CN104284151B - 一种变电站地面巡检方法及巡检*** - Google Patents
一种变电站地面巡检方法及巡检*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种变电站地面巡检方法及巡检***，巡检方法包括：在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，在待检设备上设置射频识别ID卡；使巡检机器人沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；通过无线网桥将所述视频数据传送到远程监控端。本发明能够简单准确的实现巡检路径的导航和定位，结构简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及变电站巡检领域，特别是涉及一种变电站地面巡检方法及巡检***。
背景技术
随着电力***自动化程度的提高，变电站值班也逐渐趋于无人化或者少人化。
虽然变电站的传统的继电保护***能够获取变电站的关键运行信息，但是这却降低了人工判断事故和预测事故发展的准确性，也降低了对事故的快速反应能力。许多变电站为了增加监控的信息量，在变电站内安装摄像头和各种探头来监控防火、防盗和设备运行情况，从而让调度人员在远程端人工做出决策。但是由于摄像头的位置固定，难免有死角。此时，提供一种可移动并搭载多自由度摄像头的巡检装置就显得很有必要。
目前国内已有变电站巡检机器人在投入变电站使用，但是都是针对110KV以上的大型变电站或者特高压变电站，其巡检过程复杂，成本较高，并且，需要频繁进行人工维护，维护成本较高。
发明内容
本发明的目的是要提供一种变电站地面巡检方法及巡检***，能够简单准确的实现巡检路径的导航和定位，结构简单，成本低。
为了实现上述目的，本发明提供了一种变电站地面巡检方法，包括：
在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，在待检设备上设置射频识别ID卡；
使巡检机器人沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
通过无线网桥将所述视频数据传送到远程监控端。
可选的，上述的变电站地面巡检方法中，在使巡检机器人沿所述导航磁轨行进的步骤中，还包括：
通过所述巡检机器人的检测装置检测所述导航磁轨的磁轨信号；
通过所述巡检机器人的超声波模块探测障碍物，根据探测结果控制所述巡检机器人绕过所述障碍物后继续沿所述导航磁轨行进；
通过所述巡检机器人的GPRS模块接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端。
可选的，上述的变电站地面巡检方法中，所述摄像设备包括可见光高清摄像头和红外摄像头。
可选的，上述的变电站地面巡检方法中，还包括：
在所述变电站内设置待命区域，在所述待命区域设置无线充电装置，在所述巡检机器人上设置与所述无线充电装置对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
可选的，上述的变电站地面巡检方法中，还包括：
沿所述导航磁轨的轨迹测量所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息，并存储在所述巡检机器人内；
在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制所述巡检机器人上的感应线圈的朝向，使得所述感应线圈产生对蓄电池进行充电的充电电流。
可选的，上述的变电站地面巡检方法中，还包括：
测量所述变电站中的变压器周边的磁场强度，找到磁场强度高于门限值的预定区域；
在所述预定区域内设置待命区域；
在所述巡检机器人上设置与所述变压器对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供一种变电站地面巡检***，包括：
导航磁轨，铺设在变电站内，用于导航巡检路径；
射频识别ID卡，设置在待检设备上；
巡检机器人，用于：沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
无线网桥，用于：将所述视频数据传送到远程监控端。
可选的，上述的变电站地面巡检***中，所述巡检机器人包括：
检测装置，用于：检测所述导航磁轨的磁轨信号；
超声波模块，用于：探测障碍物；
GPRS模块，用于：接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端。
所述摄像设备包括可见光高清摄像头和红外摄像头。
可选的，上述的变电站地面巡检***中，还包括：
无线充电装置，设置在所述变电站内的待命区域；
