一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，包括終端層、基站層、語音通信系統(tǒng)和通信層，終端層包括移動機器人、充電模塊，基站層包括監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺包括數(shù)據(jù)庫、模型配置模塊、設(shè)備接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、視圖展示模塊，語音通信系統(tǒng)包括基站語音通信裝置和終端語音通信裝置，基站語音通信裝置設(shè)置在監(jiān)控后臺內(nèi)，終端語音通信裝置設(shè)置在移動機器人上，通信層包括網(wǎng)絡(luò)交換機、無線網(wǎng)橋基站和無線網(wǎng)橋移動站，無線網(wǎng)橋基站設(shè)置在巡檢現(xiàn)場，無線網(wǎng)橋移動站設(shè)置在移動機器人上。本發(fā)明在現(xiàn)有巡檢機器人系統(tǒng)中增設(shè)了語音通信系統(tǒng)，具有監(jiān)控后臺與現(xiàn)場檢測可實時雙向語音通信的特點。
【專利說明】
一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種變電站巡檢機器人系統(tǒng)，特別涉及一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，屬于變電站巡檢機器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的變電站采用人力巡檢的方式維護正常運行，巡檢任務(wù)要求巡檢人員每天或定期采集大量運行數(shù)據(jù)，做大量的日常巡檢工作。這樣就給變電站的日常維護、巡檢帶來了一定的困難，特別是日常的運行維護工作，巡檢人員難免會產(chǎn)生疏漏，帶來負面影響。有的變電站雖然無人值守，也要定期派員到現(xiàn)場檢查設(shè)備運行狀態(tài)。為了解決這個問題，業(yè)內(nèi)開發(fā)了專用的巡檢機器人。變電站巡檢機器人是集多種信息識別和傳輸技術(shù)于一體的復雜運動系統(tǒng)。巡檢機器人通過音頻和視頻手段記錄傳送巡檢現(xiàn)場的實時狀態(tài)。目前變電站巡檢機器人在巡檢或調(diào)試過程中，僅可通過檢測模塊傳送音視頻信息，而缺乏語音對講功能，造成后臺監(jiān)控與現(xiàn)場工作人員溝通不暢的問題，而且在機器人進行巡檢過程中，在監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)諸如外部入侵、危險警告等異常情況而需要進行語音警告的場合時，也無法實現(xiàn)后臺語音輸出警告信息的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)公開了新的方案，在現(xiàn)有巡檢機器人系統(tǒng)中增設(shè)了語音通信系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有方案無法實現(xiàn)監(jiān)控后臺與現(xiàn)場人員利用機器人系統(tǒng)實施語音溝通的問題。
[0004]本發(fā)明一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)包括終端層、基站層、語音通信系統(tǒng)和通信層，終端層包括移動機器人、充電模塊，移動機器人通過充電模塊從巡檢現(xiàn)場獲取能源補給，基站層包括監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺包括數(shù)據(jù)庫、模型配置模塊、設(shè)備接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、視圖展示模塊，語音通信系統(tǒng)包括基站語音通信裝置和終端語音通信裝置，基站語音通信裝置設(shè)置在監(jiān)控后臺內(nèi)，終端語音通信裝置設(shè)置在移動機器人上，通信層包括網(wǎng)絡(luò)交換機、無線網(wǎng)橋基站和無線網(wǎng)橋移動站，無線網(wǎng)橋基站設(shè)置在巡檢現(xiàn)場，無線網(wǎng)橋移動站設(shè)置在移動機器人上，移動機器人通過無線網(wǎng)橋移動站和無線網(wǎng)橋基站向檢測后臺傳送現(xiàn)場監(jiān)控信息，基站層通過監(jiān)控后臺對接收到的現(xiàn)場檢測信息進行處理、識別。
[0005]本發(fā)明一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)在現(xiàn)有巡檢機器人系統(tǒng)中增設(shè)了語音通信系統(tǒng)，具有監(jiān)控后臺與現(xiàn)場檢測可實時雙向語音通信的特點。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)原理示意圖。
