CN110111442A - 一种区域内设备巡检方法及巡检设备 - Google Patents
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Abstract
一种区域内设备巡检方法，包含如下步骤：S1、构建巡检虚拟地图；S2、在巡检虚拟地图上定义障碍物；S3、预设巡检路径，按所需巡检的目标点位，构建巡检设备避让障碍物的巡检路径；S4、在所述巡检路径中，主控***根据巡检设备在当前巡检目标点的姿态信息及下一巡检目标点的坐标信息，通过数据分析处理单元计算，为巡检设备的提供最优巡检路径。本发明具有如下有益效果：电力变电站室外常规项目巡检，彻底解决有轨式巡检的脱轨、角度误差、走固定线路等弊端，双差分GPS定位使用智能寻迹方式，基准站加移动站方式，基准站将自己解出的误差以射频的方式发向移动站，移动站自己解出GPS位置后再减去基准站发来的误差值，得出准确位置，误差在10MM以内。
Description
技术领域
本发明涉及变电站巡检领域，具体涉及一种区域内设备巡检方法及巡检设备。
背景技术
当前，随着智能电网和机器人技术的大力发展，越来越多的机器人被运用到变电站巡检中，实现对变电站设备全天候全方位全自主的巡检，替代传统的人工巡检方式，提高变电站巡检的自动化和智能化，在变电站巡检中巡检机器人发挥着越来越重要的作用。
在巡检机器人***中，如何实现巡检机器人的定位和导航是一个很重要和关键的技术。现在运用的技术中大多采用铺设轨道、激光定位、图像分析的方法实现定位与导航，这些方法都存在着施工复杂定位精度不高且受客观因素影响大的缺点。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种区域内设备巡检方法及巡检设备，其目的在于解决电力变电站室、外常规项目巡检，彻底解决有轨式巡检的脱轨、角度误差、走固定线路等问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种区域内设备巡检方法，包含如下步骤：S1、主控***根据采集的所要巡检的实景区域的实际尺寸数据信息构建巡检虚拟地图；
S2、在巡检虚拟地图上建立与实景区域内的设备的数量及位置相匹配的目标点位；并将所述目标点位在巡检虚拟地图上定义成障碍物；
S3、预设巡检路径，按所需巡检的目标点位，构建巡检设备避让障碍物的巡检路径；
S4、在所述巡检路径中，主控***根据巡检设备在当前巡检目标点的姿态信息及下一巡检目标点的坐标信息，通过数据分析处理单元计算，为巡检设备的提供最优巡检路径。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：电力变电站室外常规项目巡检，彻底解决有轨式巡检的脱轨、角度误差、走固定线路等弊端，双差分GPS定位使用智能寻迹方式，基准站加移动站方式，基准站将自己解出的误差以射频的方式发向移动站，移动站自己解出GPS位置后再减去基准站发来的误差值，得出准确位置，误差在10MM以内。
附图说明
图1为本发明的框图；
图2为本发明的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1、2所示，一种区域内设备巡检方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1、主控***根据采集的所要巡检的实景区域的实际尺寸数据信息构建巡检虚拟地图；
S2、在巡检虚拟地图上建立与实景区域内的设备的数量及位置相匹配的目标点位；并将所述目标点位在巡检虚拟地图上定义成障碍物，其中，障碍物还包括变电站其他设施设备；
S3、预设巡检路径，按所需巡检的目标点位，构建巡检设备避让障碍物的巡检路径；
S4、在所述巡检路径中，主控***根据巡检设备在当前巡检目标点的姿态信息及下一巡检目标点的坐标信息，通过数据分析处理单元计算，为巡检设备的提供最优巡检路径。
所述S1步骤中巡检虚拟地图建立方式为：
S11、采集所要巡检区域最***四角的径纬度数据，建立地图外形；
S12、在地图外形的内部区域添加障碍物坐标及巡检坐标，形成所述巡检虚拟地图。
从四点坐标中取任意一点，这一点先把它当作基准坐标，然后用相邻点的经纬度减去基准坐标，得出差值，再用正切值算出三角形的正北偏差角度，有了正北角度与它的长度，就能遂点的绘制地图的边沿点，相邻点向一个方向取点。
所述S3步骤中巡检路径的构建方式为：
S31、把所述地图细分为若干个区域，选择一个区域作为起点，并将该起点放入已选列表中；
S32、将起点相邻的8个区域放入备选列表，计算从起点出发分别经由8个相邻区域到达下一个巡检目标点所需的开销并进行比较，选择最小开销对应的相邻区域作为新的起点，将该新的起点从备选列表移入已选列表中；删除备选列表中不能到达或者已经放入已选列表的区域；到达下一巡检目标点后将路径保存；删除已选列表和备选列表中所有区域；重复上述步骤，规划出所有巡检目标点的巡检路径。
巡检设备通过双差分GPS差分定位方法定向，由两个移动差分GPS定位巡检设备经纬坐标点分别为X1,Y1和X2,Y2，两点构成的直线与正北方向形成第一夹角。
巡检设备所处当前位置与下一巡检坐标构成的直线与正北方向形成第二夹角，根据第一夹角和第二夹角计算出巡检设备要转向的角度；重复以上步骤，直到巡检完成。
