基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法技术方案

本发明专利技术涉及地下电网隧道安全巡检机器人技术领域，公开了包括以FPGA作为主控芯片的单片机主控模块、存储模块、显示模块、无线传输模块、电源模块、电机模块、环境信息采集模块和故障检测与标记模块，所述电源模块分别连接于单片机主控模块和电机模块，单片机主控模块分别连接于存储模块、显示模块、无线传输模块、电机模块、环境信息采集模块和故障检测与标记模块，对采集来的数据进行管理的流程主要有建立索引、存储数据、获取索引信息、获取历史数据、获取实时数据。本发明专利技术能够实时监测环境信息，实时小车及故障定位和简单故障排除，同时数据在获取索引信息或历史数据时能够保证采集的数据的存储。

【技术实现步骤摘要】
基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法
本专利技术涉及地下电网隧道安全巡检机器人
，特别涉及基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法。
技术介绍
随着国家城市的高速发展，对相应的城市配套设施的要求也越来越高。电网作为供应城市能源的大动脉，在城市发展过程中具有举足轻重的地位。当前城市对中低压配电网的建设及要求，已经从保障电力供应过渡到安全、美观等需求，因此，城市内电力设施开始逐步入地化，地下变电站、架空线路缆化入地已经成为城市电网建设的主流。然而地下的环境错综复杂，地下温度高且有地下水，容易造成潮湿的环境，会使得电缆绝缘加速老化。也因其埋藏在地下，在有所损害时不便于及时发现，如遇火灾等紧急情况，不仅仅会造成巨大的经济损失，还有可能造成不可挽回的生命损失。为确保地下电缆的正常稳定安全的工作，巡视检查是必不可少的预防手段。目前有传统的方法以及智能的方法。传统的方法即为依靠巡线工人以及一些监视器进行，但地下具有一定的危险性，空间狭小封闭，有害气体聚集，人工巡检已无法有效保障人身安全，同时随着电缆深度的增加，人工排查的方式逐渐变难，危险系数更是升高。在这样的形势下，应用自动化技术，自动化巡检机器人去代替人工巡检员有着不可比拟的优势。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，本专利技术能够实时监测环境信息(有毒气体，潮湿程度，温度，红外)，实时小车及故障定位和简单故障排除，同时数据在获取索引信息或历史数据时能够保证采集的数据的存储，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，包括以FPGA作为主控芯片的单片机主控模块、存储模块、显示模块、无线传输模块、电源模块、电机模块、环境信息采集模块和故障检测与标记模块，所述电源模块分别连接于单片机主控模块和电机模块，单片机主控模块分别连接于存储模块、显示模块、无线传输模块、电机模块、环境信息采集模块和故障检测与标记模块，其中，单片机主控模块为巡检机器人的核心部件，用于整个系统的控制运行；存储模块实时存储采集的数据并进行备份；显示模块通过巡检机器人上的显示屏用来显示巡检机器人的相关参数；无线传输模块可以用于巡检机器人与上位机进行无线数据传输；电源模块为单片机主控模块和电机模块供电，并进行自动蓄电，电池电量检测；电机模块控制巡检机器人履带行走和机械臂活动；环境信息采集模块用于巡检机器人采集周围的环境数据，包括温湿度、甲烷、二氧化碳、红外和VOC；故障检测与标记模块用于巡检机器人对故障的定位与标记。进一步地，所述单片机主控模块的电压为5V。进一步地，FPGA内部建立读FIFO和写FIFO。进一步地，所述存储模块由多个64G的存储卡组成，一个存储卡又由多片NANDFlash组成。进一步地，电机模块包括2个直流电机和24个舵机，2个直流电机驱动履带行走，其中16个舵机每四个一组构成一个机械臂。进一步地，机械臂上设有采集卡可用于故障的定位与标记。本专利技术提供另一种技术方案：基于巡检机器人的文件管理办法，包括如下步骤：S1：建立索引在存储采集的数据之前首先要建立索引，通过索引可以快速查询所需数据在存储卡中的位置，便于数据的快速获取及后期管理；S2：数据的存储索引建立完成之后，根据索引文件的帧格式就得到了本次要存储的数据的首地址，即可将获得的各种数据进行存储；S3：数据的获取(1)获取索引文件获取索引文件的方式有两种：一、根据索引号来获取索引文件；二、通过时间段或者日期来获取索引文件，故障诊断计算机下发读索引指令，给出所要读取的索引的索引号或者是某个时间段或者是某一日期；(2)获取历史数据读历史数据有两种方式，一种为仅读一个文件，另一种连续读若干数据文件，历史数据的获取是根据上传给上位机的索引来进行选择的，上位机(9)获取索引信息列表后，只需选择对应的索引信息，就可将相应的历史数据上传；(3)读取实时数据读取实时数据时不占用内部数据总线，因此不影响数据的存储，采集的数据可实时回传给计算机；进一步地，S2中数据的存储，选择一片存储卡的的第一块FLASH作为存储索引信息，每一页存储一个索引信息。进一步地，S3获取历史数据时，通过本次数据的索引获得首地址，下次数据的索引的数据文件按地址减1获得末地址。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提出的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，系统通过无线传输模块与上位机进行无线数据传输后，环境信息采集模块用于巡检机器人采集周围的温湿度、甲烷、二氧化碳、红外和VOC，电机模块控制巡检机器人履带行走和机械臂活动，故障检测与标记模块用于巡检机器人对故障的定位与标记，能够实时监测环境信息，完成小车及故障定位和简单故障排除。2.本专利技术提出的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，文件的管理是基于非操作系统的，不需要操作系统的支撑，相对于存在操作系统的文件管理方法，本专利技术的文件的管理简单，需要的硬件资源少，方便在各种非操作系统简易平台实现，如单片机、DSP、FPGA等平台，应用范围广泛。3.本专利技术提出的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，相对于不存在操作系统的文件管理中的固定分区管理办法，文件的管理更加灵活，同时避免存储空间的浪费。4.本专利技术提出的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，相对于不存在操作系统的文件管理中的顺序存取，提供更加有效的文件管理方法，通过建立索引，方便了文件的快速存储和读取。5.本专利技术提出的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统及文件管理办法，在实时数据采集存储领域，不仅可是实现实时数据的获取，同时可以在存储数据的时候获取索引信息或历史数据。附图说明图1为本专利技术的系统总体框图；图2为本专利技术的数据文件索引格式图；图3为本专利技术的索引在Flash的存储格式图；图4为本专利技术的索引建立流程图；图5为本专利技术的FPGA内部数据流向图；图6为本专利技术的获取索引文件流程图；图7为本专利技术的获取历史数据流程图。图中：1、单片机主控模块；2、存储模块；3、显示模块；4、无线传输模块；5、电源模块；6、电机模块；7、环境信息采集模块；8、故障检测与标记模块；9、上位机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，包括以FPGA作为主控芯片的单片机主控模块1、存储模块2、显示模块3、无线传输模块4、电源模块5、电机模块6、环境信息采集模块7和故障检测与标记模块8，电源模块5分别连接于单片机主控模块1和电机模块6，单片机主控模块1分别连接于存储模块2、显示模块3、无线传输模块4、电机模块6、环境信息采集模块7和故障检测与标记模块8，单片机主控模块1向存储模块2、显示模块3、电机模块6、环境信息采集模块7和故障检测与标记模块8传递控制信息，其中，单片机主控模块1为巡检机器人的核心部件，用于整个系统的控制运行；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，其特征在于，包括以FPGA作为主控芯片的单片机主控模块(1)、存储模块(2)、显示模块(3)、无线传输模块(4)、电源模块(5)、电机模块(6)、环境信息采集模块(7)和故障检测与标记模块(8)，所述电源模块(5)分别连接于单片机主控模块(1)和电机模块(6)，单片机主控模块(1)分别连接于存储模块(2)、显示模块(3)、无线传输模块(4)、电机模块(6)、环境信息采集模块(7)和故障检测与标记模块(8)，其中，单片机主控模块(1)为巡检机器人的核心部件，用于整个系统的控制运行；存储模块(2)实时存储采集的数据并进行备份；显示模块(3)通过巡检机器人上的显示屏用来显示巡检机器人的相关参数；无线传输模块(4)可以用于巡检机器人与上位机(9)进行无线数据传输；电源模块(5)为单片机主控模块(1)和电机模块(6)供电，并进行自动蓄电，电池电量检测；电机模块(6)控制巡检机器人履带行走和机械臂活动；环境信息采集模块(7)用于巡检机器人采集周围的环境数据，包括温湿度、甲烷、二氧化碳、红外和VOC；故障检测与标记模块(8)用于巡检机器人对故障的定位与标记。