无线充电感应区域，设置在所述巡检机器人上，用于：在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
可选的，上述的变电站地面巡检***中，所述巡检机器人还包括：
存储装置，用于：存储沿所述导航磁轨的轨迹测量得到的所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息；
感应线圈，用于：在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制朝向，产生对蓄电池进行充电的充电电流。
本发明实施例具有以下技术效果：
1)通过在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，通过在待检设备上设置射频识别ID卡，可以简单方便的实现巡检导航和设备定位，使得本发明实施例结构简单，成本低。
2)通过在待命区域设置无线充电装置，可以直接给巡检机器人进行无线充电，不需要人员进行电源连接，减少了人工充电维护的成本。
3)通过预先测量变电站内的磁场方向，在巡检机器人运动过程中，通过调整感应线圈的朝向来充分利用变电站内的磁场进行充电，因为巡检机器人处于运动状态，而变电站内具有高压线和变压器等多种强磁场源，因此该实施例不但能够在巡检机器人运行中实时充电，增加了巡检机器人的续航里程，还充分利用了空间中的磁场能量，节约了能源和充电成本。
4)能够以自动或者手动的方式进行变电站的自动巡视拍摄，并能够通过自主组件的网桥将数据传输到远程控制端，基本做到无人维护，代替人工巡检，能够提高全员劳动生产率，保证无人值守变电站设备运行质量。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明实施例的变电站地面巡检方法的流程图；
图2是本发明实施例的巡检机器人的控制***连接示意图；
图3是本发明实施例的巡检机器人的立体结构图；
图4是本发明实施例的巡检机器人的另一视角的立体结构图。
具体实施方式
图1是本发明一个实施例的变电站地面巡检方法的流程图，如图1所示，一种变电站地面巡检方法，其包括：
步骤101，在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，在待检设备上设置射频识别ID卡；
步骤102，使巡检机器人沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
步骤103，通过无线网桥将所述视频数据传送到远程监控端。
由上可知，本发明实施例中，通过在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，通过在待检设备上设置射频识别ID卡，可以简单方便的实现巡检导航和设备定位，使得本发明实施例结构简单，成本低。
在本发明的一个实施例中，在使巡检机器人沿所述导航磁轨行进的步骤中，还包括：
通过所述巡检机器人的检测装置检测所述导航磁轨的磁轨信号；
通过所述巡检机器人的超声波模块探测障碍物，根据探测结果控制所述巡检机器人绕过所述障碍物后继续沿所述导航磁轨行进；
通过所述巡检机器人的GPRS模块接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端。
其中，通过GPRS模块，可发送远程指令，控制巡检机器人开始或者停止巡检。通过超声波模块绕开障碍物，并且能够回到巡检路径上。
摄像设备包括可见光高清摄像头和红外摄像头。红外摄像头可以探测变电站内的红外光，通过红外光分析可以得出是否危险的报警信号，并及时发出，能够有效避免变电站过热起火等危险事件。
因为，现有巡检机器人都是采用电力驱动，需要经常对蓄电池进行充电维护，人工成本很高，因此，在本发明的一个实施例中，还包括：在所述变电站内设置待命区域，在所述待命区域设置无线充电装置，在所述巡检机器人上设置与所述无线充电装置对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
因此，通过在待命区域设置无线充电装置，可以直接给巡检机器人进行无线充电，不需要人员进行电源连接，减少了人工充电维护的成本。
无线充电装置例如利用电磁波感应原理进行充电的设备，原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电
在本发明的另一个实施例中，还包括：沿所述导航磁轨的轨迹测量所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息，并存储在所述巡检机器人内；在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制所述巡检机器人上的感应线圈的朝向，使得所述感应线圈产生对蓄电池进行充电的充电电流。
