一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，包括远程监控中心和与其通信的若干个机器人终端，所述机器人终端包括控制机器人在三维空间运动的控制模块，所述控制模块驱动运动模块，带动机器人沿着轨道做X、Y和Z轴方向运动，行走到目标检测位置，检测模块对该位置进行环境监测，并将监测数据传输给远程监控中心，在机器人行驶、监测的过程中，安全防护模块保持检测障碍物和防止机器人出轨，所述远程监控中心对每个机器人终端进行调度。本实用新型专利技术有效降低工作劳动强度，降低变电站运维成本，提高正常巡检作业和管理的智能化和自动化水平，为智能变电站和无人值守变电站提供检测手段和全方位的安全保障。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统。
技术介绍
长期以来，变电站室内设备巡检工作多采用人工方式进行，传统的人工巡检方式不仅存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足之处，而且事后也无法将人工所检测的数据准确、及时地传送到管理信息系统。随着无人值守模式变电站的推广，伴随而来的是变电站巡检工作量越来越大，巡检到位率、及时性更加无法得到保证。特别是在高原、戈壁等特殊地理条件或如大风、雾天、冰雪、冰雹、雷雨等极端天气发生后，造成人工无法及时巡检，并且受条件限制巡检存在较大安全风险，此时变电站一旦发生意外事故，决策者因无法及时获取直观的现场信息，往往会贻误最佳处理事故的时机，造成不必要的经济损失甚至人员伤亡等重大的事故。近年来，随着科技的发展，变电站智能机器人的出现，实现自动完成变电站日常设备巡视、红外测温、操作前后设备状态检查等工作，从而大大提高对变电站设备巡视的工作效率和质量，降低人员劳动强度和工作风险，提升变电站智能化水平，为变电站无人值守提供强大的技术支撑。变电站智能机器人已经成为变电站设备巡检的重要辅助手段。目前变电站智能巡检机器人主要针对变电站的室外设备，变电站的室内电力设备一方面需要有足够的可靠性，另一方面也需要及时检测以便发现并检修存在潜在隐患的设备，确保电力系统正常运行。室内设备的实时检测对保证其可靠安全运行有重要意义。采用组合轨道的机器人系统可方便灵活地对室内设备进行实时检测，了解设备的运行状态，将设备运行状态及时反馈。现有变电站室内巡检机器人系统存在的技术问题如下：1、检测范围有限。主要采用直线轨道方式和曲线轨道方式。这些轨道只能沿着轨道的固定路线进行检测。检测范围有限。设备布局的限制，要实现全方位的检测功能，需要布设多条轨道，成本较高而且不太美观。2、室内轨道机器人没有全局路径规划功能。对特定设备进行巡视时，巡检机器人没有对路径进行优化，需要走一些不必要的路径，既浪费了电能，又加长了巡检机器人到位检测的时间，检测效率不高。3、缺乏安全防护系统。室内巡检机器人在调试运行和正常巡检过程中，由于缺乏有效的防护手段，致使巡检机器人在出现意外情况时，可能与设备发生碰撞，这对电力设备的运行可能产生影响。4、模式识别功能薄弱。当前的变电室内设备的工作状态，多靠人工巡视或在线监测，人工巡视劳动强度大、工作效率低；巡视/核查不到位，与现有管理信息系统对接周期长；所提到的巡检机器人在线监测采样信号较少、数据不足；对运动过程缺乏记录；分析精度不高，诊断结论缺乏说服力等缺点。
技术实现思路
本技术为了解决上述问题，提出了一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，本技术以组合轨道式巡检机器人为核心，整合现有机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别、以及物联网技术等。它具有能够实现变电站室内设备智能巡检和监控，实现对巡检监控数据智能存储，同时利用模式识别，有效降低工作劳动强度，降低变电站运维成本，提高正常巡检作业和管理的智能化和自动化水平，为智能变电站和无人值守变电站提供创新型的技术检测手段和全方位的安全保障，更快地推进变电站无人值守的进程的优点。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，包括远程监控中心和与其通信的若干个机器人终端，所述机器人终端包括控制机器人在三维空间运动的控制模块，所述控制模块驱动运动模块，设置在机器人上的X轴、Y轴、Z轴三个运动机构和驱动各个运动机构的电机，X轴与Y轴运动机构采用同步带驱动结构，驱动相应方向上的电机，使机器人沿着相应的方向进行运动，带动机器人沿着轨道做X、Y和Z轴方向运动，行走到目标检测位置，检测模块对该位置进行环境监测，并将监测数据传输给远程监控中心，在机器人行驶、监测的过程中，安全防护模块保持检测障碍物和防止机器人出轨，所述远程监控中心对每个机器人终端进行调度。所述运动模块，包括设置在机器人上的X轴、Y轴、Z轴三个运动机构和驱动各个运动机构的电机，驱动相应方向上的电机，使机器人沿着相应的方向进行运动，以沿着轨道到达三维空间的任意位置。优选的，所述运动机构分为X轴运动机构，Y轴运动机构，Z轴运动机构。X轴与Y轴运动机构采用同步带驱动结构，主要由同步带和皮带轮组成。Z轴运动机构为剪叉式伸缩结构，主要由剪叉式支架和吊带组成。