接，？10與伺服驅動器連接；電源模塊用于為上述各模塊提供供電電源。
8.如權利要求3所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述機器人本體為能夠在X、X、2三個方向自由運動的機械手臂，所述智能云臺能夠在水平和垂直方向上進行轉動。
9.如權利要求1所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述智能云臺由83485總線控制，智能云臺控制83485接口電路包括:瞬態(tài)電壓抑制差動收發(fā)器譏2, 112的1號管腳接云臺控制板單片機串口接收端狀0，2號管腳與3號管腳接單片機通用10管腳，4號管腳接單片機串口發(fā)送端1X0 ； 112的5號管腳接地，^12的6號管腳接485八，電阻財1 一端接仍2的6號管腳、另一端接電源；穩(wěn)壓二極管07 —端接仍2的6號管腳、另一端接地； 112的7號管腳接4858，電阻835 —端接仍2的7號管腳、另一端接地；壓二極管08 —端接仍2的7號管腳、另一端接地；電阻837串接在仍2的6號管腳和7號管腳之間； 112的8號管腳接電源，電容020的一端接112的8號管腳、另一端接地。
10.如權利要求1所述的一種閥廳智能巡檢機器人溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述智能云臺、控制箱、可見光攝像機、紅外熱像儀與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的信號傳輸線纜均采用不銹鋼套管做屏蔽處理。
【文檔編號】G05B19/05GK204143217SQ201420611114
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】劉志遠, 韋鵬, 竇俊廷, 張斌, 鄒洪森, 王宏麗, 張永生, 孫昊, 隋吉超, 蔣克強 申請人:國家電網公司, 國網寧夏電力公司檢修公司, 山東魯能智能技術有限公司