基于机器人的智能箱体变电站“监‑检‑维”一体化系统技术方案

基于机器人的智能箱体变电站“监‑检‑维”一体化系统，包括机器人本体、机器人本体两侧均安装有上机械臂、中机械臂、下机械臂。所述上机械臂设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器。所述中机械臂安装有钳手；所述下机械臂设有三根手指，同上机械臂。所述机器人本体安装有高清摄像头、补光灯、无线WiFi模块、中心信息处理单元；所述机器人本体安装在竖直导轨上，机器人本体能在竖直导轨上上下移动。所述机器人本体活动安装在水平导轨上，机器人本体能在水平导轨上左右行走。本发明专利技术能够实现智能箱体变电站内的监视、检测、维护一体化工作，保护智能箱体变电站的安全运行，减少运维的工作量和成本。

Intelligent box substation \robot supervision inspection system based on dimensional integration

Intelligent box substation \robot supervision inspection system based on dimensional integration, including the robot, the robot body on both sides are arranged on the mechanical arm, mechanical arm, mechanical arm. The upper arm is equipped with three fingers, which are respectively equipped with transient voltage detection sensors, ultrasonic detection sensors and intelligent infrared thermal scanning sensors. The mechanical arm is equipped with a clamp hand, and the lower mechanical arm is provided with three fingers and the same mechanical arm. The robot equipped with high-definition cameras, lights, WiFi wireless module, information processing unit; the robot body is installed on the vertical guide rail, the robot can move up and down in the vertical guide rail. The body of the robot is installed on the horizontal guide, and the robot body can walk around the horizontal guide. The invention can realize the integrated work of monitoring, testing and maintenance in the intelligent box substation, and protect the safe operation of the smart box substation, and reduce the workload and cost of operation and maintenance.

