CN110954163A - 基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，包括机器人本体(1)、可伸缩探头、有读取探头模块(10)和无源无线温湿度传感器(8)，所述的可伸缩探头包括伸缩杆(2)、固定座(3)、旋转座(4)、旋转探头壳(5)、探头壳旋转轴(6)和定位卡子(7)，读取探头模块(10)安装在旋转探头壳(5)内，无源无线温湿度传感器(8)安装在电缆高分子材料外层和铜屏蔽层之间。本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***通过适用于电缆沟的轮式运动机器人作为载体，具有伸缩杆和指向性好、灵活转动的探头以及电缆中间结头处埋入的无源无线温湿度传感器，能够在狭小空间中方便灵活地接收无线信号，从而有效的防止电力电缆事故的发生。

Description

基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***

技术领域

本发明属于电缆状态测量技术领域，具体涉及一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***。

背景技术

电缆铺设过程中，由于气象或施工环境等原因，电缆沟内可能存在积水，若电缆接头处密封不严并浸在水中将导致电缆进水。而有关电缆中间接头进水的检测方法中，通过采用湿敏元件对进水电缆的抽出气体进水含水量分析，判断中间接头内部进水情况，但是这种方法在精度上不准。传统的人工作业也存在劳动强度大，检测效率低下的问题。虽然现有技术中已有多种适用于电缆沟的检测机器人，如中国专利CN201910394449.3一种基于笼式无人机的电缆隧道故障巡检***。不过，电缆沟内电缆所在的内部检测空间狭小，检测仪器也难于设置并检测到精确的数据。现有技术中已有将无源传感器埋入电力电缆中的测量方法，但这也对检测仪器提出了更高的要求，检测仪器的发射端指向性要好，要更能接近无源传感器，能够在狭小空间中方便灵活地使用。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，通过适用于电缆沟的轮式运动机器人作为载体，具有伸缩杆和指向性好、灵活转动的探头以及电缆中间结头处埋入的无源无线温湿度传感器，能够在狭小空间中方便灵活地接收无线信号，从而有效的防止电力电缆事故的发生。

本发明的具体技术方案是一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，包括机器人本体、可伸缩探头、有读取探头模块和无源无线温湿度传感器，

所述的机器人本体包括安装架和轮系，所述的可伸缩探头安装在安装架上，机器人本体通过所述的轮系能够沿电缆所在电缆沟运动巡检，

所述的可伸缩探头包括伸缩杆、固定座、旋转座、旋转探头壳、探头壳旋转轴和定位卡子，

所述的固定座包括固定盘和固定轴套，所述的固定轴套为贯通的管状结构，其一端垂直安装在固定盘的一侧表面上，固定盘另一侧固定安装在所述的伸缩杆一端，伸缩杆的另一端安装在所述的机器人本体的安装架上，

所述的旋转座包括旋转轴、旋转盘和筒座，所述的旋转轴一端垂直安装在旋转盘的一侧表面上，旋转盘具有圆柱形外壁，所述的圆柱形外壁上周向均匀分布有多个旋转盘止动孔，所述的筒座为中间贯通的筒状结构，筒座的外筒壁固定安装在旋转盘的另一侧表面上，筒座的筒壁上开有贯通的旋转轴止动孔，旋转轴止动孔具有内螺纹，所述的旋转轴的另一端即自由端***轴套的管状结构的开口中，旋转轴能够相对于轴套旋转，

所述的探头壳旋转轴***筒座的筒状结构通孔中，并且探头壳旋转轴的两端都筒座的筒状结构通孔的开端开口，

所述的旋转探头壳具有两根平行的旋转支腿，所述的两根旋转支腿分别固定安装在探头壳旋转轴的两端，能够跟随探头壳旋转轴相对于筒座转动，用于温湿度检测的器件电路安装于旋转探头壳内，

所述的定位卡子包括铰链、卡子本体和定位螺钉，所述的卡子本体包括直杆和固定安装在直杆中部的旋转盘定位柱，旋转盘定位柱能够***旋转盘上的旋转盘止动孔中，所述的直杆一端通过所述的铰链安装在固定轴套的外壁上，直杆另一端具有圆环，所述的定位螺钉***圆环中，定位螺钉具有与所述的筒座的旋转轴止动孔的内螺纹配合的外螺纹，

在需固定旋转探头壳位置时，将所述的卡子本体上的旋转盘定位柱***旋转盘上的一个旋转盘止动孔中，转动定位螺钉，使定位螺钉穿过筒座的旋转轴止动孔，压紧在所述的探头壳旋转轴上，

