電力隧道巡檢機(jī)器人鋰電池快速充電管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力機(jī)器人鋰電池充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力隧道在軌巡檢機(jī)器人大容量鋰電池快速充電管理系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市電纜隧道是重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施，內(nèi)部一般安裝有110KV或500KV高壓電纜，這些都是城市供電的主動脈，不少隧道內(nèi)部都已經(jīng)建立自動巡檢機(jī)器人，進(jìn)行電纜的安全生產(chǎn)監(jiān)測。
[0003]目前電纜隧道在軌巡檢機(jī)器人供電分為如下幾種形式，一種是連續(xù)無線感應(yīng)供電形式，一種是滑觸線供電形式，還有就是普通充電形式。
[0004]無線感應(yīng)供電形式的優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)先進(jìn)、供電連續(xù)穩(wěn)定可靠(機(jī)器人不需要停車充電)、不產(chǎn)生電火花、能夠應(yīng)用在各種復(fù)雜的工況中，但缺點(diǎn)就是成本造價(jià)過高，不利于廣泛推廣。
[0005]滑觸線形式的優(yōu)點(diǎn)為仍然擁有供電連續(xù)穩(wěn)定可靠，但易產(chǎn)生電火花，而且不適合在高潮濕的環(huán)境下使用，造價(jià)相對無線感應(yīng)形便宜，但總體成本還是過高。
[0006]還有就是常規(guī)定點(diǎn)充電形式，這種目前最大優(yōu)點(diǎn)就是成本相對較低，可以降低整個(gè)項(xiàng)目工程造價(jià)，便于在軌巡檢機(jī)器人推廣，但缺點(diǎn)就是充電時(shí)間過長，一般最少需要3小時(shí)以上，嚴(yán)重影響機(jī)器人巡檢時(shí)效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電力隧道巡檢機(jī)器人鋰電池快速充電管理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法能夠大幅度提高充電效率、縮短充電時(shí)間、提升電池能量管理效能，降低系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)備及施工成本。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種電力隧道巡檢機(jī)器人鋰電池快速充電管理系統(tǒng)，包括:上位機(jī)、智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊、電池管理模塊、軌道充電接觸機(jī)構(gòu)和定點(diǎn)智能快速充電裝置；
[0010]上位機(jī):實(shí)時(shí)獲取所有定點(diǎn)智能快速充電裝置內(nèi)部溫濕度環(huán)境及其工作狀態(tài)，判斷不可用的定點(diǎn)智能快速充電裝置位置信息，并將所述信息傳送至隧道巡檢機(jī)器人；
[0011]智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊:用于根據(jù)獲取到的隧道定點(diǎn)智能快速充電裝置的位置，控制隧道巡檢機(jī)器人與上位機(jī)建立通信，同時(shí)控制電池管理模塊通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置建立通信；
[0012]電池管理模塊:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道巡檢機(jī)器人充電電池的充放電流數(shù)據(jù)、充電電池電壓與S0C數(shù)據(jù)，控制充放電繼電器;根據(jù)上述監(jiān)測數(shù)據(jù)確定隧道巡檢機(jī)器人的續(xù)航里程；
[0013]軌道充電接觸機(jī)構(gòu):用于建立定點(diǎn)智能快速充電裝置與隧道巡檢機(jī)器人之間的連接通信；
[0014]定點(diǎn)智能快速充電裝置:根據(jù)隧道現(xiàn)場軌道長度，均勻分布在隧道內(nèi)部，用于為隧道巡檢機(jī)器人進(jìn)行充電；
[0015]所述上位機(jī)與智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊和定點(diǎn)智能快速充電裝置分別通信，智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊與電池管理模塊通信，所述電池管理模塊通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置建立通信。
[0016]進(jìn)一步地，所述軌道充電接觸機(jī)構(gòu)分為兩部分，一部分固定安裝在軌道上，包括固定充電電極和固定通信電極;所述固定充電電極和固定通信電極分別通過電極與定點(diǎn)智能快速充電裝置的充電輸出及通信線相連接；
[0017]另一部安裝在隧道巡檢機(jī)器人的內(nèi)部，包括浮動充電接口電極、浮動通信接口電極、伸縮裝置和限位開關(guān);所述浮動充電接口電極與隧道巡檢機(jī)器人充電電池輸入線相連，所述浮動通信接口電極與電池管理模塊的CAN總線相連;在所述伸縮裝置與浮動充電接口電極、伸縮裝置與浮動通信接口電極之間分別安裝彈簧;確保浮動電極與固定電極接觸良好。
[0018]所述浮動充電接口電極和浮動通信接口電極分別由伸縮裝置控制實(shí)現(xiàn)伸縮，由機(jī)械限位開關(guān)控制伸縮是否到位；
[0019]所述浮動充電接口電極和浮動通信接口電極分別與安裝在軌道上的固定充電電極和固定通信電極對接，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)智能快速充電裝置與隧道巡檢機(jī)器人通信。
[0020]進(jìn)一步地，所述伸縮裝置為微型電動推桿控制伸縮或者液壓缸控制伸縮。
[0021]在電纜隧道機(jī)器人運(yùn)行軌道上，定點(diǎn)安裝軌道充電接觸機(jī)構(gòu)，同時(shí)將與之相連接的定點(diǎn)智能快速充電裝置安裝在隧道壁的控制柜內(nèi)。
