遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行方法及其監(jiān)控和執(zhí)行平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)控和執(zhí)行方法與設備，具體涉及一種應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行方法以及應用在遠程無人環(huán)境下的設備監(jiān)控和執(zhí)行設備一一應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行平臺，特別是可使操作者能遠程監(jiān)控和操作設備的平臺，尤其用于設備處于無人值守，獨立運行的場合。
【背景技術】
[0002]目前人類探索的領域已深入高山極地等環(huán)境惡劣場合，人們?yōu)榱颂剿魑粗澜?，了解關于宇宙和極端環(huán)境的起源、發(fā)展及其對人類的影響，需要安裝設備對所關心的信息進行監(jiān)測。這些設備一般都安裝在人跡罕至的場所，比如高山大川、極地海洋等，由于這些環(huán)境異常惡劣，設備安裝完成后一般都是自動運行，設備處于無人值守的狀態(tài)，所需要的信息都通過網絡或衛(wèi)星通訊的方式傳輸回來。但是如果這些設備出現了故障，由于現場處于無人值守的狀態(tài)，無法確切了解故障點，都是根據傳回來的信息結合經驗猜測可能出現的問題，具有很大的隨機和不確定性。這些遠程無人值守的設備一般都會配備監(jiān)控系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控和設備運行參數監(jiān)控，但是視頻監(jiān)控都是對設備整體狀態(tài)的監(jiān)控，對一些細節(jié)無法進行深入的監(jiān)控。而設備參數的監(jiān)控只能幫助判斷故障點，但是不能排除故障點。這種技術狀況不僅非常不便，而且工作效率低下。此外在現場排除故障時，通過設備運轉所發(fā)出的聲音判斷設備是否工作正常也是常用的方法，通過聲音可以判斷設備的安裝固定狀況和磨損情況。但是通過視頻監(jiān)控是無法判斷設備的聲音狀況。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行方法，以及應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行平臺，該方法和設備能夠滿足在無人值守的環(huán)境下，對所監(jiān)控設備細節(jié)進行監(jiān)視，并通過執(zhí)行機構維修出故障的設備，使設備恢復正常工作。該設備所使用的機構簡單，可實現性強，性能優(yōu)越且可具有遠程執(zhí)行的功能。
[0004]為實現所述目的，本發(fā)明的技術方案是，一種應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行方法，其特征在于，步驟如下:
(I).在需要監(jiān)控的設備房間頂部架設水平方向導軌及垂直方向導軌，該水平方向導軌及垂直方向導軌方向彼此垂直；在導軌上安裝有監(jiān)控平臺，該監(jiān)控平臺上安裝有執(zhí)行機構，所述監(jiān)控平臺和執(zhí)行機構分別通過控制器進行控制；
⑵.把整個房間轉換為三維坐標；在控制電路控制下，所述執(zhí)行機構運動到所設定的目標位置；
⑶.根據需求，監(jiān)控平臺上的攝像頭拍攝下設備的細節(jié)，通過麥克風接收運轉設備的聲音，并通過所述的控制器把聲音信號進行傅里葉變換，得到運轉設備聲音的頻譜；
⑷.把這些設備圖像細節(jié)和聲音頻譜通過通訊的方式傳輸給遠程的操作人員；
(5).操作人員根據所傳回的圖像信息，聲音頻譜信息并結合設備參數信息，判斷設備的故障原因和故障點；
(6).所述執(zhí)行機構根據步驟(5)的判斷結果，驅動執(zhí)行機構完成設備的維修工作；
(7).完成維修工作后，平臺回到原始設定狀態(tài)。
[0005]更優(yōu)化和更詳細地說，本發(fā)明各個步驟的操作如下:
其中，步驟(I)中水平方向導軌及垂直方向導軌的設置方式是:所述水平方向導軌包括三條水平方向上的導軌，其中兩條導軌(X軸導軌)平行，使移動裝置可以沿著導軌前后移動；第三條導軌(Y軸導軌)與X軸導軌垂直，使移動裝置可以左右移動。垂直方向導軌(Z軸導軌)采用可伸縮的導軌；
步驟⑵中平臺移動的具體方法是:所述控制電路上有通過網絡接收遠程操作人員的控制命令，所述控制電路對遠程控制指令進行解析轉換為三軸的控制命令，所述控制電路把控制命令發(fā)送給三軸驅動，最終通過三軸驅動控制所述平臺上的電機旋轉，把所述平臺上的監(jiān)控平臺移動到設定的位置。所述控制電路通過控制脈沖的個數，使監(jiān)控平臺的最終位置和設定的位置保持一致。