所述的读取探头模块包括读取NFC线圈、读取控制芯片和充电线圈，读取探头模块安装在旋转探头壳内，

所述的无源无线温湿度传感器包括温湿度传感器芯片、传感器控制芯片和传感器NFC线圈，无源无线温湿度传感器安装在电缆高分子材料外层和铜屏蔽层之间，

所述的读取探头模块和无源无线温湿度传感器之间的通信采用NFCIP-1标准，运行频率13.56MHz，传输速度采用最快的424Kbit/s。

更进一步地，还包括图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块和中央控制器，所述的图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块分别与中央控制器连接，电源模块用于给各模块供电，所述的图像识别单元包括摄像头和接口电路，用于判断机器人的运动位置，所述的运动控制单元包括与所述的轮系连接的步进电机和步进电机驱动模块，用于驱动轮系运动，所述的可伸缩探头控制单元包括可伸缩探头驱动模块和旋转电机，用于驱动可伸缩探头的伸缩杆伸缩。

更进一步地，还包括与中央控制器分别连接的显示模块、储存模块和通信模块，所述的显示模块、储存模块和通信模块安装在所述的机器人本体的安装架内，通过导线与读取探头模块连接。

更进一步地，所述的可伸缩探头还包括安装长钉，所述的固定盘上与固定轴套管状开孔对应位置处开有长钉通孔，所述的安装长钉穿过该长钉通孔、进入固定轴套的管内腔体，并用螺纹安装在旋转轴的自由端。

更进一步地，所述的旋转轴与轴套之间、所述的探头壳旋转轴与筒座之间分别具有滑动轴承。

更进一步地，所述的卡子本体为不锈钢材料制作。

本发明的有益效果是1)本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，，通过适用于电缆沟的轮式运动机器人作为载体，带有伸缩杆和电缆中间结头处埋入的无源无线温湿度传感器，能够***电缆沟内部，接收电缆内部***的温湿度传感器所输出的无线电信号，从而有效掌握电缆内部的温湿度信息，从而有效的防止事故的发生；2)轮式运动机器人具有图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块和中央控制器，能够在一定程度上实现检测的自动化和智能化；3)读取探头一侧还可具有显示模块和通信模块，能够使测量人员实时了解测量情况，也可以与后方的决策评估***进行实时通信；4)探头可进行水平、俯仰多维转动，适合复杂狭小的现场环境应用，与安装在电缆中间接头中的无源无线温湿度传感器配合使用，对电缆中间接头的温湿度进行监控测量；5)探头带有巧妙的固定机构，能够同时将水平、俯仰位置进行固定，适应现场传感器的安放位置。

附图说明

图1本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***的结构示意图；

图2本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***的可伸缩探头的结构示意图；

图3本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***的可伸缩探头的前端部分结构示意图；

图4本发明的基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***的模块连接结构示意图。

具体实施方式

下面结构说明书附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。

如附图1所示，本发明的一种内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，包括机器人本体1、可伸缩探头、有读取探头模块10和无源无线温湿度传感器8，

所述的机器人本体1包括安装架和轮系，所述的可伸缩探头安装在安装架上，机器人本体1通过所述的轮系能够沿电缆所在电缆沟运动巡检。

如附图2-3所示，所述的可伸缩探头包括伸缩杆2、固定座3、旋转座4、旋转探头壳5、探头壳旋转轴6和定位卡子7。

所述的固定座3包括固定盘31和固定轴套32，所述的固定轴套32为贯通的管状结构，其一端垂直安装在固定盘31的一侧表面上，固定盘31另一侧固定安装在所述的伸缩杆2一端，伸缩杆2的另一端安装在所述的机器人本体1的安装架上。

所述的旋转座4包括旋转轴41、旋转盘42和筒座43，所述的旋转轴41一端垂直安装在旋转盘42的一侧表面上，旋转盘42具有圆柱形外壁，所述的圆柱形外壁上周向均匀分布有多个旋转盘止动孔，所述的筒座43为中间贯通的筒状结构，筒座43的外筒壁固定安装在旋转盘42的另一侧表面上，筒座43的筒壁上开有贯通的旋转轴止动孔，旋转轴止动孔具有内螺纹，所述的旋转轴41的另一端即自由端***轴套32的管状结构的开口中，旋转轴41能够相对于轴套32旋转。

