热像测温与故障定位巡检机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了属于自动检测与控制技术领域的热像测温与故障定位巡检机器人系统。它由基站和机器人构成；机器人包括车体层和搭载设备层。本实用新型专利技术的有益效果为：1)设备利用率高；??2)综合成本低；3)整体功耗小；4)施工难度低，施工周期快，施工流程更安全；5)可以做到基本无人值守的巡检；6)操作多样化；7)采用后置式的自动充电装置，结构简单，成本更低；8)可以适应全年，全天候，连续室外工作；9)信号融合与导航控制平台选用功耗更低的嵌入式ARM11平台；视觉导航使用DSP平台处理图像，功耗更低；系统从整体到各模块大量使用嵌入式CPU取代常规的工控机设备，模块化更强，成本更低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于自动检测与控制
，特别涉及热像测温与故障定位巡检机器人系统。
技术介绍
高压变电站运行状况稳定是关乎经济发展、社会安全稳定的大事，但高压变电站运行状况人工监控面临危险性大且不能达到全天候监控的问题，同时变电站的节能思想日渐深入人心。“低碳经济”是2010年两会的热点话题，发展低碳经济将给我国经济发展和社会各方面都带来全面深刻的变革。温家宝总理在今年的政府工作报告中多次提到电力问题，并 强调“要大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。发展智能电网对电网安全、可靠、高效运行并实现节能减排、带动相关产业具有重要意义。在2009年5月21日特高压输电技术国际会议上国家电网公司首次提出加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化和互动化特征的统一的“坚强智能电网”。建设坚强智能电网是推动低碳经济发展的重要载体和有效途径。智能电网可以优化电力用户峰荷时段的用电量，能够实现分布式电源“即插即用”的并网运行方式，进而达到节能减排的目的，同时对于电力设备的安全性也提出了更高的要求，而电气设备自身故障是造成电网大面积停电事故的重要原因之一，每年导致的事故都约占所有电网事故的一半。为了及时发现电气设备的过热问题、外部问题，或周围环境问题，保证电力系统安全、可靠运行，防止电网大面积停电，需要及时发现电气设备自身故障，从而引发了变电站电气设备监测方法与监测系统的研究。为了保障电网的运行安全，提高供电质量，人们致力于变电站监视、控制和保护系统的研究与开发，并辅以各种手段，保障电气设备的运行安全。变电站的巡检工作在保证变电站正常生产、安全运行方面占有极其重要的地位。传统的巡检任务需要巡检人员每天都到各个变电站去做定额巡检，采集大量的运行数据，做大量的日常巡检工作。这样一来，就给变电站的日常维护、巡检带来了一定的困难。随着自动化水平的提高和变电站无人化值守的进展，也需要人定期到现场检查部分设备。为了完成对变电站内主变、母线、开关等主要一次设备运行状态的监控，需要对变电站进行定期的检查和维护。传统的变电站监控和巡视主要通过人工方式，对设备进行感官的简单定性判断。后来随着计算机技术的发展和进步，微机监控在广大的变电站中得以应用。即遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的“五遥”微机监控。随着无人站的推广，开发无人值守的检测设备，可以实现对设备的正常检测，并且了解到无人站实际情况。20世纪90年代后期，电力系统将远程视频监控系统运用于变电站，主要用于可见光视频的监控，检测无人值守站的保安、消防、环境条件(如温度、湿度)等信息，用于系统内其他单位进行广播级图像的交换等。目前，远程视频监控系统已在无人值守变电站中广泛应用。设备热故障是变电站稳定运行所面临的一个主要问题，可见光是无法检查设备此类故障的。为了检测设备的热故障，同时弥补单纯视觉系统的检测的缺陷和单一性，提高故障检测效率，达到站点无人值守，减少人为干预，目前较常见的做法是在监测现场加装可见光和热像视频服务器，将视频、温度检测定位的仪器进行集成，形成服务器站点，通过网络向主控中心传输采集信息。这种方式可以同时集中监控很大范围设备，减小人力损耗，同时监控的效率有了很大的提高。但是，这种检测方式有如下几点缺陷I)在高压站点，安装红外可见光视频服务器本身就是一件很危险的工作，同时工程的实际工作量也比较大。2)较大范围的变电站，由于现有视频采集装置均为定点采集，需要安装多台视频服务器及视频采集装置，对网络带宽的要求极高。3)安装多台视频服务器及视频采集装置需要综合成本过高、管理复杂，设备利用率同时也很低。
技术实现思路