【具體實施方式】
[0007]變電站巡檢機器人能夠通過自主或遙控的方式，在無人值守或少人值守的變電站對室外高壓設(shè)備進行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的熱缺陷、異物懸掛等設(shè)備異?，F(xiàn)象。變電站設(shè)備巡檢機器人系統(tǒng)通常設(shè)計成網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，系統(tǒng)大致分為3層，即基站層、通信層和終端層。本方案公開了一種具有后臺和現(xiàn)場實時語音溝通的巡檢機器人系統(tǒng)，其原理圖如圖1所示，即一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)包括終端層、基站層、語音通信系統(tǒng)和通信層，終端層包括移動機器人、充電模塊，移動機器人通過充電模塊從巡檢現(xiàn)場獲取能源補給，基站層包括監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺包括數(shù)據(jù)庫、模型配置模塊、設(shè)備接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、視圖展示模塊，語音通信系統(tǒng)包括基站語音通信裝置和終端語音通信裝置，基站語音通信裝置設(shè)置在監(jiān)控后臺內(nèi)，終端語音通信裝置設(shè)置在移動機器人上，通信層包括網(wǎng)絡(luò)交換機、無線網(wǎng)橋基站和無線網(wǎng)橋移動站，無線網(wǎng)橋基站設(shè)置在巡檢現(xiàn)場，無線網(wǎng)橋移動站設(shè)置在移動機器人上，移動機器人通過無線網(wǎng)橋移動站和無線網(wǎng)橋基站向監(jiān)控后臺傳送現(xiàn)場檢測信息，基站層通過監(jiān)控后臺對接收到的現(xiàn)場檢測信息進行處理、識別。上述方案采用的雙向語音通信系統(tǒng)使得監(jiān)控后臺和巡檢現(xiàn)場之間實現(xiàn)了實時雙向語音通信，同時監(jiān)控后臺也可以利用該語音信道監(jiān)聽巡檢現(xiàn)場的聲音環(huán)境，通過現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出的噪音分析、辨識設(shè)備可能會或正在發(fā)生的故障并輸出報警信息，而且監(jiān)控后臺還可以通過從音視頻內(nèi)容發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場情況，例如移動物體闖入，動物入侵等情況，通過該語音信道向現(xiàn)場實時發(fā)出語音報警，從而實現(xiàn)了監(jiān)控后臺對變電站現(xiàn)場巡檢機器人進行全程遠程音視頻指導的功能。
[0008]為了實現(xiàn)上述方案的雙向語音通信功能，本方案還公開了語音通信系統(tǒng)的具體組成，即終端語音通信裝置包括終端聲音采集模塊、終端聲音播放模塊和終端無線影音傳輸模塊，終端聲音采集模塊與終端無線影音傳輸模塊通信連接，終端聲音播放模塊與終端無線影音傳輸模塊通信連接?；菊Z音通信裝置包括基站聲音采集模塊、基站聲音播放模塊和基站無線影音傳輸模塊，基站聲音采集模塊、基站聲音播放模塊和基站無線影音傳輸模塊分別與基站計算機終端通信連接。終端無線影音傳輸模塊與基站無線影音傳輸模塊通過通信層形成無線聲音信息通信連接，移動機器人通過無線聲音信息通信連接與監(jiān)控后臺形成雙向聲音通信連接。具體是上述聲音采集模塊可以選擇音頻記錄器或麥克風等具有聲音采集功能的終端設(shè)備，聲音播放模塊可以選擇揚聲器等具有聲音輸出功能的裝置，無線影音傳輸模塊可以選擇WiFi或Zigbee等具備無線通信功能的裝置，聲音采集模塊得到的聲音信息通過編解碼模塊進行編碼，編碼后的音頻流通過無線影音傳輸模塊傳送到監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺通過無線影音傳輸模塊將經(jīng)過編碼的音頻信息傳送給聲音播放模塊，從而實現(xiàn)現(xiàn)場聲音輸出。