因此，本发明实施例通过预先测量变电站内的磁场方向，在巡检机器人运动过程中，通过调整感应线圈的朝向来充分利用变电站内的磁场进行充电，因为巡检机器人处于运动状态，而变电站内具有高压线和变压器等多种强磁场源，因此该实施例不但能够在巡检机器人运行中实时充电，增加了巡检机器人的续航里程，还充分利用了空间中的磁场能量，节约了能源和充电成本。
在本发明的再一个实施例中，还包括：测量所述变电站中的变压器周边的磁场强度，找到磁场强度高于门限值的预定区域；在所述预定区域内设置待命区域；在所述巡检机器人上设置与所述变压器对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。该实施例充分利用了变电站内的空间中的磁场能量，节约了充电成本。
本发明还提供了一种变电站地面巡检***的实施例，包括：
导航磁轨，铺设在变电站内，用于导航巡检路径；
射频识别ID卡，设置在待检设备上；
巡检机器人，用于：沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
无线网桥，用于：将所述视频数据传送到远程监控端。
由上可知，本发明巡检***实施例中，通过在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，通过在待检设备上设置射频识别ID卡，可以简单方便的实现巡检导航和设备定位，使得本发明实施例结构简单，成本低
图2是本发明实施例的巡检机器人的控制***连接示意图，如图2所示，
巡检机器人的控制器接收短信模块(GPRS模块)的控制信息，或者根据设定值定期实现自动控制。控制器控制运动***沿着预先铺设的磁条轨道实现一次周期巡检。在运动的过程中，控制器实时采集摄像头信息并通过无线网桥将信息发送到远程控制端，远程控制端可以控制云台角度，从而全方位，无死角的进行可见光、红外光拍摄。控制器还连接射频识别模块和磁轨监测模块，通过ID卡识别技术，巡检机器人可以辨别到变电站的不同设备，从而实现特定位置拍摄。
图3是本发明实施例的巡检机器人的立体结构图，图4是本发明实施例的巡检机器人的另一视角的立体结构图。如图3、图4所示，
所述巡检机器人包括：
检测装置301，用于：检测所述导航磁轨的磁轨信号；
超声波模块302，用于：探测障碍物；
GPRS模块303，用于：接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端。
其中，所述摄像设备304包括可见光高清摄像头和红外摄像头。
所述摄像设备304安装在云台305上，可以实现摄像角度的水平旋转和上下倾斜。
所述检测装置301可以为对磁轨信号检测的滤波电路，也是同时对变电站干扰进行降噪的滤波电路；
如图4所示。所述巡检机器人还包括：采用差动方式转向的两个主动轮306，安装在所述底盘上，万向轮308，安装在所述底盘上；
两个直流电机，设置在所述底盘上，并且分别连接所述两个主动轮；
电源，设置在所述底盘上，连接所述两个直流电机。
能够打开的翻盖式外壳309，罩在所述底盘上；
巡检机器人具有以下功能
本发明实施例的巡检机器人能达成以下功能：
1、运动控制。控制器通过直流电机驱动器控制主动轮电机进行运行。由于采用双主动轮机构，所以巡检装置的拐弯采用双轮差速的方式。
2、磁轨巡线。磁轨带有磁性，通过霍尔传感器，并加以适当的信号调理电路，就可以实现巡线控制。
3、无线网桥组网。由于电网内部网络不允许有无线接入点。且无线网桥的距离为50KM，已经满足要求。故采用无线网桥组建局域网，省去租借特殊网络所需费用以节约资金。
4、摄像头采集。采用高分辨率可见光和红外光摄像头，监控变电站设备的温度、运行状况等信息。
5、短信控制。变电站运行人员短信发送给巡检装置控制命令，实现巡检装置的接收命令运行；利用手机的便利性，开发通过GSM网络发送控制指令的功能，员工只需要按给定的数据格式发送短信至巡检装置的“号码”就能轻松地控制巡检装置的运行，实现远程遥控巡检装置。
6、磁轨导航。通过磁传感器实现机器人的巡轨导航，成本低，精度高。变电站的设备通道和电缆盖板上均铺巡检装置运行磁轨，便于巡检装置巡线行驶。
7、ID卡标识相关设备。通过在特定设备上粘贴识别标签的方式，实现特定设备的识别。通过RFID射频识别技术进行标识。
在本发明的变电站地面巡检***的又一个实施例中，还包括：
无线充电装置，设置在所述变电站内的待命区域；
无线充电感应区域，设置在所述巡检机器人上，用于：在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。因此，通过在待命区域设置无线充电装置，可以直接给巡检机器人进行无线充电，不需要人员进行电源连接，减少了人工充电维护的成本。