所述的旋转座4可以用安装长钉进行固定，所述的固定盘31上与固定轴套32管状开孔对应位置处开有长钉通孔，所述的安装长钉穿过该长钉通孔、进入固定轴套32的管内腔体，并用螺纹安装在旋转轴41的自由端。

所述的探头壳旋转轴6***筒座43的筒状结构通孔中，并且探头壳旋转轴6的两端都筒座43的筒状结构通孔的开端开口。

所述的旋转探头壳5具有两根平行的旋转支腿，所述的两根旋转支腿分别固定安装在探头壳旋转轴6的两端，能够跟随探头壳旋转轴6相对于筒座43转动，用于温湿度检测的器件电路安装于旋转探头壳5内。由于探头所处的环境可能温度较高或较为潮湿，所以旋转探头壳5所采用的材料为铝合金，所有接口处用胶圈密封以确保探头在恶劣条件下依旧能保持正常工作。

所述的定位卡子7包括铰链71、卡子本体72和定位螺钉73，所述的卡子本体72包括直杆和固定安装在直杆中部的旋转盘定位柱，旋转盘定位柱能够***旋转盘42上的旋转盘止动孔中，所述的直杆一端通过所述的铰链71安装在固定轴套32的外壁上，直杆另一端具有圆环，所述的定位螺钉73***圆环中，定位螺钉73具有与所述的筒座43的旋转轴止动孔的内螺纹配合的外螺纹。所述的卡子本体72为不锈钢材料制作。

在需固定旋转探头壳5位置时，将所述的卡子本体72上的旋转盘定位柱***旋转盘42上的一个旋转盘止动孔中，转动定位螺钉73，使定位螺钉73穿过筒座43的旋转轴止动孔，压紧在所述的探头壳旋转轴6上。

所述的旋转轴41与轴套32之间、所述的探头壳旋转轴6与筒座43之间分别具有滑动轴承。

如图4所示，所述的读取探头模块10包括读取NFC线圈101、读取控制芯片102和充电线圈，读取探头模块10安装在旋转探头壳5内。

所述的无源无线温湿度传感器8包括温湿度传感器芯片81、传感器控制芯片82和传感器NFC线圈83，无源无线温湿度传感器8安装在电缆高分子材料外层和铜屏蔽层之间。

所述的读取探头模块10和无源无线温湿度传感器8之间的通信采用NFCIP-1标准，运行频率13.56MHz，传输速度采用最快的424Kbit/s。

本发明的一个具体实施是在10kV电缆中间接头9的电缆铜屏蔽层外装外安装了无源无线温湿度传感器8，采用无源NFC技术。

本发明的的可伸缩探头可调节长短，伸缩杆2末端的旋转座4进行旋转，使探头的NFC线圈可360°接收信号，而探头壳旋转轴6的旋转，可使探芯旋转探头壳5“抬头”和“低头”，保证了NFC线圈可以上下左右无死角的接收信号。

本发明的***的机器人可采用现有的智能巡检机器人，其还包括图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块和中央控制器，所述的图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块分别与中央控制器连接，电源模块用于给各模块供电，所述的图像识别单元包括摄像头和接口电路，用于判断机器人的运动位置，所述的运动控制单元包括与所述的轮系连接的步进电机和步进电机驱动模块，用于驱动轮系运动，所述的可伸缩探头控制单元包括可伸缩探头驱动模块和旋转电机，用于驱动可伸缩探头的伸缩杆2伸缩。

读取探头模块10持续产生无线射频信号，通过电磁感应，无源无线温湿度传感器8中的传感器控制芯片82获得能量，为温湿度传感器芯片81供电，传感器NFC线圈83产生频率属性改变后的回馈信号，依据近场通信协议，温湿度信息数据传输给读取探头模块10。再转输给安装架中内置的中央处理器对数据进行处理后通过显示模块11在显示屏上显示，同时本发明的***还具有储存模块12对测量数据进行存储，能够通过内置的USB接口与PC的连接，也可通过具有WIFI、蓝牙、移动通信功能的无线通信模块13实现数据的导出和进一步处理。

虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，包括机器人本体(1)、可伸缩探头、有读取探头模块(10)和无源无线温湿度传感器(8)，

所述的机器人本体(1)包括安装架和轮系，所述的可伸缩探头安装在安装架上，机器人本体(1)通过所述的轮系能够沿电缆所在电缆沟运动巡检，

所述的可伸缩探头包括伸缩杆(2)、固定座(3)、旋转座(4)、旋转探头壳(5)、探头壳旋转轴(6)和定位卡子(7)，

所述的固定座(3)包括固定盘(31)和固定轴套(32)，所述的固定轴套(32)为贯通的管状结构，其一端垂直安装在固定盘(31)的一侧表面上，固定盘(31)另一侧固定安装在所述的伸缩杆(2)一端，伸缩杆(2)的另一端安装在所述的机器人本体(1)的安装架上，