[0009]本方案的移動機器人包括控制模塊、驅(qū)動導航模塊、檢測模塊和供電模塊，控制模塊根據(jù)接收到的指令通過驅(qū)動導航模塊控制機器人運動，控制模塊根據(jù)接收到的指令通過供電模塊從充電模塊獲取能源，控制模塊將通過檢測模塊獲取的現(xiàn)場檢測信息傳送給監(jiān)控后臺，檢測模塊包括可見光檢測模塊和紅外檢測模塊，可見光檢測模塊包括可見光攝像裝置和可見光視頻信息處理模塊，可見光視頻信息處理模塊將通過可見光攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場可見畫面信息處理后通過通信層傳送給監(jiān)控后臺，紅外檢測模塊包括紅外攝像裝置和紅外視頻信息處理模塊，紅外視頻信息處理模塊將通過紅外攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場紅外畫面信息處理后通過通信層傳送給監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺根據(jù)收到的巡檢現(xiàn)場可見畫面信息和巡檢現(xiàn)場紅外畫面信息分析判斷巡檢現(xiàn)場的實時狀況。上述方案的可見光檢測模塊能夠檢測設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)和維護狀態(tài)，例如設(shè)備外部是否存在破損、異物、銹蝕、松脫、漏油等情況，表頭讀數(shù)等可視化信息，而紅外檢測模塊能夠檢測設(shè)備的熱缺陷，例如電流致熱型、電壓致熱型設(shè)備的本體及接頭等部位的異常高溫情況。但是，可見光檢測和紅外檢測都存在各自的缺點，可見光檢測只能發(fā)現(xiàn)設(shè)備外部的情況，而且必須在晴朗的白天才能較好的發(fā)揮作用，紅外檢測只能發(fā)現(xiàn)設(shè)備熱故障后期階段，對一些溫差不明顯的部件熱故障不能及時發(fā)現(xiàn)，而且為了避免白天陽光中紅外線干擾，必須在夜晚等紅外干擾較小的環(huán)境中發(fā)揮作用，因此，基于可見光和紅外的檢測存在諸多影響檢測效率的問題。
[0010]為了解決上述利用可見光和紅外光檢測帶來的問題，本方案在上述方案的基礎(chǔ)上采用了紫外檢測手段，即檢測模塊還包括紫外檢測模塊，紫外檢測模塊包括紫外攝像裝置和紫外視頻信息處理模塊，紫外視頻信息處理模塊將通過紫外攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場紫外畫面信息處理后通過通信層傳送給監(jiān)控后臺，監(jiān)控后臺根據(jù)收到的巡檢現(xiàn)場紫外畫面信息分析判斷巡檢現(xiàn)場的實時狀況。在現(xiàn)場設(shè)備實際運行過程中，電力設(shè)備故障往往伴隨著放電和電暈現(xiàn)象，設(shè)備周圍空氣受激發(fā)后將向外輻射出紫外光，設(shè)備故障越嚴重，輻射的紫外光越強烈，因此通過檢測設(shè)備周邊紫外光的輻射強度可以發(fā)現(xiàn)紅外檢測無法發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，同時進入地球大氣的太陽光在220?280nm波段上的紫外光很少，因此，設(shè)備受激發(fā)產(chǎn)生的紫外光就比較容易被檢測到，紫外檢測主要是通過檢測設(shè)備產(chǎn)生電暈的情況來判斷設(shè)備是否發(fā)生故障的，基于以上原理，設(shè)備電暈區(qū)域在220?280nm波段上產(chǎn)生的亮度要遠大于其它區(qū)域的亮度，這樣就可以通過發(fā)現(xiàn)、分析紫外圖像上的高亮區(qū)域來判斷設(shè)備是否存在異常放電現(xiàn)象，從而進一步判斷其是否存在故障。上述采用可見光、紅外光、紫外光結(jié)合進行現(xiàn)場檢測的方案可以基本克服天氣情況對檢測造成的各種影響，提高了檢測效率，主要體現(xiàn)在:⑴紫外檢測不存在類似紅外檢測的〃盲區(qū)〃，可準確檢測到故障設(shè)備放電位置附近產(chǎn)生的異常電暈，通過讀取紫外光子數(shù)可以判斷其嚴重程度;⑵紫外檢測受到太陽輻射干擾較小，巡檢機器人可在白天對變電站設(shè)備進行巡檢，同時可以與可見光和/或紅外檢測配合，實現(xiàn)全天候檢測，提高了檢測效率;⑶紫外檢測能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)生故障的初始階段，因此有利于預判設(shè)備發(fā)生故障，從而提早做出應(yīng)對措施，等方面。
[0011]為了配合終端層的檢測工作，本方案的基站層也設(shè)置了相應(yīng)的數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、分析和處理設(shè)備，即監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)庫包括模型數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫，模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲設(shè)備模型參數(shù)信息，歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲歷史數(shù)據(jù)信息，實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲實時數(shù)據(jù)信息。