【技术实现步骤摘要】
基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统
本专利技术涉及一种智能箱体变电站运维系统，特别是一种基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统。
技术介绍
箱体式变电站适用于住宅小区、繁华闹市、铁路供电等，可根据不同的使用条件、负荷等级定制，具有广阔的应用领域。箱体式变电站自产生以来发展极为迅速，特别是在欧洲发达国家已经广泛使用。智能箱体变电站由于采用GIS(GasInsulatedSubstation)技术，能够缩小电气距离提高接入电压等级，同时箱式结构大大减小了智能变电站占地空间，更加适用于城市建设。随着中国城市现代化的飞速发展，不断采取增容，提高电压等级等策略更新改造城市配电网，智能箱体变电站的工程应用是其关键技术之一。城市箱体变电站作为城市供电的关键设备，其运行状态的监视和智能检修的构建已是当务之急。城市配电网复杂，需要大量的监视才能够保证系统的安全和稳定运行。当前主要采用人工巡视和手动操作的运维技术已难以跟上配网的发展，利用新技术代替人工的智能巡检被广泛研究和提出。机器人技术便是一项得到认可的技术，且其已在较多工业场景下使用。但是，智能箱体变电站作为一个特殊的结构，其空间相对较小，且开关箱柜的放电、温度等监视、检测和维护相对专业化，一般的机器人并不具备该功能可直接使用。因此有必要设计一种基于机器人设计的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，来减轻城市智能箱体变电站的运维难度和工作量。
技术实现思路
为了保证智能箱体变电站的安全运行，减少传统人工运维的工作量和成本，本专利技术提供一种基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，能够实现智能箱体变电站内的监视、检测、维护一体化工作，保护智能箱体变电站的安全运行，减少运维的工作量和成本。本专利技术采取的技术方案为：基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，包括机器人本体、机器人本体两侧均安装有三个机械臂：上机械臂、中机械臂、下机械臂。所述上机械臂设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器；所述中机械臂安装有钳手；所述下机械臂设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器。所述机器人本体安装有高清摄像头、补光灯、无线WiFi模块、中心信息处理单元；所述机器人本体通过四个旋转齿轮安装在竖直导轨上，机器人本体能在竖直导轨上上下移动。所述机器人本体活动安装在水平导轨上，机器人本体能在水平导轨上左右行走。所述中心信息处理单元连接高清摄像头，获取状态监测信息。所述中心信息处理单元连接暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器，获取检测信息。所述中心信息处理单元连接无线WiFi模块，将信息与控制箱体内无线信号接收器通信，无线信号接收器将接收的信号传输给后台控制中心。所述机器人本体底部设置有底座，底座上安装有车轮，能在水平导轨上左右行走；机器人本体连接供电电缆，给机器人本体供电。所述中心信息处理单元连接旋转驱动杆，控制断路器开关档位；所述中心信息处理单元连接钳手，控制中机械臂拉出断路器小车。本专利技术基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，集成箱式变电站各箱体内的监视、检测、维护等功能于一身的机器人，通过本身的控制中心完成信息处理和预警功能，同时将监视同步上传后台运行管理中心以供进一步的数据处理，从而提高智能箱体变电站的安全运行，减少运维的工作量和成本。本专利技术基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，包括如下功能：状态信号监测：基于机器人特定轨迹的移动特性，实时拍摄屏柜中各项数据参数以及运行状态，并利用机器人手臂放置的温度扫描检测装置实时扫描箱体变电站内分布式各屏柜主设备的温度、屏柜内的湿度、环境的温度和湿度等信号；并将监视信号上送信息处理中心单元。放电信号检测：利用机器人多手臂同时放置多点放电检测设备，逐步检测并上传分布式各屏柜单一柜体内放电信号；信息处理中心基于多点同步检测信息，计算放电信号源的强度和定位放电信号源的位置。故障屏柜维护：机器人在接到调度中心指令后，能够定位故障配电屏柜；利用机器人中心旋转驱动杆，选择断路器控制开关档位，并利用中机械臂将断路器从运行位拉出到试验位，以利于运维。远程通信与管理：一体化系统信息中心基于通信技术，能够上送监测的温湿度信号、检测的放电信号以及控制信号，建立与调度中心的联系。附图说明图1为本专利技术主视结构示意图。图2为本专利技术侧视结构示意图。图3为本专利技术后视结构示意图图。图4为本专利技术的工作示意图。图5为基于多测量点距离构建测量重叠区域信号强度模型示意图。图6为本专利技术的工作流程图。具体实施方式如图1和图2所示，基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，机器人本体两侧均安装有三个机械臂，上机械臂1有三根手指，分别附着暂态地电压检测传感器2、超声波检测传感器3、智能红外热扫描传感器4；中机械臂安装钳手5；下机械臂6同上机械臂。本体正面中心安装可伸缩旋转驱动杆7；本体正面上侧安装高清摄像头8和补光灯9。本体上侧安装有无线WiFi模块10。如图3所示，机器人本体通过四个旋转齿轮11安装在竖直导轨12上，机器人本体在竖直导轨上可上下移动；机器人本体底部设置有底座13，底座上安装有车轮，可以在水平导轨上14左右行走；系统通过供电电缆15给机器人供电。机器人本体内安装有中心信息处理单元。中心信息处理单元连接高清摄像头8，获取状态监测信息；中心信息处理单元连接暂态地电压检测传感器2、超声波检测传感器3、智能红外热扫描传感器4，获取检测信息；中心信息处理单元连接旋转驱动杆7控制断路器开关档位；中心信息处理单元连接钳手5，控制中机械臂拉出断路器小车。中心信息处理单元具有状态分析能力和综合状态评价功能，并基于无线WiFi模块10将信息与箱体内无线信号接收器16通信，无线信号接收器16将接受的信号传输给后台控制中心。如图4所示，为本专利技术一种基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统的工作示意图。机器人本体行走在水平导轨14上，通过高清摄像头8对屏柜的各项数据和运行状态进行监视，通过暂态地电压检测传感器2、超声波检测传感器3、智能红外热扫描传感器4对屏柜内放电情况和温度进行检测，如遇到紧急情况，中心信息处理单元控制旋转驱动杆7的断路器开关，利用中机械臂将断路器从运行位拉出到试验位，以利于运维。同时，中心信息处理单元连接钳手5，控制中机械臂拉出断路器小车。中心信息处理单元是机器人的控制中心，安装于机器人本体内，用于指挥机器人完成智能箱体变电站内的监视、检测、维护一体化工作。中心信息处理单元的控制芯片采用DSP处理器，其控制电路板主要由DSP处理器、电源芯片、AD转换芯片、大容量存储卡、电机驱动模块及其他电路等组成。高清摄像头8用于拍摄屏柜各项数据参数以及运行状态，同时摄像头上方还安装有补光灯9，用于光线不足情况下拍摄。通信系统用于机器人与箱内后台中控通信转接器之间的无线通信，采用嵌入式的无线WiFi模块。机器人上安装的无线WiFi模块10安装位置如图1中所示，后台无线信号接收器16安装于箱体内壁上。WiFi模块选用ESP8266串口WiFi无线收发模块，用于将机器人的视频信息同步上传后台运行管理中本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于机器人的智能箱体变电站“监‑检‑维”一体化系统，包括机器人本体、机器人本体两侧均安装有三个机械臂：上机械臂(1)、中机械臂、下机械臂(6)；其特征在于：所述上机械臂(1)设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器(2)、超声波检测传感器(3)、智能红外热扫描传感器(4)；所述中机械臂安装有钳手(5)；所述下机械臂(6)设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器；所述机器人本体安装有高清摄像头(8)、无线WiFi模块(10)、中心信息处理单元；所述机器人本体滑动安装在竖直导轨(12)上，机器人本体能在竖直导轨(12)上上下移动；所述机器人本体活动安装在水平导轨(14)上，机器人本体能在水平导轨(14)上左右行走；所述中心信息处理单元连接高清摄像头(8)，获取状态监测信息；所述中心信息处理单元连接暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器，获取检测信息；所述中心信息处理单元连接无线WiFi模块(10)，将信息与控制箱体内无线信号接收器(16)通信，无线信号接收器(16)将接收的信号传输给后台控制中心。