[0006]步驟⑶中圖像和聲音監(jiān)控的具體方法是:所述控制電路控制攝像頭拍攝設備的圖像細節(jié)，同時用麥克風接收運轉設備所發(fā)出來的聲音，并在所述控制器上使用傅里葉變換把所采集的聲音信號轉換為聲音的頻譜信號。
[0007]步驟(4)中信息傳輸的具體方法是:所拍攝的圖像和轉換后的聲音頻譜信號通過網絡傳輸給遠程的操作人員。
[0008]步驟(5)中故障判斷的具體方法是:操作人員根據傳輸回來的圖像信號和聲音的頻譜信息判斷所監(jiān)控的設備工作是否正常，如出現故障，故障是什么。
[0009]步驟￠)的維修工作的具體方法是:操作人員發(fā)出維修命令，通過控制鋸齒形的裝置的夾緊和松開來對故障點進行維修。
[0010]步驟(7)中收尾工作的具體方法是:當維修工作完成后，監(jiān)控平臺在收到遠程操作人員的信號后，自動把平臺通過導軌運轉到初始位置。
[0011]完成本申請第二個發(fā)明任務的技術方案是，一種應用在遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控和執(zhí)行平臺:包括水平方向導軌及垂直方向導軌，其特征在于，在所述水平方向導軌及垂直方向導軌上安裝有監(jiān)控平臺，在該監(jiān)控平臺上安裝有監(jiān)控設備和執(zhí)行機構，所述監(jiān)控平臺和執(zhí)行機構分別由控制器進行控制，本監(jiān)控和執(zhí)行平臺還設有控制電路；所述監(jiān)控平臺和執(zhí)行機構的動作執(zhí)行，由該控制電路控制。
[0012]本發(fā)明的設備具有以下優(yōu)化方案:
1、所述水平方向導軌包括三條水平方向上的導軌，其中兩條導軌平行，使移動裝置可以沿著導軌前后移動；第三條導軌與前兩條導軌垂直，使移動裝置可以左右移動。
[0013]2、垂直方向導軌采用可伸縮的導軌；
3、所述控制電路上設有電源部分；該電源部分分別與監(jiān)控平臺和電機驅動器連接；所述監(jiān)控平臺和執(zhí)行機構的驅動力，來源于該控制電機驅動器中；
4、在所述執(zhí)行機構上安裝有攝像頭和麥克風；
5、所述執(zhí)行機構的驅動電機采用步進電機；
6、所述控制器采用具有網絡功能和數據處理功能的PC104電腦；
7、所述攝像頭采用具有紅外功能的攝像頭； 8、所述的執(zhí)行機構采用可控的鋸齒型執(zhí)行機構。
[0014]傳統(tǒng)的圖像監(jiān)控部件都是通過固定安裝在某個位置，通過不斷拍攝圖像來監(jiān)控設備。而對于本發(fā)明的監(jiān)控平臺，不但可以采用固定方式監(jiān)控設備，而且也可以運轉到設備的局部對局部的細節(jié)進行監(jiān)控，因為傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)無法深入了解設備的故障位置，同時對于龐大復雜的設備，出故障的位置是隨機的，事先無法做到對每個可能的故障點都安裝攝像頭。而如果監(jiān)控系統(tǒng)是可以移動的，那么就可以根據操作者的需要移動到所關心的位置，對設備的細節(jié)進行監(jiān)控，這樣可以更加利于查找故障源。此外本發(fā)明通過麥克風采集運轉設備的聲音信號，轉換成頻譜信號后也用于判斷設備是否運轉正常。相對于傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明不但可以對設備細節(jié)進行監(jiān)控，而且可以根據操作者的指令對出故障的設備進行遠程操作，對設備進行維修。這可以大大提高設備的運行效率，提高設備的產出。
[0015]更具體和更優(yōu)化地說，本發(fā)明的結構是:監(jiān)控和執(zhí)行平臺包括三條水平方向上的導軌，其中兩條導軌平行，使監(jiān)控平臺(也可稱為移動裝置)可以沿著導軌前后移動。第三條導軌與前兩條導軌垂直，使移動裝置可以左右移動。在垂直方向上有可伸縮的導軌，把監(jiān)控平臺安裝到可伸縮導軌的頂端。監(jiān)控平臺包括了一攝像裝置、一麥克風和一個執(zhí)行機構。該平臺還包括一控制電路，其包括一控制器，三臺電機驅動器，一保護裝置和一電源部分。導軌由金屬材料制成，導軌上安裝可以移動的監(jiān)控平臺(移動裝置)，導軌兩端安裝有機械限位裝置，可以防止移動裝置移動出導軌范圍。電機驅動部分為電機驅動器和電機?？刂破鬟h程接收操作人員的指令，對監(jiān)控平臺發(fā)出移動到預定位置的命令?？刂破靼汛嗣罱馕龀善脚_的位置坐標，通過電機驅動器驅動電機把移動裝置移動到預定位置。在運動過程中，通過所發(fā)給定脈沖的數量，使最終的位置和預定的位置一致。當移動裝置移動到預定位置后，自動進行拍攝和用麥克風采集運轉設備的聲音，并把拍攝的圖像和轉換后的頻譜信號通過通訊的方式傳輸給遠程操作者。同時根據遠程操作者的指令完成設備的維護工作。
[0016]本發(fā)明的工作原理是:
遠程無人環(huán)境下的監(jiān)控執(zhí)行平臺，移動攝像頭、麥克風和執(zhí)行機構到指定的位置，拍攝設備的細節(jié)、采集設備的聲音并根據遠程操作者的命令進行設備維修