專利名稱：智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于自動化領(lǐng)域，具體涉及一種智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，由于電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的連續(xù)性，對系統(tǒng)中各設(shè)備單元的安全可靠運行都有很高的要求。特別是隨著電力工業(yè)向著大機組、大容量、高電壓的迅速發(fā)展，保障設(shè)備運行的可靠性更成為安全生產(chǎn)的突出問題。變電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)運行中輸、變、配三大系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)之一，變電管理工作 主要由變電運行、變電檢修、電網(wǎng)調(diào)度、電能計量等諸多部門協(xié)同完成，中心環(huán)節(jié)是變電站設(shè)備管理。因此變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運行關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的正?；\行，但同時變電站設(shè)備的品種和數(shù)量眾多，如開關(guān)、變壓器、避雷器、熔斷器、電壓互感器、電流互感器、電力電容器、母線、以及各種電纜、刀閘、耦合電容器、阻波器、接地裝置等等，每一種設(shè)備的安全運行都關(guān)乎整個系統(tǒng)的安全運行，因此變電站設(shè)備的性能監(jiān)測及管理成為日益突出的關(guān)鍵問題。隨著科技進步和電力體制改革的不斷深入發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化程度已有很大提高，變電站值班也逐漸趨于無人化或少人化。變電站設(shè)備的電氣信號可以通過監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)。高壓設(shè)備絕緣監(jiān)測、繼電保護等裝置獲得，從而實現(xiàn)了變電站主設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，即“四遙”:遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能。即使目前大多數(shù)變電站實現(xiàn)了 “四遙”功能，為少人或無人值班變電站，但一定程度上都還存在因無人在現(xiàn)場及時監(jiān)視、巡視而帶來的一系列問題，甚至留下安全運行隱患。第一類問題是對母線連接點、端子以及真空開關(guān)漏氣、避雷器微量漏電造成的發(fā)熱、過熱失去及時發(fā)現(xiàn)的機會；第二類問題是防盜與防衛(wèi)救護；第三類問題是對主變、開關(guān)油位及設(shè)備狀況無法及時了解；第四類問題是大風(fēng)、大雪及雷雨后各設(shè)備狀況無法及時巡視。由于無法及時了解出現(xiàn)的變電站情況，失去優(yōu)先安排處理的機會，一定程度上忽略了事后對事故發(fā)展的準(zhǔn)確判斷并降低了對事故處理的快速反應(yīng)能力。一旦變電站發(fā)生異常，調(diào)度人員必須先通知分局變電運行操作隊趕到現(xiàn)場了解真實情況、事故波及設(shè)備范圍，再由變電運行班人員向調(diào)度員、分局領(lǐng)導(dǎo)匯報，分局才組織維護班或檢修公司進行搶修。人員不到變電站就無法準(zhǔn)確了解或根本不掌握現(xiàn)場詳細(xì)情況，這樣一來一往，大大延誤了排除缺陷的時間，影響了供電局的售電量和服務(wù)承諾。為了保證變電站設(shè)備的安全可靠運行，更快地推進變電站無人值守的智能化進程，利用智能移動機器人完成電站設(shè)備的巡檢，就目前的技術(shù)而言，可以認(rèn)為是提高變電站的工作效率，保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量、保障電力系統(tǒng)安全運行的有效途徑之一。因此研制開發(fā)變電站設(shè)備自動巡檢機器人有重要的現(xiàn)實意義。目前變電站設(shè)備的巡檢主要有人工現(xiàn)場就地巡視和遠(yuǎn)程多媒體監(jiān)視兩種方式( I )、人工現(xiàn)場就地巡視方式人工現(xiàn)場就地巡視就是變電站運行人員在現(xiàn)場進行設(shè)備巡視，對運行設(shè)備進行感官的簡單的定性判斷，主要通過看、觸、聽、嗅等去實現(xiàn)的。通過看可以檢查設(shè)備有無滲漏情況，檢查設(shè)備參數(shù)是否正常，夜間閉燈檢查設(shè)備的發(fā)光和電暈現(xiàn)象，檢查設(shè)備的絕緣情況和有無放電痕跡，雨雪天檢查導(dǎo)體上積雪溶化及雨水的蒸發(fā)情況，刮風(fēng)是因檢查各導(dǎo)線間的擺動情況是否滿足絕緣距離的要求。