【技术特征摘要】
1.基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，包括机器人本体、机器人本体两侧均安装有三个机械臂：上机械臂(1)、中机械臂、下机械臂(6)；其特征在于：所述上机械臂(1)设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器(2)、超声波检测传感器(3)、智能红外热扫描传感器(4)；所述中机械臂安装有钳手(5)；所述下机械臂(6)设有三根手指，分别安装有暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器；所述机器人本体安装有高清摄像头(8)、无线WiFi模块(10)、中心信息处理单元；所述机器人本体滑动安装在竖直导轨(12)上，机器人本体能在竖直导轨(12)上上下移动；所述机器人本体活动安装在水平导轨(14)上，机器人本体能在水平导轨(14)上左右行走；所述中心信息处理单元连接高清摄像头(8)，获取状态监测信息；所述中心信息处理单元连接暂态地电压检测传感器、超声波检测传感器、智能红外热扫描传感器，获取检测信息；所述中心信息处理单元连接无线WiFi模块(10)，将信息与控制箱体内无线信号接收器(16)通信，无线信号接收器(16)将接收的信号传输给后台控制中心。2.根据权利要求1所述基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，其特征在于：所述机器人本体底部设置有底座(13)，底座(13)上安装有车轮，能在水平导轨(14)上左右行走；机器人本体连接供电电缆(15)，给机器人本体供电。3.根据权利要求1所述基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，其特征在于：所述中心信息处理单元连接旋转驱动杆(7)，控制断路器开关档位；所述中心信息处理单元连接钳手(5)，控制中机械臂拉出断路器小车。4.根据权利要求1所述基于机器人的智能箱体变电站“监-检-维”一体化系统，其特征在于：所述机器人本体安装有补光灯(9)。5.一种智能箱体变电站“监-检-维”方法，其特征在于：1)、状态信号监测：基于机器人特定轨迹的移动特性，实时拍摄屏柜中各项数据参数以及运行状态，并利用机器人手臂放置的温度扫描检测装置，实时扫描箱体变电站内分布式各屏柜主设备的温度、屏柜内的湿度、环境的温度和湿度等信号；并将监视信号上送信息处理中心单元；2)、放电信号检测：利用机器人多手臂同时放置多点放电检测设备，逐步检测并上传分布式各屏柜单一柜体内放电信号；信息处理中心单元基于多点同步检测信息，计算放电信号源的强度和定位放电信号源的位置；3)、故障屏柜维护：机器人在接到调度中心指令后，能够定位故障配电屏柜；利用机器人中心旋转驱动杆(7)，选择断路器控制开关档位，并利用中机械臂将断路器拉出运行为至试验位，以利于运维；4)远程通信与管理：一体化系统信息中心基于通信技术，能够上送监测的温湿度信号、检测的放电信号以及控制信号，建立与调度中心的联系。6.根据权利要求5所述一种智能箱体变电站“监-检-维”方法，其特征在于：利用基于多测量点距离构建测量重叠区域信号强度模型进行测量，对于包含多个传感器同时测量的区域，根据测量点与各个传感器之间的距离，构建各个传感器测量值在测量重叠区的信号强度中所占权重，从而得到重叠区的测量值；根据测量点被多少个传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄悦华，李振兴，谭洪，程江州，马小红，李振华，李世春，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42