所述控制模块，包括至少一台运动控制器和三台伺服驱动器，运动控制器与伺服驱动器通过控制线缆连接，三台伺服驱动器分别与运动模块的不同的电机连接，运动控制器向伺服驱动器发送控制指令，伺服驱动器根据指令来驱动电机执行相应的动作。所述机器人终端上还设有与远程监控中心通信的通讯模块。通讯模块为无线模块时，通过网络交换机与设置于远程监控中心的基站无线模块通信。所述检测模块，包括温湿度检测模块、可见光摄像机和红外热像仪，温湿度检测模块检测当前环境温度，可见光摄像机实时记录现场的环境，红外热像仪采集变电站内设备的温度。所述安全防护模块，包含安装在机器人的不同方向上的超声检测模块，检测各个方向上可能存在的障碍物，并将将超声信号转换成障碍物的距离信息发送给运动控制器。所述安全防护模块，包括设置在轨道上终端的限位开关模块，且限位开关模块与运动控制器相连，当机器人运动到轨道的两侧边缘时限制机器人的运动，防止机器人出轨。优选的，所述运动控制器还连接有光电检测模块，检测轨道上的障碍信息。基于上述的巡检机器人巡检方法，具体包括以下步骤：(1)对室内环境建模，形成平面地图，根据地图上的障碍物规划机器人的巡检路径；(2)远程控制中心根据巡检要求下发任务信息，并将任务发送到轨道机器人控制模块，控制轨道机器人的X轴和Y轴运动，使机器人运动到平面地图上目标检测点；(3)当机器人到达目标检测点时，停止移动X轴和Y轴，控制Z轴运动机构升降使机器人到达要检测设备的高度，对准变电站设备进行检测，并将检测模块检测到的视频和图像数据通过通信模块发送至远程控制中心；(4)远程监控中心根据采集的视频和图像数据，基于模板匹配，对设备的状态进行识别，同时判断被检测设备温度是否超过预警值，如果是则发出超温报警；(5)继续下一个检测点的监测，直至完成巡检任务，机器人返回初始点，等待下个巡检任务。所述步骤(2)中，任务可以为定时巡检任务，每到设定时间轨道机器人自动按照预设路线进行巡检。所述步骤(5)中，远程监控中心接收到巡检结束消息，分析处理本次巡检数据，形成巡检报表。所述步骤(1)中，对室内环境建模，以机器人的X轴，Y轴的电机脉冲绝对位置作为机器人在平面的坐标值，通过手动控制机器人运动，确定机器人在二维平面安全位置的运动范围，并利用激光测距仪等辅助手段测量障碍物的位置，绘制出整个平面的地图，地图包含了整个平面内机器人的运动范围以及障碍物位置信息。所述步骤(4)中，模版匹配的方法采用基于特征点的图像匹配算法，用当前设备的图像特征点与模版图像特征点作匹配，识别出当前设备的工作状态。远程数据中心记录识别的结果，与数据库中的正常状态进行比较，如出现异常信息上报给工作人员进行处理。本技术的有益效果为：(1)本技术的组合轨道式巡检机器人采用基于平面地图的路径规划算法对巡检路径进行优化，行驶路线短，机器人到位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，其特征是：包括远程监控中心和与其通信的若干个机器人终端，所述机器人终端包括控制机器人在三维空间运动的控制模块，所述控制模块驱动运动模块，设置在机器人上的X轴、Y轴、Z轴三个运动机构和驱动各个运动机构的电机，X轴与Y轴运动机构采用同步带驱动结构，驱动相应方向上的电机，使机器人沿着相应的方向进行运动，带动机器人沿着轨道做X、Y和Z轴方向运动，行走到目标检测位置，检测模块对该位置进行环境监测，并将监测数据传输给远程监控中心，在机器人行驶、监测的过程中，安全防护模块保持检测障碍物和防止机器人出轨，所述远程监控中心对每个机器人终端进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，其特征是：包括远程监控中心和与其通信的若干个机器人终端，所述机器人终端包括控制机器人在三维空间运动的控制模块，所述控制模块驱动运动模块，设置在机器人上的X轴、Y轴、Z轴三个运动机构和驱动各个运动机构的电机，X轴与Y轴运动机构采用同步带驱动结构，驱动相应方向上的电机，使机器人沿着相应的方向进行运动，带动机器人沿着轨道做X、Y和Z轴方向运动，行走到目标检测位置，检测模块对该位置进行环境监测，并将监测数据传输给远程监控中心，在机器人行驶、监测的过程中，安全防护模块保持检测障碍物和防止机器人出轨，所述远程监控中心对每个机器人终端进行调度。2.如权利要求1所述的一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，其特征是：所述运动模块，包括设置在机器人上的X轴、Y轴、Z轴三个运动机构和驱动各个运动机构的电机，驱动相应方向上的电机，使机器人沿着相应的方向进行运动，以沿着轨道到达三维空间的任意位置。3.如权利要求1所述的一种组合轨道式变电站室内巡检机器人系统，其特征是：所述控制模块，包括至少一台运动控制器和三台伺服驱动器，运动控制器与伺服驱动器通过控制线缆连接，三台伺服驱动器分别与运动模块的不同的电机连接，运动控制器向伺服驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，隋吉超，李磊，叶涛，靳武，赵欣洋，李敏，黄欣，仇利辉，唐鑫，陈昊阳，安燕杰，陆洪建，侯亮，张璞，扬子婧，
申请(专利权)人：国网宁夏电力公司检修公司，山东鲁能智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64