主控***接收巡检设备上的超声波雷达测距传感器测得的巡检设备与障碍物的距离，在循环判断中如果测得小车四周的随机障碍物小于设定的距离时，小车根据四周的探头感应方向，旋转一个设定的细分角度后，再向前移动，如果慢慢的循环下去，就会成为一个圆弧形的轨迹，它必会与障碍物相切，得到相切点后，让小车平行向前，绕过障碍物后，用当前的位置，重新计算出点位列表中的新路径，开始运行。
巡检设备处于当前点坐标换算成为栅格地图的坐标后，根据A*寻路的轨迹算出的下一目标点位坐标，算出当前位置与下一目标点位的直线方程，它与巡检设备姿态直线方程，根据这两个方程计算出小车要转向的角度，如此循环，达到目标位置。
通过上述方法进行巡检作业的巡检设备包含两个差分GPS接收器，分别安装在巡检设备的前端和尾端，用于定位巡检设备的方向；多个超声波雷达测距传感器，分别安装在巡检设备的四周；电源模块，用于巡检设备巡检过程中电力的供应；控制模块，所述控制模块用于对整个机器人的数据处理，完成视频图像帧的对比，控制所述机器人的自动巡检；通讯模块，连接于控制模块，通过串口实现信息交互。
巡检设备为可移动的小车，具体可以包括底盘，在底盘的四个角上安装行走车轮或在底盘上安装行走履带，电源模块采用电池组，电池组固定于底盘上安装的电池盒中，可为小车提供移动的动能，也可为控制模块及通讯模块提供电源，巡检所需的装置安装在底盘上表面，电池组为马达供电来驱动小车移动可以采用现有技术实现，如电动三轮车或电动汽车的移动技术。控制模块可以采用台湾MOXA服务器(NPort 5210 RS232),通讯模块中采用300M无线路由器(小米路由器4双千兆端口5G双频无线WIFI穿墙光纤高速穿墙王3)。本发明使用计算机作为主控***，通过实际变电站的经纬度绘制出栅格障碍地图，在运动目标点位中预设好要行走的栅格坐标，使用A*寻迹算法，算出最短路径，然后再通过双GPS差分定位构成一条直线的方法定向小车的前进方向。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种区域内设备巡检方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1、主控***根据采集的所要巡检实景区域的实际尺寸数据信息构建巡检虚拟地图；
S2、在巡检虚拟地图上建立与实景区域内设备的数量及位置相匹配的目标点位；并将所述目标点位在巡检虚拟地图上定义成障碍物；
S3、按所需巡检的目标点位，构建巡检设备避让障碍物的巡检路径；
S4、在所述巡检路径中，主控***根据巡检设备在当前巡检目标点的姿态信息及下一巡检目标点的坐标信息，通过数据分析处理单元计算，为巡检设备提供最优巡检路径。
2.如权利要求1所述的一种区域内设备巡检方法，其特征在于：所述S1步骤中巡检虚拟地图建立方式为：
S11、采集所要巡检区域最***四角的径纬度数据，建立地图外形；
S12、在地图外形的内部区域添加障碍物坐标及巡检坐标，形成所述巡检虚拟地图。
3.如权利要求1所述的一种区域内设备巡检方法，其特征在于：所述S3步骤中巡检路径的构建方式为：
S31、将所述巡检虚拟地图分为若干个区域，选择一个区域作为起点，并将该起点放入主控***的已选列表中；
S32、将起点相邻的8个区域放入主控***的备选列表，计算从起点出发分别经由8个相邻区域到达下一个巡检目标点所需的开销并进行比较，选择最小开销对应的相邻区域作为新的起点，将该新的起点从备选列表移入已选列表中；删除备选列表中不能到达或者已经放入已选列表的区域；到达下一巡检目标点后将路径保存；删除已选列表和备选列表中所有区域；重复上述步骤，规划出所有巡检目标点的巡检路径。
4.如权利要求1、2或3所述的一种区域内设备巡检方法，其特征在于：所述巡检设备通过双差分GPS差分定位方法定向，由两个移动差分GPS定位巡检设备经纬坐标点分别为X1,Y1和X2,Y2，两点构成的直线与正北方向形成第一夹角；
巡检设备所处当前位置与下一巡检坐标构成的直线与正北方向形成第二夹角，根据第一夹角和第二夹角计算出巡检设备要转向的角度。
5.如权利要求4所述的一种区域内设备巡检方法，其特征在于：主控***接收巡检设备上的超声波雷达测距传感器测量巡检设备与障碍物的距离，在循环判断中如果测得巡检设备四周的随机障碍物小于设定的距离时，巡检设备根据四周的探头感应方向，旋转一个设定的细分角度后，再向前移动，如果慢慢的循环下去，就会成为一个圆弧形的轨迹，它必会与障碍物相切，得到相切点后，小车沿切线方向前进，绕过障碍物后，根据当前的位置坐标，重新计算出到达点位列表中下一个目标点位的新路径，开始运行。
6.一种应用于权利要求1～5任一项所述区域内设备巡检方法的巡检设备，其特征在于，包括：
两个差分GPS接收器，分别安装在巡检设备的前端和尾端，用于定位巡检设备的方向；
多个超声波雷达测距传感器，分别安装在巡检设备的四周；
电源模块，用于巡检设备巡检过程中电力的供应；
控制模块，所述控制模块用于对整个机器人的数据处理，完成视频图像帧的对比，控制所述机器人的自动巡检；
通讯模块，连接于控制模块，通过串口实现信息交互。
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