专利涉及车体自动导航技术、机电一体化技术、多传感器融合技术、物联网技术、自动控制技术、无线通信、导航及行为规划技术、机器人视觉技术、安防技术等，尤其是搭载红外可见光双路视频服务器，用于变电站一次设备端，端子的检测，可进行设备温度检测，和设备故障定位。综合考虑成本、性能和施工问题后提出了“热像测温与故障定位巡检机器人”的方式，尝试去平衡成本、施工难度、检测效率和设备利用率，同时实现更广泛意义上的无人值守。热像测温与故障定位巡检机器人系统，它由基站和机器人构成；基站为位于机房内的PC机，机房位于非高压区；机器人的结构如下云台通过支架安装在机器人车体上，控制盒中装有视觉采集与处理平台、信号融合与导航控制平台、车体管理模块、和电台，位于控制盒后面的电台天线吸附在机器人上，电台天线的引线接入控制盒中；电台通过网线与红外可见光双路视频服务器连接；机器人车体位于机器人底部；两个充电对节点为机器人车体后端；电源管理模块是采集电池端电压，提供给系统决策是否需要充电；红外可见光双路视频服务器、红外热成像仪和可见光摄像头集成在云台上方的机箱内视觉传感器安装于感官盒内，智能补光控制电路在感官盒内部左侧固定，光照强度传感器和白光光源安装在感官盒前表面；感官盒位于机器人的前部；在感官盒正面顶部安装有四个障碍物传感器；在感官盒下面安装RFID读头，电磁位置传感器固定于机器人底盘上，第I电感线圈和第2电感线圈距离地面的高度均为50_ ;单片机、第I电感线圈和第2电感线圈一起封装在电磁位置传感器盒体内，单片机位于电磁位置传感器盒体的中间位置，第I电感线圈和第2电感线圈位于电磁位置传感器盒体的两端；智能补光控制电路分别连接光照强度传感器、白光光源和信号融合与导航控制平台，视觉采集与处理平台连接视觉传感器，并通过RS485总线连接信号融合与导航控制平台，黄色导航线位于路面上；在路面下方铺设诱导导航线，诱导导航线为BV塑料铜芯电线，诱导导航线两端与电磁信号发生器相连构成通路，电磁信号发生器提供频率为20KHz、电流为30. OmA的正弦波信号或脉冲信号，使诱导导航线周围产生磁场；自动充电装置位于休息室内，自动充电装置上有对节点。所述控制盒位于机器人中后部；所述机器人车体采用履带式结构；所述四个障碍物传感器在水平方向上排成一列；所述障碍物传感器为红外反射 式避障传感器。I-N个结构相同的电磁位置传感器的结构如下单片机分别连接第I电感线圈和第2电感线圈，单片机通过RS485总线连接信号融合与导航控制平台。所述视觉传感器为CMOS摄像机或CXD摄像机。所述视觉采集与处理平台为DSP平台，其型号为TMS320DM642 ；所述信号融合与导航控制平台为S3C6410芯片；所述单片机的型号为MSP430F1611。所述黄色导航线和诱导导航线在竖直方向上重叠；所述黄色导航线通过黄色油漆铺设而成；所述诱导导航线周围套有地底PVC保护管道，诱导导航线与地面的垂直距离为20mmo所述电磁信号发生器置于车外，安装在休息室墙壁上。所述光照强度传感器的型号为BH1620 ；所述白光光源为暖白色LED灯，其功率为31所述休息室位于位于变电设备配备区，变电设备配备区和非高压区之间安装有高压区隔离门，在变电站中心大楼顶上安装有电台，该电台通过网线与机房中的PC机连接。本技术的有益效果为I)设备利用率高使用一个移动平台搭载定点设备，完成了原来需要多台定点设备才能完成的工作，单台设备的利用率很高。2)综合成本低使用机器人的方案，虽然单台机器人的费本文档来自技高网...

【技术保护点】
热像测温与故障定位巡检机器人系统，其特征在于，它由基站和机器人构成；基站为位于机房内的PC机，机房位于非高压区；机器人的结构如下：云台(15)通过支架(4)安装在机器人车体(3)上，控制盒(8)中装有视觉采集与处理平台、信号融合与导航控制平台、车体管理模块、和电台，位于控制盒(8)后面的电台天线(16)吸附在机器人上，电台天线(16)的引线接入控制盒(8)中；电台通过网线与红外可见光双路视频服务器连接；机器人车体(3)位于机器人底部；两个充电对节点(18)为机器人车体(3)后端；电源管理模块是采集电池端电压，提供给系统决策是否需要充电；红外可见光双路视频服务器、红外热成像仪和可见光摄像头集成在云台(15)上方的机箱内；视觉传感器(5)安装于感官盒(2)内，智能补光控制电路在感官盒(2)内部左侧固定，光照强度传感器(6)和白光光源(7)安装在感官盒(2)前表面；感官盒(2)位于机器人的前部；在感官盒(2)正面顶部安装有四个障碍物传感器(17)；在感官盒(2)下面安装RFID读头，电磁位置传感器固定于机器人底盘上，第1电感线圈(9)和第2电感线圈(14)距离地面(10)的高度均为50mm；单片机、第1电感线圈和第2电感线圈一起封装在电磁位置传感器盒体内，单片机位于电磁位置传感器盒体的中间位置，第1电感线圈和第2电感线圈？位于电磁位置传感器盒体的两端；智能补光控制电路分别连接光照强度传感器(6)、白光光源(7)和信号融合与导航控制平台，视觉采集与处理平台连接视觉传感器(5)，并通过RS485总线(1)连接信号融合与导航控制平台，黄色导航线(13)位于路面上；在路面下方铺设诱导导航线(12)，诱导导航线(12)为BV塑料铜芯电线，诱导导航线(12)两端与电磁信号发生器相连构成通路，电磁信号发生器提供频率为20KHz、电流为30.0mA的正弦波信号或脉冲信号，使诱导导航线(12)周围产生磁场；自动充电装置位于休息室内，自动充电装置上有对节点。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王库，贾稼，周文球，魏玉虎，管一，吴忠山，王德龙，殷晶晶，黄天乐，
申请(专利权)人：中国农业大学，山西省电力公司忻州供电分公司，
类型：实用新型
国别省市：