CN109079798A - 一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法 - Google Patents

一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法，包括机器人本体、导轨，机器人本体挂在导轨上并沿导轨运动，机器人本体包括移动机构、超声波雷达、报警装置、控制平台、检测平台、智能云台，导轨朝向机器人本体一侧贴有若干条形码，移动机构设有条码读取器，条码读取器与条形码位置相对；超声波雷达设置在控制平台前端，报警装置安装在控制平台四四周，检测平台上设置有温湿度传感器、气体检测仪，智能云台包括主体、设置于主体两侧的红外摄像模块和可见光摄像模块，结构简单，环境适用性好，可以在导轨上有障碍物时，停止运行，而且行走定位精确，对环境的检测效果好，有利于更好的检测设备。

Description

一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法
技术领域
本发明涉及一种巡检机器人领域，具体是指一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法。
背景技术
长期以来，对于地下管廊的检查，使用的都是人工方式。但由于地下管廊内的特殊环境，工作人员不可能每天出入管廊去检查设备安全，不仅工作效率低，而且无法保证人员安全，目前，为了克服以上问题，采用巡检机器人来实现巡检工作。
由于地下管廊内或一些特殊场地中，路况较为崎岖，常规的陆地行走机器人行走定位会出现较大偏差，显然不适合在这种场地中行走检测，因而需要轨道巡检机器人来实现巡检。但是，轨道上有可能存在障碍物或者工作人员等，如果机器人在碰到这种情况下时继续移动，会发生激烈碰撞，导致机器人损坏、轨道受损、设备受损、人员受伤等情况，安全性能无法得到保障，导致巡检工作无法正常进行，而且大都行走定位不够精确、对环境的检测效果不好。
发明内容
为解决上述现有难题，本发明提供一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人及其巡检方法，机器人结构简单，环境适用性好，可以在导轨上有障碍物时，停止运行，而且行走定位精确，对环境的检测效果好，有利于更好的检测设备。
本发明采取的技术方案如下：一种用于地下管廊的智能运维挂轨机器人巡检方法，包括以下步骤：
步骤一，将巡检机器人本体对应安装到具有条形码的导轨上，事先将所有测量点所对应的条形码信息输入巡检机器人本体内的控制模块内；
步骤二，移动过程中机器人本体上的条码读取器读取条形码上的位置信息，并将读取的位置信息与事先输入的测量点位置进行比较，从而控制电机正转或反转，左右调整机器人本体使之到达测量点；
步骤三，利用智能云台的可见光视频监控和热成像监控，实现机器人对管廊内各舱室的视频巡检和红外测温，对各舱室内的设备表面进行温度检测，同时在后台监控界面显示，根据预先设定的阈值进行判断分析并提出预警；
步骤四，利用检测平台的温湿度传感器、气体检测仪对廊道内的气体环境及温湿度进行分析，并得出结果，同时将结果反馈给主控室工作人员。
进一步地，步骤二中的机器人本体在移动过程中，控制模块会根据机器人本体上超声波雷达的信号，在发现障碍物时控制机器人本体停止运行，并控制报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员；步骤四中对气体环境及温湿度进行分析时，可以人工设定一个报警限值，超过报警限值，报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员，有利于更好的进行检测环境。
本发明还提供一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，包括机器人本体、导轨，机器人本体挂在导轨上并沿导轨运动，所述机器人本体包括移动机构、超声波雷达、报警装置、控制平台、检测平台、智能云台，所述移动机构为半包围结构，挂装在导轨上，导轨朝向机器人本体一侧贴有若干条形码，移动机构设有条码读取器，条码读取器与条形码位置相对；所述控制平台安装在移动机构下方，控制平台内设有控制模块以及驱动机器人本体沿导轨移动的驱动电机一，所述控制模块根据条码读取器读取的条码信息来控制驱动电机一工作；所述超声波雷达设置在控制平台前端连接所述控制模块，探测所述机器人本体前后方一定距离内的障碍物，并传输障碍信号至所述控制模块；所述报警装置包括不同颜色显示灯、蜂鸣器，所述显示灯、蜂鸣器安装在控制平台四四周与控制模块连接，所述检测平台设置在控制平台下部，所述检测平台上设置有温湿度传感器、气体检测仪，所述温湿度传感器、气体检测仪与控制模块连接，所述智能云台设置在检测平台下部与检测平台内的驱动电机二连接，所述智能云台包括主体、设置于主体两侧的红外摄像模块和可见光摄像模块，所述红外摄像模块和可见光摄像模块与控制模块连接，所述轨道侧面对应设置有若干充电站，所述充电站包括一配电箱及从配电箱内充电电路的充电接口连接并伸出的滑触线，所述移动机构上设置有与滑触线对应的电触头，所述电触头与控制模块连接，所述控制模块连接有设置在控制平台内的电池。
