一种变电站开关室远程智能巡视机器人制造技术

一种变电站开关室远程智能巡视机器人，它包括机器人机身、机器人机头、以及机器人机身底部的驱动装置，在机器人机头上设有视频模块，在机器人机身上设有控制芯片，与控制芯片输入口连接的电磁组传感器、臭氧传感器、温湿度传感器、红外传感器，与控制芯片输出端连接的驱动模块，与控制芯片双向数据口连接的超声波测距避障模块，以及与控制芯片供电端连接的电源模块。本实用新型专利技术能对开关室内电力设备进行信息、照片采集，实现自动巡视功能，可以解决现有变电站之间的巡视工作费时、费力且效率低下的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站开关室远程智能巡视机器人
本技术涉及电力检修设备领域，特别是一种变电站开关室远程智能巡视机器人。
技术介绍
我国变电站内的电力设备状态主要通过数据上传到后台进行监控，依靠人工巡视辅助确认。然而人工巡视现场电力设备，可通过红外测温仪等辅助性工具检查设备有无异常，人耳判断设备有无异常声响，人眼观察核对设备实际位置、保护压板投退位置、运行装置异常信号灯等，具有不可替代的优势。然而人工巡视虽具有可靠性，还存在一些问题：1、目前220kV及以下电压等级的变电站普遍采取无人值守管理方式，变电运维班组需管理多个变电站，站与站之间距离较远，人工巡视变电站工作需要在路途上花费大量的时间，甚至超过变电站内的巡视工作时间，使巡视工作效率低下。2、变电站内发生设备故障或异常信号后，变电站运维人员无法第一时间赶到事发变电站，无法及时查看站内设备状态和异常信号情况，降低了处理设备故障和异常信号的效率。3、人工巡视虽有一定的标准，但主要依靠变电运维人员的工作经验，存在错判漏看的情况。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种变电站开关室远程智能巡视机器人，它能解决现有变电站之间的巡视工作费时、费力且效率低下的技术问题。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种变电站开关室远程智能巡视机器人，它包括机器人机身、机器人机头、以及机器人机身底部的驱动装置，在机器人机头上设有视频模块，在机器人机身上设有控制芯片，与控制芯片输入口连接的电磁组传感器、臭氧传感器、温湿度传感器、红外传感器，与控制芯片输出端连接的驱动模块，与控制芯片双向数据口连接的超声波测距避障模块，以及与控制芯片供电端连接的电源模块。上述控制芯片、视频模块通过串口依次与通信模块、上位机连接。上述机器人机身外壳为矩形体结构，电磁组传感器设置在外壳前端。上述超声波测距避障模块设置在外壳前端。上述红外传感器有两个，分别设置在机器人车底前端的左下方和右下方。采用上述结构，本技术功能丰富、实用，相比于变电站室外智能巡视机器人，具有小巧便携，成本低的优点；本技术操作灵活，可以远程控制，实现远程核对现场设备状态，从而提高变电站室内设备巡视的工作效率和异常信号处理效率；本技术能代替人工巡视，减少运维人员在高压室的滞留时间，降低工作的危险性。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：图1为本技术的结构示意图；图2为本技术整体控制框图；图3为本技术中电磁组传感器信号处理电路图；图4为本技术中20kHz交变电流信号电源电路图；图5为本技术中臭氧传感器电路图；图6为本技术中超声波测距壁障模块电路图；图7为本技术中电源模块VCC电路图；图8为本技术中电源模块+3.3V电路图。具体实施方式如图1和图2所示，一种变电站开关室远程智能巡视机器人，是由一种带有四轮驱动的小车车模搭载单片机模块、电磁组传感器模块、臭氧传感器模块、温湿度传感器模块、红外传感器模块、超声波测距避障模块、电源模块、驱动模块、视频模块、WIFI模块而成。可以在开关室预定的轨道上实现自动巡视和温湿度，臭氧浓度采集工作，并在开关柜指定的地点实现准确停车，并完成开关柜压板核对、保护装置信息拍照和开关实际状态监测等功能，并将采集到的信息和照片上传到上位机，可实现远程巡视的功能。机器人结构图和各个模块结构图如图1、图2所示。单片机模块安装在机器人上部，连接电磁组传感器、臭氧传感器、温湿度传感器、红外传感器、超声波测距避障、驱动模块。单片机将这些传感器模块传来的数据进行计算和处理，将避障参数发送给超声波测距避障模块，将控制指令发送给驱动模块控制机器人行驶，同时单片机模块与WIFI模块通过串口连接，实现单片机与上位机之间的数据交互和命令传输。