通過觸摸運行設(shè)備的外殼(如電機和變壓器)檢查器振動情況和溫升變化情況，并與積累經(jīng)驗對照，從而判斷其運行狀況。運行設(shè)備的故障前兆往往先通過放電的響聲或振動的響聲表現(xiàn)出來，所以判斷聲音往往是發(fā)現(xiàn)故障的關(guān)鍵，當(dāng)運行設(shè)備的絕緣發(fā)生破壞時，常常伴隨有異味，嗅氣味也是判斷運行設(shè)備絕緣的關(guān)鍵。巡檢工作在保證變電站正常生產(chǎn)、安全運行方面占有極其重要的地位、傳統(tǒng)的巡檢任務(wù)需要運行巡檢人員每天或定期到各個變電站巡檢，采集大量的運行數(shù)據(jù)，做大量的運行日常巡檢工作。這樣一來，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，由于日復(fù)一日且基本上都是重復(fù)性工作，容易導(dǎo)致一部分巡檢人員產(chǎn)生厭煩心理，巡檢工作有時不到位，人還沒有到達(dá)現(xiàn)場巡檢，巡檢報表就已經(jīng)捏造填寫完畢了，這樣就明顯的偏移了設(shè)置巡檢崗位的目的。變電站少人值班和無人值班的進展，也需要人定期到現(xiàn)場檢測部分設(shè)備。設(shè)備存在缺陷或隱患，有的人能發(fā)現(xiàn)，有的人不能發(fā)現(xiàn)，這除了巡視人員對設(shè)備的熟悉程度，業(yè)務(wù)水平、工作經(jīng)驗、態(tài)度、責(zé)任心和精神狀態(tài)有很大關(guān)系外，還與巡視人員采用的巡視設(shè)備和記錄手段有關(guān)。以前，對電力系統(tǒng)設(shè)備的缺陷檢修或設(shè)備的常規(guī)檢查等定性狀態(tài)信息采用手工記錄。手工記錄常會出現(xiàn)記錄不完整，容易丟失。特別是一些嚴(yán)重缺陷未能及時上報和處理，從而可能發(fā)生嚴(yán)重事故，造成不必要的損失，而且事故發(fā)生后缺乏故障分類。系統(tǒng)分析、責(zé)任不清，這樣很難滿足對供電質(zhì)量日益調(diào)高的要求。(2)、遠(yuǎn)程多媒體監(jiān)視方式隨著無人值班變電站的廣泛推廣，傳統(tǒng)變電站具備的“四遙”功能在一定程度上忽略了事后對事故發(fā)展的準(zhǔn)確判斷，并降低了對事故處理的快速反應(yīng)能力。因此，很多變電站增加了 “第五遙”遙視功能，即在變電站內(nèi)安裝攝像頭及各類探頭，將無人值班變電站的防火、防盜以及設(shè)備運行、發(fā)熱和事故直觀情況及波及范圍，通過站內(nèi)電話線或光纖燈通道傳到調(diào)度所，以便調(diào)度人員做出正確的決策。雖然這種遠(yuǎn)程監(jiān)視實現(xiàn)了圖像、聲音信號的數(shù)字化以及遠(yuǎn)距離傳送，為解決變電站遠(yuǎn)程多媒體監(jiān)控系統(tǒng)提供了全面的技術(shù)支持，但是這種遠(yuǎn)程監(jiān)視只是將變電站的多媒體信息上傳，不進行處理，又由于每個可見光電荷耦合器件攝像機視野的限制、網(wǎng)絡(luò)通信帶寬有限等原因，制約了遠(yuǎn)程監(jiān)視的推廣應(yīng)用。(3)、機器人巡檢方式在大力發(fā)展智能電網(wǎng)的大環(huán)境下，智能化的變電站是必然的發(fā)展趨勢，而高度自動化是智能變電站發(fā)展的終極目標(biāo)之一。變電站設(shè)備巡檢機器人系統(tǒng)以自主或遙控的方式，在無人值班或少人值守的變電站對室外高壓設(shè)備進行巡檢，可及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的熱缺陷、異物懸掛等設(shè)備異常現(xiàn)象，自動報警或進行預(yù)先設(shè)置好的故障處理。它運行靈活自由，能更快地推進無人值守的進程，大大的推進了變電站的自動化及智能化進程。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對以上思路，提供一種用于智能變電站的自動巡檢機器人。本實用新型的技術(shù)方案是提供一種智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其包括基站系統(tǒng)和巡檢機器人，其特征在于所述巡檢機器人包括驅(qū)動所述巡檢機器人移動的行走部件、采集信息的數(shù)據(jù)采集裝置、把所述數(shù)據(jù)采集裝置采集的信息發(fā)送給所述基站系統(tǒng)并從所述基站系統(tǒng)接收控制指令的第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，控制所述行走部件、數(shù)據(jù)采集裝置和第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置的控制裝置，以及為它們供電的供電系統(tǒng)；所述基站系統(tǒng)包括基站計算機和可與所述第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置無線通信的第二無線數(shù)據(jù)傳輸裝置。