进一步地，所述移动机构的内部顶面和底面设有辅助轮，侧面设有滚轮，辅助轮抵在导轨的上表面和下表面，滚轮抵在导轨侧面，所述滚轮的中心轴与驱动电机一的伸出轴连接，有利于更好的使机器人本体沿着导轨运动。
进一步地，所述控制平台、检测平台、智能云台的前后两侧设置有防撞保护触边，有利于更好的保护机器人本体。
进一步地，所述温湿度传感器型号选用HB-S45-01温湿度采集模块，气体检测仪采用TCB4系列点型气体探测器，有利于更好的检测环境的温湿度以及空气中的对应气体浓度。
进一步地，所述超声波雷达型号选用MS-T/R16401L超声波雷达，有利于更好的规避障碍物。
进一步地，所述配电箱内至少具有充电电路，所述充电电路包括：检测电路和充电回路；所述检测电路上连接并延伸出检测滑触线，检测滑触线接触上挂轨巡检机器人的充电电极时生成一接触信号；所述充电回路上设有继电器，所述继电器由所述接触信号控制，以使所述充电回路导通；所述充电回路上还连接并延伸而出充电滑触线，以在充电回路导通时向挂轨巡检机器人充电，所述配电箱还包括输入电源和电压转换电路；所述输入电源提供220V交流电；所述电压转换电路将所述220V交流电转换为充电回路的输入电，有利于更好的为机器人本体提供电量。
进一步地，所述导轨上设置有若干防火门；所述防火门上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过；所述防火门为电动防火门，防火门与控制模块连接，从而进行打开或关合，有利于在更好的防火的同时，更好的方便机器人通过。
进一步地，所述红外摄像模块上设有红外相机以及拾音器、扩音器，所述可见光摄像模块上设有可见光相机、补光灯；所述红外相机以及拾音器、扩音器、可见光相机、补光灯与控制模块连接，所述控制模块通过无线通信装置与上位机连接，利用红外相机或者可见光相机拍摄仪表，并将图片传送到计算机内进行数据读取分析，并记录仪表数值，同时地电波传感器和超声波传感器可用于测量设备绝缘老化问题，并利用拾音器来记录设备内的噪音以便后续进行故障、老化等分析，还可以通过扩音机实现实时对讲。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案的机器人结构简单，环境适用性好，可以在导轨上有障碍物时，停止运行，而且行走定位精确，对环境的检测效果好，有利于更好的检测设备。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图一；
图2为本发明的结构示意图二；
图3为本发明的控制***示意图；
图4为本发明的供电***示意图；
图5为本发明的充电站各模块结构框图示意图；
图6为本发明的防火门结构示意图。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步详细说明。
本实例提供一种用于地下管廊的智能运维挂轨机器人巡检方法，包括以下步骤：
步骤一，将巡检机器人本体对应安装到具有条形码的导轨上，事先将所有测量点所对应的条形码信息输入巡检机器人本体内的控制模块内；
步骤二，移动过程中机器人本体上的条码读取器读取条形码上的位置信息，并将读取的位置信息与事先输入的测量点位置进行比较，从而控制电机正转或反转，左右调整机器人本体使之到达测量点；
步骤三，利用智能云台的可见光视频监控和热成像监控，实现机器人对管廊内各舱室的视频巡检和红外测温，对各舱室内的设备表面进行温度检测，同时在后台监控界面显示，根据预先设定的阈值进行判断分析并提出预警；
步骤四，利用检测平台的温湿度传感器、气体检测仪对廊道内的气体环境及温湿度进行分析，并得出结果，同时将结果反馈给主控室工作人员。
进一步地，步骤二中的机器人本体在移动过程中，控制模块会根据机器人本体上超声波雷达的信号，在发现障碍物时控制机器人本体停止运行，并控制报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员；步骤四中对气体环境及温湿度进行分析时，可以人工设定一个报警限值，超过报警限值，报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员，有利于更好的进行检测环境。
本方法的环境适用性好，可以在导轨上有障碍物时，停止运行，而且行走定位精确，对环境的检测效果好，有利于更好的检测设备。
