一种巡线机器人电源的监控方法技术

本发明专利技术涉及一种巡线机器人电源的监控方法，其特点是，包括如下步骤：步骤1，巡检机器人的初始化，设置巡检机器人上线杆塔号、初始杆塔，对GPS、电流电压传感器进行初始化，设置机器人的初始位置和巡检方向；步骤2，依据GIS线路结构信息和巡检要求进行机器人巡检距离的全局估算，并向地面基站反馈结果；步骤3，实时监控电池剩余电量，评估其续航能力，闭环运算确定安全停靠点；步骤4，行走至停靠点，向地面基站反馈停靠位置信息，关闭电源监控系统，标定机器人状态完成巡线记录，下线。本发明专利技术方法是一种能在随机线路下进行全局距离估算机器人巡检距离的电源监控方法，其自主程度高、全局距离估算较准确。

【技术实现步骤摘要】
一种巡线机器人电源的监控方法
本专利技术涉及一种巡线机器人电源的监控方法。
技术介绍
巡线机器人是诸多高新技术的集成，导航技术与运动控制技术的融合实现了机器人在输电线路上的越障行走，故障分析技术与无线通信技术的结合实现了机器人对输电线路的故障检测。用智能机器人进行线路巡检，是机器人技术和电力巡检技术发展的必然趋势，同时也是特种机器人的新研究领域。相对于人工巡线，用机器人巡检线路可以提高巡检精度与巡检效率，极大降低人工巡检的劳动强度和潜在风险；相对于直升机巡线，用机器人巡检线路可准确获得线路状态信息，为实施线路状态检修提供科学依据，并大幅降低巡线的昂贵费用。在架空电力线路巡线机器人领域，已有日本东京电力公司的Sawada等人、日本关西电力公司、美国TRC公司、加拿大魁北克水电研究院(LineScout)的Moutambault等先后开展了巡线机器人的研究工作，但他们研制的巡线机器人工作时一般需要人工辅助，作业范围小，智能程度低。国内有武汉大学在863计划项目资助下开展了具有跨越直线杆塔和耐张杆塔和沿线行走功能的架空电力线路巡线机器人的研究，并申请了下列专利，公开号为CN200410061316.8、CN200410061314.9、CN200320116267.4、CN200510019930.2、CN200810048943.6、CN200810048756.8、CN200810048943.6。巡线机器人沿架空电力线路长距离运行，首先需要有足够的能源提供。据国内外文献均是采用电池供电，续航能力有限，为防止机器人由于供电不足造成突然掉电，需要配置一个的电源监控系统对当前电量进行预估。目前使用的电源监控方法有人工全局监控与局部静态监控。人工全局监控依靠人的经验来评估电池续航能力，预测机器人在当前线路上可行驶距离，受到经验的不确定性以及运行线路的不唯一性影响，这种方式难以准确估测电池的续航时间与停靠位置，只能保证机器人在充足电量下提前停止工作。局部静态监控是通过比较电池电量与预设阀值，自动把机器人的剩余电量反馈至地面基站，通过调整阀值来保证机器人在安全位置停靠，这种方法只实现了线路局部的电源监控，无法从线路全局性上评估电池的续航能力，并且智能程度较低。为克服这些缺点，要求有一种新的电量监控方法，实现随机线路下全局估算机器人的可运行距离，实时智能监控电池电量，以闭环运算的方法确定停靠点，保证在有限电量下完成最大巡检任务量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种巡线机器人电源的监控方法，能在随机线路下进行全局估算机器人巡检距离，还能实时智能监控电池电量，并且能闭环运算确定停靠点。一种巡线机器人电源的监控方法，其特别之处在于，包括如下步骤：步骤1，巡检机器人的初始化，设置巡检机器人上线杆塔号、初始杆塔，对GPS、电流电压传感器进行初始化，设置机器人的初始位置和巡检方向；步骤2，依据GIS线路结构信息和巡检要求进行机器人巡检距离的全局估算，并向地面基站反馈结果；步骤3，实时监控电池剩余电量，评估其续航能力，闭环运算确定安全停靠点；步骤4，行走至停靠点，向地面基站反馈停靠位置信息，关闭电源监控系统，标定机器人状态完成巡线记录，下线。其中步骤1中，巡检机器人的初始化具体操作如下：(1)定义触发传感器，机器人面向电池电量的更新由电流、电压传感器触发，机器人面向停靠位置的更新由GPS触发；(2)对机器人进行初始化，初始化包括机器人巡检线路的结构型式，上线安装处所对应的起始杆塔号，机器人的行驶方向及其杆塔号的增减量定义。其中步骤2中，依据GIS线路结构信息和巡检要求进行机器人巡检距离的全局估算，并向地面基站反馈结果，具体步骤如下：(1)用杆塔GPS信息进行数据搜索，获取巡检线路的结构信息；以及在巡检线路结构下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间；(2)依据线路结构信息、行驶速度、故障检测仪器开启时间与电量损耗数据，计算电池的续航里程，预估停靠位置；(3)向地面基站反馈续航里程、预估停靠杆塔信息。其中步骤(1)中，用杆塔GPS信息进行数据搜索，获取巡检线路的结构信息；以及在巡检线路结构下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间，具体操作如下：定义巡检线路的结构信息：Tk或Tk*(k＝1，2，…，n)为第k级杆塔编号，直线杆塔标记为Tk，耐张杆塔标记为Tk*；Dk(k＝1，2，…，n-1)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的档段编号；Lk(k＝1，2，…，n-1)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的距离，既档距；αk(k＝1，2，…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的线路倾角，即坡度；fk(k＝1，2，…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的防震锤数量，档段间防震锤依次编号为：(k＝1，2