一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统。传感器组，用于检测距离和姿态，获得机器狗运行参数，将所述运行参数发送至自主定位导航系统，以及，检测所述电缆隧道内的环境参数，获取环境参数并发送至环境检测系统；自主定位导航系统，用于机器狗从未知环境的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态，再根据自身位置构建周围环境的增量式地图；环境检测系统，用于实时接收所述传感器组采集的环境参数，并将所述环境参数与预先设定的阈值进行比较，当不符合安全参数对应的标准时，则进行预警。则进行预警。则进行预警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统


[0001]本专利技术提出了一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统，属于巡检监督


技术介绍

[0002]随着电力工业和城市建设的快速发展，越来越多输配电网络逐渐被电力电缆隧道所取代，由于电缆隧道运行环境复杂，隧道环境的变化会对电力电缆的安全可靠运行带来一定的不利影响，严重时会导致电力输送中断。因此，开发可靠稳定的电力电缆隧道自主督查系统，对于保障城市电缆隧道安全稳定运行和确保城市高效生产具有重要意义。
[0003]近年来各大电网公司愈发重视输电网络电缆化任务，不断刷新电缆隧道的总里程数，电缆运行督查人员短缺尤其是结构性缺员问题日益突出，隧道环境、设备巡视、缺陷跟踪、督查数据录入等大量工作仍然依赖人工。然而，人工督查无法满足电力系统安全性的极高要求，人员安排不易管控、人工督查时间长、任务重、危险性高，消耗大量人力物力无法达到较好效果，无法实现电力设备高程度的安全保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统，用以解决现有技术中的电缆隧道巡检仍然需要人工巡检方式实现，导致人力消耗量大和安全隐患较大，且，无法提高电力设备监督维护的安全性的问题，所采取的技术方案如下：
[0005]一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统，所述电缆隧道自主监督系统设置于移动机器狗本体上，包括：
[0006]传感器组，用于检测距离和姿态，获得机器狗运行参数，将所述运行参数发送至自主定位导航系统，以及，检测所述电缆隧道内的环境参数，获取环境参数并发送至环境检测系统；
[0007]自主定位导航系统，用于机器狗从未知环境的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态，再根据自身位置构建周围环境的增量式地图；
[0008]环境检测系统，用于实时接收所述传感器组采集的环境参数，并将所述环境参数与预先设定的阈值进行比较，当不符合安全参数对应的标准时，则进行预警。
[0009]进一步地，所述传感器组包括定位传感器组和环境检测传感器组；所述定位传感器组和环境检测传感器组的传感信号输出端分别与自主定位导航系统和环境检测系统的传感信号输入端电连接。
[0010]进一步地，所述定位传感器组包括里程计、IMU惯性测量仪和激光雷达传感器；所述环境检测传感器组包括气体检测传感器组、温度检测传感器和湿度检测传感器；其中，所述气体检测传感器组包括氧气浓度传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器。所述定位传感器组用于采集机器狗的位置和姿态信息；所述环境检测传感器组，用于采集电缆隧道
内的环境信息。
[0011]进一步地，所述自主定位导航系统包括信号处理单元、姿态获取单元、环境地图生成单元、运动控制单元和业务逻辑单元；所述信号处理单元的信号输出端分别与姿态获取单元和环境地图生成单元的信号输入端相连；所述姿态获取单元的位置姿态信号输出端和环境地图生成单元的地图信息输出端与所述运动控制单元的信号输入端相连；所述运动控制单元输出机器狗的移动控制指令；所述业务逻辑单元的信号输出端与所述运动控制单元的信号输入端相连。
[0012]进一步地，所述信号处理单元包括第一滤波模块、第二滤波模块和信号预处理模块；所述第一滤波模块的信号输入端与里程计的信号输出端相连；所述第二滤波模块的信号输入端与IMU惯性测量仪的信号输出端相连；所述第二滤波模块的信号输出端与所述信号预处理模块的信号输入端相连；所述第一滤波模块、第二滤波模块和信号预处理模块的信号输出端即为所述信号处理单元的信号输出端。
[0013]进一步地，所述姿态获取单元包括航迹推算模块和位置估计模块；所述航迹推算模块的信号输出端与所述位置估计模块的信号输入端相连；所述位置估计模块的信号输入端还与IMU惯性测量仪的信号输出端相连；所述位置估计模块输出机器狗的姿态数据。
[0014]进一步地，所述环境地图生成单元包括地图匹配模块和地图更新模块；所述地图匹配模块的信号输入端与第二滤波模块的信号输出端相连；所述地图匹配模块的信号输出端与所述地图更新模块的信号输入端相连；所述地图更新模块输出环境地图。
[0015]进一步地，所述运动控制单元包括局部规划模块、全局规划模块、底层控制模块和速度控制模块；所述局部规划模块的信号输入端分别与所述全局规划模块的信号输出端和信号预处理模块的信号输出端相连；所述全局规划模块的信号输入端分别与地图更新模块和位置估计模块的信号输出端相连。
[0016]进一步地，所述自主定位导航系统的定位方法包括：
[0017]第一步、通过里程计、IMU惯性测量仪和激光雷达传感器实时采集机器狗运行过程中的里程数据、角速度数据、加速度数据和位置数据；