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括可見光圖像采集裝置、紅外線圖像采集裝置及音頻采集裝置。優(yōu)選的，所述音頻采集裝置為高指向性MIC。 優(yōu)選的，所述供電系統(tǒng)為蓄電池。優(yōu)選的，所述行走部件為設(shè)置在所述蓄電池下方的行走輪，所述蓄電池上設(shè)置有云臺，所述云臺上設(shè)置有所述可見光圖像采集裝置、紅外線圖像采集裝置。優(yōu)選的，所述巡檢機器人還包括驅(qū)動所述云臺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機由所述控制裝置控制。優(yōu)選的，所述第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置和第二無線數(shù)據(jù)傳輸裝置均包括無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)集線器和天線。本實用新型的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)通過把各種信息采集裝置設(shè)置在可移動的載體一機器人上，從而實行靈活、可控地自動巡檢。其能大大減輕工作人員的勞動強度，增加數(shù)據(jù)處理的實時性、增加巡檢范圍，降低監(jiān)控設(shè)備建設(shè)的成本。

圖I是本實用新型的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是巡檢機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是基站系統(tǒng)的軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的描述。如圖I至圖4所示，本實用新型的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)可以分為3層基站層、通信層和終端層。基站層(或稱基站系統(tǒng))由后臺監(jiān)控的基站計算機組成，是整個巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、處理與展示中心，通過圖像處理和模式識別等技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備故障的自動識別和報警功能。通信層由網(wǎng)絡(luò)交換機、無線網(wǎng)橋及天線等設(shè)備組成無線局域網(wǎng)，采用IEEE802. 11無線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，為基站層與終端層間的網(wǎng)絡(luò)通信提供透明的傳輸通道。終端層即為巡檢機器人，主要包括巡檢機器人運動控制子系統(tǒng)和工作子系統(tǒng)兩大部分。移動子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)機器人在巡檢過程中的運動、行為的控制。工作子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成機器人在巡檢過程中需要完成的圖像、聲音等特征信號的采集、傳輸?shù)裙δ堋Ｒ?、設(shè)備檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)巡檢機器人主要包括行走輪I、供電系統(tǒng)2、天線3、數(shù)據(jù)采集裝置4、可控云臺5、控制裝置6。巡檢機器人為智能變電站設(shè)備的非電氣信號采集提供了一個移動載體平臺，在這個平臺上，可以根據(jù)需求搭建不同的監(jiān)測系統(tǒng)或檢測裝置，而本發(fā)明在該平臺上采用4類方案遠(yuǎn)程在線式紅外成像系統(tǒng)、可見光圖像采集處理系統(tǒng)、聲音采集處理系統(tǒng)及移動物理闖入報警系統(tǒng)。二、無線局域網(wǎng)的構(gòu)建基站系統(tǒng)與巡檢機器人之間通過無線網(wǎng)橋組成一個無線局域網(wǎng)，其中無線網(wǎng)橋滿足IEEE802. Ila標(biāo)準(zhǔn)，頻段5. 8GHz，帶寬50Mbit/s，無遮攔傳輸距離10km。整個機器人系統(tǒng)采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的二級結(jié)構(gòu)，將視頻流數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)匯集到網(wǎng)絡(luò)集線器后，經(jīng)無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)集線器一起通過電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳到運行監(jiān)控中心，連接到電力系統(tǒng)局域網(wǎng)上的計算機可根據(jù)權(quán)限實時瀏覽查看變電站設(shè)備的運行情況。 