監(jiān)控后臺的設(shè)備接口模塊包括機器人通信接口、檢測模塊接口、遠程控制接口，監(jiān)控后臺通過機器人通信接口與移動機器人形成通信連接，監(jiān)控后臺通過遠程控制接口與終端層形成遠程控制連接，監(jiān)控后臺通過檢測模塊接口接收移動機器人的檢測模塊傳送的信息或向移動機器人的檢測模塊發(fā)送指令。監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理模塊包括實時數(shù)據(jù)處理模塊、事項報警服務(wù)模塊、日志服務(wù)模塊，實時數(shù)據(jù)處理模塊處理監(jiān)控后臺收到的實時數(shù)據(jù)，事項報警服務(wù)模塊根據(jù)實時數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)比較的異常結(jié)果發(fā)出報警信號，日志服務(wù)模塊為系統(tǒng)提供日志信息服務(wù)。監(jiān)控后臺的視圖展示模塊包括視頻視圖展示模塊、電子地圖展示模塊、事項查看展示模塊，視頻視圖展示模塊通過視頻終端展示視頻視圖內(nèi)容，電子地圖展示模塊通過視頻終端展示電子地圖內(nèi)容，事項查看展示模塊通過視頻終端展示查看事項的內(nèi)容。本方案的巡檢機器人系統(tǒng)基站層并不限于僅僅包含上述提及的設(shè)備，還可以包括其他必要的或改進的相關(guān)設(shè)備和部件。[0012 ]以上方案中涉及的電路、模塊以及電子元器件均可采用本領(lǐng)域通用的方案或選型，也可以根據(jù)實際需要采用特別設(shè)計的方案。
[0013]本方案的一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)在現(xiàn)有巡檢機器人系統(tǒng)中增設(shè)了語音通信系統(tǒng)，從而解決了檢測后臺與巡檢現(xiàn)場進行實時語音通信的問題，采用可見光、紅外光和紫外光相結(jié)合的檢測方案及時、準確發(fā)現(xiàn)巡檢現(xiàn)場的問題，提高了檢測效率，采用與終端層功能相配合的基站層設(shè)備配備方案提高了機器人系統(tǒng)整體的運行效果和效率。本方案的一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)基于以上特點相比現(xiàn)有的方案具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
[0014]本方案的一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)并不限于【具體實施方式】中公開的內(nèi)容，實施例中出現(xiàn)的技術(shù)方案可以單獨存在，也可以相互包含，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本方案結(jié)合公知常識作出的簡單替換方案也屬于本方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征是包括終端層、基站層、語音通信系統(tǒng)和通信層，所述終端層包括移動機器人、充電模塊，所述移動機器人通過所述充電模塊從巡檢現(xiàn)場獲取能源補給，所述基站層包括監(jiān)控后臺，所述監(jiān)控后臺包括數(shù)據(jù)庫、模型配置模塊、設(shè)備接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、視圖展示模塊，所述語音通信系統(tǒng)包括基站語音通信裝置和終端語音通信裝置，所述基站語音通信裝置設(shè)置在所述監(jiān)控后臺內(nèi)，所述終端語音通信裝置設(shè)置在所述移動機器人上，所述通信層包括網(wǎng)絡(luò)交換機、無線網(wǎng)橋基站和無線網(wǎng)橋移動站，所述無線網(wǎng)橋基站設(shè)置在巡檢現(xiàn)場，所述無線網(wǎng)橋移動站設(shè)置在所述移動機器人上，所述移動機器人通過所述無線網(wǎng)橋移動站和無線網(wǎng)橋基站向所述監(jiān)控后臺傳送現(xiàn)場檢測信息，所述基站層通過所述監(jiān)控后臺對接收到的現(xiàn)場檢測信息進行處理、識別。