[0018]第二步、将所述里程数据输入至第一滤波模块中进行滤波处理，并将经过滤波处理后的里程数据发送至航迹推算模块中，利用所述航迹推算模块通过里程数据推算出机器狗的运行航迹；
[0019]第三步、将所述IMU惯性测量仪获取的角速度数据和加速度数据输入至位置估计模块中，所述位置估计模块利用运行航迹数据、角速度数据和加速度数据获取机器狗的姿态信息；
[0020]第四步、所述IMU惯性测量仪和激光雷达传感器采集的角速度数据、加速度数据和位置数据通过第二滤波模块进行滤波处理，并将滤波处理后的数据发送至地图匹配模块；通过地图匹配模块构建及机器狗运行的轨迹地图；
[0021]第五步、将所述轨迹地图与环境地图通过地图更新模块进行更新融合，获得当前的环境地图。
[0022]进一步地，所述环境检测系统的环境检测方法包括：
[0023]步骤1、通过环境检测传感器组实时监测电缆隧道环境内部空气含氧量、有毒气体量、可燃气体量、湿度数据和温度数据，以及实时监测电缆的温度数据；
[0024]步骤2、将所述空气含氧量、有毒气体量、可燃气体量、湿度数据和温度数据分别与其对应的参数阈值进行比较，当所述空气含氧量、有毒气体量、可燃气体量、湿度数据和温度数据超过对应的参数阈值时，机器狗进行报警；
[0025]步骤3、实时监测电缆温度，当所述电缆温度超过90℃时，机器狗发出火灾预警。
[0026]本专利技术有益效果：
[0027]本专利技术提出了一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统可以控制机器狗在电缆隧道内自由行走自主督查，实现自主定位导航是关键，自主定位导航包括定位、构建地图与路径规划。它可以帮助机器狗在电缆隧道内自主移动完成督查任务，无需人工参与。有效降低人工消耗和人工巡检过程中产生的安全隐患，同时，通过机器狗结合监督系统进行电缆隧道的自主监控，能够有效提高电力设备监控的效率和监控及时性，提高电力设备的运行安全性。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所述电缆隧道自主监督系统的原理图；
[0029]图2为本专利技术所述自主定位导航系统的系统原理图；
[0030]图3为本专利技术所述电缆隧道自主监督系统进行定位的流程图；
[0031]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器狗的电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述电缆隧道自主监督系统设置于移动机器狗本体上，包括：传感器组，用于检测距离和姿态，获得机器狗运行参数，将所述运行参数发送至自主定位导航系统，以及，检测所述电缆隧道内的环境参数，获取环境参数并发送至环境检测系统；自主定位导航系统，用于机器狗从未知环境的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态，再根据自身位置构建周围环境的增量式地图；环境检测系统，用于实时接收所述传感器组采集的环境参数，并将所述环境参数与预先设定的阈值进行比较，当不符合安全参数对应的标准时，则进行预警。2.根据权利要求1所述电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述传感器组包括定位传感器组和环境检测传感器组；所述定位传感器组和环境检测传感器组的传感信号输出端分别与自主定位导航系统和环境检测系统的传感信号输入端电连接。3.根据权利要求2所述电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述定位传感器组包括里程计、IMU惯性测量仪和激光雷达传感器；所述环境检测传感器组包括气体检测传感器组、温度检测传感器和湿度检测传感器；其中，所述气体检测传感器组包括氧气浓度传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器。4.根据权利要求1所述电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述自主定位导航系统包括信号处理单元、姿态获取单元、环境地图生成单元、运动控制单元和业务逻辑单元；所述信号处理单元的信号输出端分别与姿态获取单元和环境地图生成单元的信号输入端相连；所述姿态获取单元的位置姿态信号输出端和环境地图生成单元的地图信息输出端与所述运动控制单元的信号输入端相连；所述运动控制单元输出机器狗的移动控制指令；所述业务逻辑单元的信号输出端与所述运动控制单元的信号输入端相连。5.根据权利要求4所述电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述信号处理单元包括第一滤波模块、第二滤波模块和信号预处理模块；所述第一滤波模块的信号输入端与里程计的信号输出端相连；所述第二滤波模块的信号输入端与IMU惯性测量仪的信号输出端相连；所述第二滤波模块的信号输出端与所述信号预处理模块的信号输入端相连；所述第一滤波模块、第二滤波模块和信号预处理模块的信号输出端即为所述信号处理单元的信号输出端。6.根据权利要求4所述电缆隧道自主监督系统，其特征在于，所述姿态获取单元包括航迹推算模块和位置估计模块；所述航迹推算模块的信号输出端与所述位置估计模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，黄涛，刘云飞，杜长青，程蒙，刘寅莹，余鹏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：