所述的旋转座(4)包括旋转轴(41)、旋转盘(42)和筒座(43)，所述的旋转轴(41)一端垂直安装在旋转盘(42)的一侧表面上，旋转盘(42)具有圆柱形外壁，所述的圆柱形外壁上周向均匀分布有多个旋转盘止动孔，所述的筒座(43)为中间贯通的筒状结构，筒座(43)的外筒壁固定安装在旋转盘(42)的另一侧表面上，筒座(43)的筒壁上开有贯通的旋转轴止动孔，旋转轴止动孔具有内螺纹，所述的旋转轴(41)的另一端即自由端***轴套(32)的管状结构的开口中，旋转轴(41)能够相对于轴套(32)旋转，

所述的探头壳旋转轴(6)***筒座(43)的筒状结构通孔中，并且探头壳旋转轴(6)的两端都筒座(43)的筒状结构通孔的开端开口，

所述的旋转探头壳(5)具有两根平行的旋转支腿，所述的两根旋转支腿分别固定安装在探头壳旋转轴(6)的两端，能够跟随探头壳旋转轴(6)相对于筒座(43)转动，用于温湿度检测的器件电路安装于旋转探头壳(5)内，

所述的定位卡子(7)包括铰链(71)、卡子本体(72)和定位螺钉(73)，所述的卡子本体(72)包括直杆和固定安装在直杆中部的旋转盘定位柱，旋转盘定位柱能够***旋转盘(42)上的旋转盘止动孔中，所述的直杆一端通过所述的铰链(71)安装在固定轴套(32)的外壁上，直杆另一端具有圆环，所述的定位螺钉(73)***圆环中，定位螺钉(73)具有与所述的筒座(43)的旋转轴止动孔的内螺纹配合的外螺纹，

在需固定旋转探头壳(5)位置时，将所述的卡子本体(72)上的旋转盘定位柱***旋转盘(42)上的一个旋转盘止动孔中，转动定位螺钉(73)，使定位螺钉(73)穿过筒座(43)的旋转轴止动孔，压紧在所述的探头壳旋转轴(6)上，

所述的读取探头模块(10)包括读取NFC线圈(101)、读取控制芯片(102)和充电线圈，读取探头模块(10)安装在旋转探头壳(5)内，

所述的无源无线温湿度传感器(8)包括温湿度传感器芯片(81)、传感器控制芯片(82)和传感器NFC线圈(83)，无源无线温湿度传感器(8)安装在电缆高分子材料外层和铜屏蔽层之间，

所述的读取探头模块(10)和无源无线温湿度传感器(8)之间的通信采用NFCIP-1标准，运行频率13.56MHz，传输速度采用最快的424Kbit/s。

2.根据权利要求1所述的一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，还包括图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块和中央控制器，所述的图像识别单元、运动控制单元、可伸缩探头控制单元、电源模块分别与中央控制器连接，电源模块用于给各模块供电，所述的图像识别单元包括摄像头和接口电路，用于判断机器人的运动位置，所述的运动控制单元包括与所述的轮系连接的步进电机和步进电机驱动模块，用于驱动轮系运动，所述的可伸缩探头控制单元包括可伸缩探头驱动模块和旋转电机，用于驱动可伸缩探头的伸缩杆(2)伸缩。

3.根据权利要求2所述的一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，还包括与中央控制器分别连接的显示模块(11)、储存模块(12)和通信模块(13)，所述的显示模块(11)、储存模块(12)和通信模块(13)安装在所述的机器人本体(1)的安装架内，通过导线与读取探头模块(10)连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，所述的可伸缩探头还包括安装长钉，所述的固定盘(31)上与固定轴套(32)管状开孔对应位置处开有长钉通孔，所述的安装长钉穿过该长钉通孔、进入固定轴套(32)的管内腔体，并用螺纹安装在旋转轴(41)的自由端。

5.根据权利要求4所述的一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，所述的旋转轴(41)与轴套(32)之间、所述的探头壳旋转轴(6)与筒座(43)之间分别具有滑动轴承。

6.根据权利要求5所述的一种基于内置式温湿度传感器机器人巡检电缆温湿度测量***，其特征在于，所述的卡子本体(72)为不锈钢材料制作。

Images