【技术特征摘要】
1.基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，其特征在于，包括以FPGA作为主控芯片的单片机主控模块(1)、存储模块(2)、显示模块(3)、无线传输模块(4)、电源模块(5)、电机模块(6)、环境信息采集模块(7)和故障检测与标记模块(8)，所述电源模块(5)分别连接于单片机主控模块(1)和电机模块(6)，单片机主控模块(1)分别连接于存储模块(2)、显示模块(3)、无线传输模块(4)、电机模块(6)、环境信息采集模块(7)和故障检测与标记模块(8)，其中，单片机主控模块(1)为巡检机器人的核心部件，用于整个系统的控制运行；存储模块(2)实时存储采集的数据并进行备份；显示模块(3)通过巡检机器人上的显示屏用来显示巡检机器人的相关参数；无线传输模块(4)可以用于巡检机器人与上位机(9)进行无线数据传输；电源模块(5)为单片机主控模块(1)和电机模块(6)供电，并进行自动蓄电，电池电量检测；电机模块(6)控制巡检机器人履带行走和机械臂活动；环境信息采集模块(7)用于巡检机器人采集周围的环境数据，包括温湿度、甲烷、二氧化碳、红外和VOC；故障检测与标记模块(8)用于巡检机器人对故障的定位与标记。2.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，其特征在于，所述单片机主控模块(1)的电压为5V。3.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，其特征在于，FPGA内部建立读FIFO和写FIFO。4.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的实时数据采集存储系统，其特征在于，所述存储模块(2)由多个64G的存储卡组成，一个存储卡又由多片NANDFlash组成。5.根据权利要求1所述的基于巡检机器人的实时数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟青，杜生壮，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14