，…，n；i＝1，2，…)；jk(k＝1，2，…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的接线管数量，档段间接线管依次编号为：(k＝1，2，…，n；p＝1，2，…)；定义巡检线路下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间为：vk(k＝1，2，…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的机器人行驶速度，若坡度αk≤3°，vk取常量vc，若坡度αk＞3°，根据机器人爬坡速度表选择对应的速度vθ(θ＝1，2，…)；(k＝1，2，…，n；m＝1，2，…)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间机器人第m台故障检测仪的开启时长。其中步骤(2)中，依据线路结构信息、行驶速度、故障检测仪器开启时间与电量损耗数据，计算电池的续航里程，预估停靠位置；具体操作如下：将电量损耗数据进一步定义为：常数q1为每小时直线段上行走平均需求电量，常数q2为过一个防震锤的平均需求电量，常数q3为过一个接线管的平均需求电量，常数q4为通过一个耐张杆塔平均需求电量，常数qm(m＝1，2，…)为第m台故障检测仪每小时所需电量，Qc当前电池电量；其中q1、q2、q3、q4通过数理统计获取，qm通过查询设备功率获取，Qc由电流、电压传感器获取；计算通过各个档段Dk所需电量：Qk＝q1*(Lk/vk)+q2*fk+q3*jk+q4*a(若为耐张杆塔Tk*，a＝1；若为直线杆塔Tk，a＝0)；计算电池的续航里程D：同时满足Qc≥Q1+Q2+…+Qk与Qc＜Q1+Q2+…+Qk+Qk+1时，D＝D1+D2+…+Dk，并标记停靠杆塔Tk或Tk*(k＝1，2，…，n)。所述的步骤3中，实时监控电池剩余电量，评估其续航能力，闭环运算确定安全停靠点；具体操作如下：(1)机器人在杆塔处停止行走，更新当前杆塔GPS信息、电池剩余电量信息；(2)评估剩余电量的续航能力，判断是否继续行走，选择安全停靠位置；(3)在安全停靠位置处停止，更新GPS信息与电池剩余电量信息，并向地面基站反馈。其中步骤(2)中，评估剩余电量的续航能力，判断是否继续行走，选择安全停靠位置，具体操作如下：Tk或Tk*(k＝1，2，…，n)为当前机器人所处杆塔编号，Dk(k＝1，2，…，n-1)为下一档段编号，Qc为当前电池剩余电量，计算通过Dk所需要的电量：Qk＝q1*(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巡线机器人电源的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，巡检机器人的初始化，设置巡检机器人上线杆塔号、初始杆塔，对GPS、电流电压传感器进行初始化，设置机器人的初始位置和巡检方向；步骤2，依据GIS线路结构信息和巡检要求进行机器人巡检距离的全局估算，并向地面基站反馈结果；步骤3，实时监控电池剩余电量，评估其续航能力，闭环运算确定安全停靠点；步骤4，行走至停靠点，向地面基站反馈停靠位置信息，关闭电源监控系统，标定机器人状态完成巡线记录，下线；其中步骤1中，巡检机器人的初始化具体操作如下:(1)定义触发传感器，机器人面向电池电量的更新由电流、电压传感器触发，机器人面向停靠位置的更新由GPS触发；(2)对机器人进行初始化，初始化包括机器人巡检线路的结构型式，上线安装处所对应的起始杆塔号,机器人的行驶方向及其杆塔号的增减量定义；其中步骤2中，依据GIS线路结构信息和巡检要求进行机器人巡检距离的全局估算，并向地面基站反馈结果，具体步骤如下:(1)用杆塔GPS信息进行数据搜索，获取巡检线路的结构信息；以及在巡检线路结构下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间；(2)依据线路结构信息、行驶速度、故障检测仪器开启时间与电量损耗数据，计算电池的续航里程，预估停靠位置；(3)向地面基站反馈续航里程、预估停靠杆塔信息。2.如权利要求1所述的一种巡线机器人电源的监控方法，其特征在于：其中步骤(1)中，用杆塔GPS信息进行数据搜索，获取巡检线路的结构信息；以及在巡检线路结构下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间，具体操作如下：定义巡检线路的结构信息：Tk或Tk*(k＝1,2,…，n)为第k级杆塔编号，直线杆塔标记为Tk，耐张杆塔标记为Tk*；Dk(k＝1,2,…，n-1)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的档段编号；Lk(k＝1,2,…，n-1)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的距离，既档距；αk(k＝1,2,…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的线路倾角，即坡度；fk(k＝1,2,…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的防震锤数量，档段间防震锤依次编号为：(k＝1,2,…，n；i＝1,2,…)；jk(k＝1,2,…，n)为第Tk(Tk*)级杆塔和Tk+1(Tk+1*)级杆塔间的接线管数量，档段间接线管依次编号为：(k＝1,2,…，n；p＝1,2,…)；定义巡检线路下机器人的行驶速度、故障检测仪器的开启时间为:vk(k＝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国凤，吴功平，房建政，严宇，毛吉贵，张红，何锐，王波，肖清明，马学荣，许鸣昌，邓凯，徐天山，
申请(专利权)人：宁夏电力公司吴忠供电局，
类型：发明
国别省市：