三、基站系統(tǒng)軟件的設(shè)計基站系統(tǒng)采用PC機與Windows操作系統(tǒng)，主要用于人機交互，接收操作人員的各種操作指令，并將這些指令下達(dá)到機器人移動體運動控制系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)也是用戶了解機器人工作情況和獲取結(jié)果的直接渠道，具體的，基站系統(tǒng)由以下幾個模塊構(gòu)成基站框架、電子地圖、狀態(tài)報警處理、全局路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)庫、實時庫和工作模塊(包括通信、圖像、聲音處理模塊)。以上實施例僅為本實用新型其中的一種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其包括基站系統(tǒng)和巡檢機器人，其特征在于所述巡檢機器人包括驅(qū)動所述巡檢機器人移動的行走部件、采集信息的數(shù)據(jù)采集裝置、把所述數(shù)據(jù)采集裝置采集的信息發(fā)送給所述基站系統(tǒng)并從所述基站系統(tǒng)接收控制指令的第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，控制所述行走部件、數(shù)據(jù)采集裝置和第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置的控制裝置，以及為它們供電的供電系統(tǒng)；所述基站系統(tǒng)包括基站計算機和可與所述第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置無線通信的第二無線數(shù)據(jù)傳輸裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置包括可見光圖像采集裝置、紅外線圖像采集裝置及音頻采集裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述音頻采集裝置為高指向性MIC。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述供電系統(tǒng)為蓄電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述行走部件為設(shè)置在所述蓄電池下方的行走輪，所述蓄電池上設(shè)置有云臺，所述云臺上設(shè)置有所述可見光圖像采集裝置、紅外線圖像采集裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述巡檢機器人還包括驅(qū)動所述云臺旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機由所述控制裝置控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)，其特征在于所述第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置和第二無線數(shù)據(jù)傳輸裝置均包括無線網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)集線器和天線。
專利摘要本實用新型公開了智能變電站自動巡檢機器人系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)和巡檢機器人，其特征在于巡檢機器人包括驅(qū)動所述巡檢機器人移動的行走部件、采集信息的數(shù)據(jù)采集裝置、把數(shù)據(jù)采集裝置采集的信息發(fā)送給基站系統(tǒng)并從基站系統(tǒng)接收控制指令的第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，控制行走部件、數(shù)據(jù)采集裝置和第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置的控制裝置，以及為它們供電的供電系統(tǒng)；基站系統(tǒng)包括基站計算機和可與第一無線數(shù)據(jù)傳輸裝置無線通信的第二無線數(shù)據(jù)傳輸裝置。本實用新型通過把各種信息采集裝置設(shè)置在可移動的載體－機器人上，從而實行靈活、可控地自動巡檢。其能大大減輕工作人員的勞動強度，增加數(shù)據(jù)處理的實時性、增加巡檢范圍，降低監(jiān)控設(shè)備建設(shè)的成本。
文檔編號G08C17/02GK202474607SQ20122003559
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者張金波, 王昱, 陳華 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)