在本发明的变电站地面巡检***的又一个实施例中，所述巡检机器人还包括：
存储装置，用于：存储沿所述导航磁轨的轨迹测量得到的所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息；
感应线圈，用于：在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制朝向，产生对蓄电池进行充电的充电电流。
因此，本发明实施例通过预先测量变电站内的磁场方向，在巡检机器人运动过程中，通过调整感应线圈的朝向来充分利用变电站内的磁场进行充电，因为巡检机器人处于运动状态，而变电站内具有高压线和变压器等多种强磁场源，因此该实施例不但能够在巡检机器人运行中实时充电，增加了巡检机器人的续航里程，还充分利用了空间中的磁场能量，节约了能源和充电成本。
本发明实施例的变电站地面自动巡检***能够基本代替人工实现35KV变电站的常规巡检。其巡检机器人搭载可见光高清摄像头和红外摄像头，能够以自动或者手动的方式进行变电站的自动巡视拍摄。并能够通过自主组件的网桥将数据传输到远程控制端。
变电站地面自动巡检***基本做到无人维护，基本代替人工巡检，能够提高全员劳动生产率，保证无人值守变电站设备运行质量。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (6)
1.一种变电站地面巡检方法，其特征在于，包括：
在变电站内铺设用于导航巡检路径的导航磁轨，在待检设备上设置射频识别ID卡；
使巡检机器人沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
通过无线网桥将所述视频数据传送到远程监控端；
还包括：沿所述导航磁轨的轨迹测量所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息，并存储在所述巡检机器人内；在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制所述巡检机器人上的感应线圈的朝向，使得所述感应线圈产生对蓄电池进行充电的充电电流；
还包括：测量所述变电站中的变压器周边的磁场强度，找到磁场强度高于门限值的预定区域；在所述预定区域内设置待命区域；在所述巡检机器人上设置与所述变压器对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
2.根据权利要求1所述的变电站地面巡检方法，其特征在于，在使巡检机器人沿所述导航磁轨行进的步骤中，还包括：
通过所述巡检机器人的检测装置检测所述导航磁轨的磁轨信号；
通过所述巡检机器人的超声波模块探测障碍物，根据探测结果控制所述巡检机器人绕过所述障碍物后继续沿所述导航磁轨行进；
通过所述巡检机器人的GPRS模块接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端。
3.根据权利要求1所述的变电站地面巡检方法，其特征在于，
所述摄像设备包括可见光高清摄像头和红外摄像头。
4.根据权利要求1所述的变电站地面巡检方法，其特征在于，还包括：
在所述变电站内设置待命区域，在所述待命区域设置无线充电装置，在所述巡检机器人上设置与所述无线充电装置对应的无线充电感应区域，在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电。
5.一种变电站地面巡检***，其特征在于，包括：
导航磁轨，铺设在变电站内，用于导航巡检路径；
射频识别ID卡，设置在待检设备上；
巡检机器人，用于：沿所述导航磁轨行进，并通过所述射频识别ID卡进行所述待检设备的识别，通过所述巡检机器人的摄像设备进行所述待检设备的视频数据的采集；
无线网桥，用于：将所述视频数据传送到远程监控端；
还包括：无线充电装置，设置在所述变电站内的待命区域；无线充电感应区域，设置在所述巡检机器人上，用于：在所述巡检机器人停在所述待命区域后，由所述无线充电感应区域为所述巡检机器人进行无线充电；
还包括：存储装置，用于：存储沿所述导航磁轨的轨迹测量得到的所述变电站内的高压线或变压器产生的磁场强度信息和磁场方向信息；感应线圈，用于：在所述巡检机器人沿所述导航磁轨行进的过程中，根据所述磁场方向信息控制朝向，产生对蓄电池进行充电的充电电流。
6.根据权利要求5所述的变电站地面巡检***，其特征在于，所述巡检机器人包括：
检测装置，用于：检测所述导航磁轨的磁轨信号；
超声波模块，用于：探测障碍物；
GPRS模块，用于：接收远程指令，并将巡检过程中产生的报警信号发送给手机终端；
所述摄像设备包括可见光高清摄像头和红外摄像头。
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