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述終端語音通信裝置包括終端聲音采集模塊、終端聲音播放模塊和終端無線影音傳輸模塊，所述終端聲音采集模塊與所述終端無線影音傳輸模塊通信連接，所述終端聲音播放模塊與所述終端無線影音傳輸模塊通信連接;所述基站語音通信裝置包括基站聲音采集模塊、基站聲音播放模塊和基站無線影音傳輸模塊，所述基站聲音采集模塊、基站聲音播放模塊和基站無線影音傳輸模塊分別與基站計算機終端通信連接;所述終端無線影音傳輸模塊與所述基站無線影音傳輸模塊通過所述通信層形成無線聲音信息通信連接，所述移動機器人通過所述無線聲音信息通信連接與所述監(jiān)控后臺形成雙向聲音通信連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述移動機器人包括控制模塊、驅(qū)動導航模塊、檢測模塊和供電模塊，所述控制模塊根據(jù)接收到的指令通過所述驅(qū)動導航模塊控制機器人運動，所述控制模塊根據(jù)接收到的指令通過所述供電模塊從所述充電模塊獲取能源，所述控制模塊將通過所述檢測模塊獲取的現(xiàn)場檢測信息傳送給所述監(jiān)控后臺，所述檢測模塊包括可見光檢測模塊和紅外檢測模塊，所述可見光檢測模塊包括可見光攝像裝置和可見光視頻信息處理模塊，所述可見光視頻信息處理模塊將通過所述可見光攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場可見畫面信息處理后通過所述通信層傳送給所述監(jiān)控后臺，所述紅外檢測模塊包括紅外攝像裝置和紅外視頻信息處理模塊，所述紅外視頻信息處理模塊將通過所述紅外攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場紅外畫面信息處理后通過所述通信層傳送給所述監(jiān)控后臺，所述監(jiān)控后臺根據(jù)收到的所述巡檢現(xiàn)場可見畫面信息和巡檢現(xiàn)場紅外畫面信息分析判斷巡檢現(xiàn)場的實時狀況。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測模塊還包括紫外檢測模塊，所述紫外檢測模塊包括紫外攝像裝置和紫外視頻信息處理模塊，所述紫外視頻信息處理模塊將通過所述紫外攝像裝置獲得的巡檢現(xiàn)場紫外畫面信息處理后通過所述通信層傳送給所述監(jiān)控后臺，所述監(jiān)控后臺根據(jù)收到的所述巡檢現(xiàn)場紫外畫面信息分析判斷巡檢現(xiàn)場的實時狀況。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)庫包括模型數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫，所述模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲設(shè)備模型參數(shù)信息，所述歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲歷史數(shù)據(jù)信息，所述實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲實時數(shù)據(jù)信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控后臺的設(shè)備接口模塊包括機器人通信接口、檢測模塊接口、遠程控制接口，所述監(jiān)控后臺通過所述機器人通信接口與所述移動機器人形成通信連接，所述監(jiān)控后臺通過所述遠程控制接口與所述終端層形成遠程控制連接，所述監(jiān)控后臺通過所述檢測模塊接口接收所述移動機器人的檢測模塊傳送的信息或向所述移動機器人的檢測模塊發(fā)送指令。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理模塊包括實時數(shù)據(jù)處理模塊、事項報警服務(wù)模塊、日志服務(wù)模塊，所述實時數(shù)據(jù)處理模塊處理所述監(jiān)控后臺收到的實時數(shù)據(jù)，所述事項報警服務(wù)模塊根據(jù)實時數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)比較的異常結(jié)果發(fā)出報警信號，所述日志服務(wù)模塊為系統(tǒng)提供日志信息服務(wù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的具備語音通信功能的變電站巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控后臺的視圖展示模塊包括視頻視圖展示模塊、電子地圖展示模塊、事項查看展示模塊，所述視頻視圖展示模塊通過視頻終端展示視頻視圖內(nèi)容，所述電子地圖展示模塊通過視頻終端展示電子地圖內(nèi)容，所述事項查看展示模塊通過視頻終端展示查看事項的內(nèi)容。
【文檔編號】B25J11/00GK106003075SQ201610443029
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】許唐云, 瞿海妮, 張鵬飛, 李莉華, 趙濤, 陸瑾, 黃卉, 李永, 吳晨, 詹皓, 王琦文, 劉小倩, 藍天
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司, 上海久隆企業(yè)管理咨詢有限公司