如图1-6所示，基于上述方法本实施例提供一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，包括机器人本体1、导轨2，机器人本体挂在导轨上并沿导轨运动，所述机器人本体包括移动机构3、超声波雷达4、报警装置5、控制平台6、检测平台7、智能云台8，所述移动机构为半包围结构，挂装在导轨上，导轨朝向机器人本体一侧贴有若干条形码2-1，移动机构3设有条码读取器3-1，条码读取器与条形码位置相对；所述控制平台6安装在移动机构3下方，控制平台6内设有控制模块6-1以及驱动机器人本体沿导轨移动的驱动电机一6-2，所述控制模块6-1根据条码读取器3-1读取的条码信息来控制驱动电机一6-2工作；所述超声波雷达4设置在控制平台6前端连接所述控制模块6-1，探测所述机器人本体前后方一定距离内的障碍物，并传输障碍信号至所述控制模块；所述报警装置5包括不同颜色显示灯5-1、蜂鸣器5-2，所述显示灯5-1、蜂鸣器5-2安装在控制平台四四周与控制模块6-1连接，所述检测平台7设置在控制平台6下部，所述检测平台7上设置有温湿度传感器7-1、气体检测仪7-2，所述温湿度传感器7-1、气体检测仪7-2与控制模块6-1连接，所述智能云台8设置在检测平台下部与检测平台内的驱动电机二7-3连接，所述智能云台包括主体8-1、设置于主体两侧的红外摄像模块8-2和可见光摄像模块8-3，所述红外摄像模块和可见光摄像模块与控制模块连接，所述轨道2侧面对应设置有若干充电站9，所述充电站包括一配电箱及从配电箱内充电电路的充电接口连接并伸出的滑触线9-1，所述移动机构上设置有与滑触线对应的电触头1-1，所述电触头与控制模块连接，所述控制模块连接有设置在控制平台内的电池。
其中，所述移动机构3的内部顶面和底面设有辅助轮3-2，侧面设有滚轮3-3，辅助轮抵在导轨的上表面和下表面，滚轮抵在导轨侧面，所述滚轮的中心轴与驱动电机一6-2的伸出轴连接，有利于更好的使机器人本体沿着导轨运动。
进一步地，所述控制平台6、检测平台7、智能云台8的前后两侧设置有防撞保护触边11，有利于更好的保护机器人本体。
进一步地，所述温湿度传感器7-1型号选用HB-S45-01温湿度采集模块，气体检测仪7-2采用TCB4系列点型气体探测器，有利于更好的检测环境的温湿度以及空气中的对应气体浓度。
进一步地，所述超声波雷达4型号选用MS-T/R16401L超声波雷达，有利于更好的规避障碍物。
进一步地，所述配电箱内至少具有充电电路9-2，所述充电电路包括：检测电路9-3和充电回路9-4；所述检测电路上连接并延伸出检测滑触线9-31，检测滑触线接触上挂轨巡检机器人的充电电极时生成一接触信号；所述充电回路上设有继电器，所述继电器由所述接触信号控制，以使所述充电回路导通；所述充电回路上还连接并延伸而出充电滑触线9-41，以在充电回路导通时向挂轨巡检机器人充电，所述配电箱还包括输入电源9-5和电压转换电路9-6；所述输入电源提供220V交流电；所述电压转换电路将所述220V交流电转换为充电回路的输入电，有利于更好的为机器人本体提供电量。
进一步地，所述导轨上设置有若干防火门10；所述防火门上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过；所述防火门为电动防火门，防火门与控制模块连接，从而进行打开或关合，防火门10包括门框101、门板102、驱动电机盒104、传动杆105、走线管106，其中，门板102在门框101上可打开关合；门板102顶端具有穿越凹槽103，导轨2从关合的门板102上的穿越凹槽103中穿过；驱动电机盒104设置在门板102下部，接收外部信号，在外部信号的控制下，驱动电机盒104内的电机工作，推动传动杆105，从而带动门板102打开或关合；在门框101的侧边上设置有向外延伸的走线管106，可以一直延伸到驱动电机盒104的电源装置或控制装置上，从外部接入驱动电机盒104的信号线、电源线、地线等均从走线管106走线，避免走线紊乱妨碍挂轨巡检机器人1的移动，防止电灾难发生，走线管106可由耐高温阻燃材料制成。在驱动电机盒44内可以设置有无线通信装置，实现与挂轨巡检机器人1的无线通信，从而由挂轨巡检机器人1控制门板102的动作有利于在更好的防火的同时，更好的方便机器人通过。
进一步地，所述红外摄像模块8-2上设有红外相机8-21以及拾音器8-22、扩音器8-23，所述可见光摄像模块8-3上设有可见光相机8-31、补光灯8-32；所述红外相机以及拾音器、扩音器、可见光相机、补光灯与控制模块连接，所述控制模块通过无线通信装置12与上位机连接，利用红外相机或者可见光相机拍摄仪表，并将图片传送到计算机内进行数据读取分析，并记录仪表数值，同时地电波传感器和超声波传感器可用于测量设备绝缘老化问题，并利用拾音器来记录设备内的噪音以便后续进行故障、老化等分析，还可以通过扩音机实现实时对讲。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于地下管廊的智能运维挂轨机器人巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将巡检机器人本体对应安装到具有条形码的导轨上，事先将所有测量点所对应的条形码信息输入巡检机器人本体内的控制模块内；
步骤二，移动过程中机器人本体上的条码读取器读取条形码上的位置信息，并将读取的位置信息与事先输入的测量点位置进行比较，从而控制电机正转或反转，左右调整机器人本体使之到达测量点；