[0022]所述智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊存儲有隧道定點(diǎn)智能快速充電裝置的位置信息，控制隧道巡檢機(jī)器人根據(jù)所述位置信息查找最近的可用定點(diǎn)智能快速充電裝置；
[0023]當(dāng)隧道巡檢機(jī)器人的電量達(dá)到內(nèi)部設(shè)定的充電閥值但沒有達(dá)到設(shè)定的饋電預(yù)警值時(shí)，機(jī)器人在沒有巡檢任務(wù)或非緊急情況下自動啟動智能充電流程；
[0024]當(dāng)機(jī)器人的電量低于饋電預(yù)警閥值后，機(jī)器人立即停止所有與充電無關(guān)的任務(wù)，快速尋找充電站進(jìn)行智能充電任務(wù)。
[0025]智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊與上位機(jī)建立通信，直接通過上位機(jī)獲取距離隧道巡檢機(jī)器人最近的可用定點(diǎn)智能快速充電裝置的位置信息，通過精確定位準(zhǔn)確與定點(diǎn)智能快速充電裝置的軌道充電接觸機(jī)構(gòu)建立連接。
[0026]智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊控制隧道巡檢機(jī)器人通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置進(jìn)行通信握手信號檢測；
[0027]通信鏈路建立成功后，充電繼電器閉合，智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊接收電池管理模塊檢測到的鋰電池充電口是否有電壓信號的信息，如果沒有電壓信號，則控制隧道巡檢機(jī)器人重新進(jìn)行充電接口對接;重復(fù)設(shè)定次數(shù)后，如仍沒有電壓信號，則標(biāo)記此定點(diǎn)智能快速充電裝置故障，尋找下一個(gè)最近的定點(diǎn)智能快速充電裝置。
[0028]一種電力隧道巡檢機(jī)器人鋰電池快速充電管理系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0029](1)隧道巡檢機(jī)器人的電池管理模塊實(shí)時(shí)對充電電池的電量信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，估算機(jī)器人續(xù)航里程，電池電量達(dá)到充電指標(biāo)時(shí)，啟動充電流程；
[0030](2)智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊在沒有接收到任何緊急任務(wù)時(shí)，自動尋找距離隧道巡檢機(jī)器人最近的定點(diǎn)智能快速充電裝置；
[0031](3)智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊控制隧道巡檢機(jī)器人到達(dá)指定的定點(diǎn)智能快速充電裝置，并通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置建立連接；
[0032](4)智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊控制電池管理模塊與定點(diǎn)智能快速充電裝置進(jìn)行通信握手信號檢測;通信鏈路建立成功，表明接口接觸良好;否則返回步驟(3)重新建立連接；
[0033](5)控制充電繼電器閉合，檢測電池充電口是否有電壓;如果有，進(jìn)入充電流程;否貝1J，進(jìn)入下一步；
[0034](6)控制隧道巡檢機(jī)器人重新通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置建立連接;返回步驟(4);重復(fù)連接設(shè)定次數(shù)后，標(biāo)記此定點(diǎn)智能快速充電裝置故障，尋找下一個(gè)最近的定點(diǎn)智能快速充電裝置，直至充電完成；
[0035](7)隧道巡檢機(jī)器人在充電完成或遇緊急任務(wù)時(shí)，控制隧道巡檢機(jī)器人與定點(diǎn)智能快速充電裝置斷開連接，再切斷充電繼電器。
[0036]所述步驟(2)中尋找距離隧道巡檢機(jī)器人最近的定點(diǎn)智能快速充電裝置的過程具體為:
[0037]根據(jù)智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊存儲的隧道定點(diǎn)智能快速充電裝置的位置信息，控制隧道巡檢機(jī)器人根據(jù)所述位置信息查找最近的可用定點(diǎn)智能快速充電裝置；
[0038]或者，智能機(jī)器人充電調(diào)度模塊與上位機(jī)建立通信，直接通過上位機(jī)獲取距離隧道巡檢機(jī)器人最近的可用定點(diǎn)智能快速充電裝置的位置信息，通過精確定位準(zhǔn)確與定點(diǎn)智能快速充電裝置的軌道充電接觸機(jī)構(gòu)建立連接。
[0039]所述步驟(3)中通過軌道充電接觸機(jī)構(gòu)與定點(diǎn)智能快速充電裝置建立連接的方法具體為:
[0040]控制安裝在隧道巡檢機(jī)器人的內(nèi)部的伸縮裝置拉伸，使得浮動充電接口電極和浮動通信接口電極分別接觸到安裝在軌道上的固定充電電極和固定通信電極；
[0041 ]判斷機(jī)械限位開關(guān)是否到位，如果到位，啟動通信握手信號檢測；否則，繼續(xù)拉伸伸縮裝置，直至機(jī)械限位開關(guān)到位。
[0042]本發(fā)明的有益效果:
[0043]通過本發(fā)明的實(shí)施，給電力隧道內(nèi)在軌運(yùn)行機(jī)器人提供了一種穩(wěn)定可靠高效迅速的充電方式。
[0044]本充電設(shè)備安裝在已有的軌道上，造價(jià)低，可以和機(jī)器人以及上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，機(jī)器人存儲了隧道內(nèi)各個(gè)充電設(shè)備的位置，方便根據(jù)位置和自身電量的情況尋找最合理的充電設(shè)備，保障了機(jī)器人電力的穩(wěn)定供應(yīng)和有效工作。
[0045]機(jī)器人和充電裝置之間的對接電極，有高效的檢測方式，保障了充電的可靠性。
[0046]本充電裝置充電效率高，充電時(shí)間短，滿足機(jī)器人正常的實(shí)時(shí)