电磁组传感器模块安装在机器人运动正前方，用于检测预先设置在开关室内的由漆包线铺设而成的电磁轨道产生的交变磁场，使机器人沿着预定的电磁轨道行驶；臭氧传感器模块安装在机器人车身顶端，可在开关室内测量开关柜附近臭氧含量，通过比较臭氧含量的变化判断开关柜内是否有放电现象；温湿度传感器模块安装在机器人车身两端，可以测量开关室内温度和湿度数据，使上位机上能实时显示开关室内的温湿度；红外传感器模块安装在机器人车底前端的左下方和右下方，用于检测预先设置在开关室内各个开关柜前的黑色停车线条，使机器人停留在各个开关柜前的指定停车地点，进行停车检查柜上设备；超声波测距避障模块安装在机器人正前方的车身上，可以判断机器人正前方有无开关柜或开关柜门等障碍，通过调整舵机方向，避开障碍；电源模块安装在机器人后方给所有模块供电，给机器人提供动力，电源可以反复充电使用，续航持久；驱动模块安装在机器人底部，由单片机模块发送行动指令在开关室内沿着预定轨道行驶；视频模块安装在机器人顶部，可通过云台控制摄像头方向和焦距，将开关柜上压板投退位置、保护装置信号灯、保护屏信息拍摄成视频数据通过无线上传到上位机，便于在远方的上位机能实时查看开关室内设备状态；WIFI模块安装在机器人中间，通过串口连接单片机模块，通过无线网连接上位机，实现上位机与单片机的数据交换。如图3至图8所示，所述的单片机模块的型号为ATMega2560；所述的电磁组传感器是由4个电感线圈和内置采集放大信号电路组成，如图3所示。根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。设置在开关室内的由漆包线铺设而成的电磁轨道通20kHZ、100mA的交变电流，由交变的电流产生交变的磁场，磁场的变化，会使得电感线圈产生感应电动势。L1、C1、C2为LC串并联谐振电路（带通电路），可选择20kHz信号。R1、R2、T1为一阶共射三极管放大电路，具有100倍左右的电压增益（40db）,可将电感线圈感应的电压信号进行放大，通过三极管集电极电压接入ATMEGA2560单片机的AD端口，使单片机直接采样电压信号。电磁组传感器可检测漆包线内20kHz交变电流产生的电磁场强度和方向，以此获得距离电磁轨道的空间位置，机器人可根据相对距离自动调整两侧驱动模块的电机转速，自动校准机器人的位置，防止机器人偏离轨道，使机器人沿着电磁轨道行驶。开关室地面上预设的漆包线内通过20kHz，100mA的交变电流，信号电源由NE555时基电路(振荡电路)、L298输出电路(功率输出电路)、NPN晶体管恒流输出电路（恒流控制电路）及7805电路（电源）等组成，如图4所示。NE555、C10、C11、R1、R2、R3、R4、T1、RV1、C10构成NE555时基电路，可产生中心频率为20kHz的对称方波信号。功率放大电路由L298组成，使电路的频率响应大于20kHz，输出功率大于2W，增强带载能力。RV2、R4、T2构成利用NPN晶体管的恒流输出电路，可使输出电流在100mA左右稳定，不随着电源的变化而发生波动，当铺设的轨道较长，所用的漆包线较长时，由于漆包线的电阻效应，会使得输出电流减少，此时可通过调节RV2，微调输出电流，保持电流依然稳定在100mA。7805、C12、C13、C14构成电源电路，可将12V电压转换成5V电压，提供电路中所需要的稳压电源，保证信号振荡电路和恒流控制电路的稳定性。所述的臭氧传感器采用MQ131模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站开关室远程智能巡视机器人，它包括机器人机身（1）、机器人机头（2）、以及机器人机身（1）底部的驱动装置（3），其特征在于：在机器人机身（1）上设有控制芯片（4），与控制芯片（4）输入口连接的电磁组传感器（5）、臭氧传感器（6）、温湿度传感器（7）、红外传感器（8），与控制芯片（4）输出端连接的驱动模块（11），与控制芯片（4）双向数据口连接的超声波测距避障模块（9），以及与控制芯片（4）供电端连接的电源模块（10）。

【技术特征摘要】
1.一种变电站开关室远程智能巡视机器人，它包括机器人机身（1）、机器人机头（2）、以及机器人机身（1）底部的驱动装置（3），其特征在于：在机器人机身（1）上设有控制芯片（4），与控制芯片（4）输入口连接的电磁组传感器（5）、臭氧传感器（6）、温湿度传感器（7）、红外传感器（8），与控制芯片（4）输出端连接的驱动模块（11），与控制芯片（4）双向数据口连接的超声波测距避障模块（9），以及与控制芯片（4）供电端连接的电源模块（10）。2.根据权利要求1所述一种变电站开关室远程智能巡视机器人，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴喜春，潘郁，程生标，闵鹏，刘笑宇，袁晓宇，周宇恒，涂娇娇，黄淳，刘俊，林东，曹永俊，鲁哲，李林燕，望彦，肖钰，章婷，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖北省电力公司宜昌供电公司，
类型：新型
国别省市：北京,11