步骤三，利用智能云台的可见光视频监控和热成像监控，实现机器人对管廊内各舱室的视频巡检和红外测温，对各舱室内的设备表面进行温度检测，同时在后台监控界面显示，根据预先设定的阈值进行判断分析并提出预警；
步骤四，利用检测平台的温湿度传感器、气体检测仪对廊道内的气体环境及温湿度进行分析，并得出结果，同时将结果反馈给主控室工作人员。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨机器人巡检方法，其特征在于，步骤二中的机器人本体在移动过程中，控制模块会根据机器人本体上超声波雷达的信号，在发现障碍物时控制机器人本体停止运行，并控制报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员；步骤四中对气体环境及温湿度进行分析时，可以人工设定一个报警限值，超过报警限值，报警装置进行报警，并将报警信号反馈给主控室工作人员。
3.一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，包括机器人本体、导轨，机器人本体挂在导轨上并沿导轨运动，其特征在于：所述机器人本体包括移动机构、超声波雷达、报警装置、控制平台、检测平台、智能云台，所述移动机构为半包围结构，挂装在导轨上，导轨朝向机器人本体一侧贴有若干条形码，移动机构设有条码读取器，条码读取器与条形码位置相对；所述控制平台安装在移动机构下方，控制平台内设有控制模块以及驱动机器人本体沿导轨移动的驱动电机一，所述控制模块根据条码读取器读取的条码信息来控制驱动电机一工作；所述超声波雷达设置在控制平台前端连接所述控制模块，探测所述机器人本体前后方一定距离内的障碍物，并传输障碍信号至所述控制模块；所述报警装置包括不同颜色显示灯、蜂鸣器，所述显示灯、蜂鸣器安装在控制平台四四周与控制模块连接，所述检测平台设置在控制平台下部，所述检测平台上设置有温湿度传感器、气体检测仪，所述温湿度传感器、气体检测仪与控制模块连接，所述智能云台设置在检测平台下部与检测平台内的驱动电机二连接，所述智能云台包括主体、设置于主体两侧的红外摄像模块和可见光摄像模块，所述红外摄像模块和可见光摄像模块与控制模块连接，所述轨道侧面对应设置有若干充电站，所述充电站包括一配电箱及从配电箱内充电电路的充电接口连接并伸出的滑触线，所述移动机构上设置有与滑触线对应的电触头，所述电触头与控制模块连接，所述控制模块连接有设置在控制平台内的电池。
4.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述移动机构的内部顶面和底面设有辅助轮，侧面设有滚轮，辅助轮抵在导轨的上表面和下表面，滚轮抵在导轨侧面，所述滚轮的中心轴与驱动电机一的伸出轴连接。
5.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述控制平台、检测平台、智能云台的前后两侧设置有防撞保护触边。
6.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述温湿度传感器型号选用HB-S45-01温湿度采集模块，气体检测仪采用TCB4系列点型气体探测器。
7.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述超声波雷达型号选用MS-T/R16401L超声波雷达。
8.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述配电箱内至少具有充电电路，所述充电电路包括：检测电路和充电回路；所述检测电路上连接并延伸出检测滑触线，检测滑触线接触上挂轨巡检机器人的充电电极时生成一接触信号；所述充电回路上设有继电器，所述继电器由所述接触信号控制，以使所述充电回路导通；所述充电回路上还连接并延伸而出充电滑触线，以在充电回路导通时向挂轨巡检机器人充电，所述配电箱还包括输入电源和电压转换电路；所述输入电源提供220V交流电；所述电压转换电路将所述220V交流电转换为充电回路的输入电。
9.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述导轨上设置有若干防火门；所述防火门上设有一穿越凹槽，以供挂轨巡检机器人及其轨道穿过；所述防火门为电动防火门，防火门与控制模块连接，从而进行打开或关合。
10.根据权利要求3所述的一种用于地下管廊的智能运维挂轨巡检机器人，其特征在于：所述红外摄像模块上设有红外相机以及拾音器、扩音器，所述可见光摄像模块上设有可见光相机、补光灯；所述红外相机以及拾音器、扩音器、可见光相机、补光灯与控制模块连接，所述控制模块通过无线通信装置与上位机连接。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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