CN111566468A - 用于开关设备等的成像分析的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于检查壳体内的电气部件的方法。该方法可以用于标识电气部件上的灰尘、污垢、腐蚀、树状结构、边缘和/或槽。该方法包括：捕获电气部件的两个光学图像并且比较图像。两个图像之间的像素变化可以用于生成警告。

Description

用于开关设备等的成像分析的方法和装置

技术领域

本申请总体涉及容纳电气装置的壳体(E-House)中的部件的成像分析，更具体地但非排他地涉及捕获和分析诸如开关设备等之类的某些部件的高分辨率光学图像。

背景技术

如果由人类检查员来检测E-House内的部件退化可能会很耗时和/或很危险。检查数据的自动检测和分析是人们的感兴趣领域。一些现有***相对于某些应用具有各种缺点。因而，仍然需要在该技术领域中做出进一步贡献。

发明内容

本申请的一个实施例是用于收集和分析E-House中的部件或感兴趣区域(ROI)的光学图像的方法。其他实施例包括用于将机器人***与可操作以获得E-House内的ROI的光学图像的相机一起使用的装置、***、设备、硬件、方法和组合。根据与其一起提供的描述和附图，本申请的其他实施例、形式、特征、方面、益处和优点将变得显而易见。

公开了一种检查壳体内的电气部件的方法，其中第一相机位于壳体内，并且利用第一相机捕获壳体内的电气部件的第一光学图像。记录第一光学图像供以后使用。此后，第二相机位于壳体内，并且利用第二相机捕获壳体内的电气部件的第二光学图像。然后，利用电子控制模块比较第一光学图像的像素和第二光学图像的像素，并且如果第一光学图像的像素与第二光学图像的像素之间的变化高于阈值，则生成警告。

如果需要，第一相机和第二相机可以是同一相机。该变化可以是第一光学图像的像素与第二光学图像的像素之间的颜色变化。第一光学图像可以是在电气部件的新的、清洁的或已修复的状态下捕获的基线。可以在第一光学图像之后的多于一个星期捕获第二光学图像。电气部件或电气部件的一部分可以通过电子控制模块从第一光学图像标识为具有同一颜色或阴影的像素的连续区域。比较可以通过对第一光学图像的像素和第二光学图像的像素的百分比改变进行标识而在第二光学图像中标识灰尘、污垢和/或腐蚀。比较可以通过对第二光学图像与第一光学图像相比的像素改变进行标识并且对第二光学图像中具有匹配颜色或阴影的邻近像素进行标识而在第二光学图像中标识树状结构、边缘和/或槽。电气部件可以形成以下各项中的至少一项的一部分：开关设备、控制机构、电机控制器和不间断电源(UPS)。第一光学图像和第二光学图像可以是至少五兆像素的高分辨率图像。第一相机和第二相机可以利用至少一个机器人被运送到壳体中至期望位置和角度定向。第一相机和第二相机可以利用内部操控装置在壳体内移动到期望位置和角度定向。可以在同一位置和角度定向处捕获第一光学图像和第二光学图像。可以在同一光强度下捕获第一光学图像和第二光学图像。

附图说明

图1描绘了跟随通路的检查***的实施例。

图2描绘了跟随轨道的机器人的实施例。

图3描绘了基准标记物和相关联入口的实施例。

图4描绘了具有探头的机器人的实施例。

图5图示了根据本发明的实施例的可以被检查的电气室(E-House)的非限制性示例的一些方面。

图6示意性地图示了根据本发明的实施例的开关设备***的非限制性示例的一些方面。

图7示意性地图示了根据本发明的实施例的开关设备***的横截面侧视图的非限制性示例的一些方面。

图8示意性地图示了根据本发明的实施例的用于检查开关设备***的***的非限制性示例的一些方面。

图9示意性地图示了根据本发明的实施例的传感器封装的非限制性示例的一些方面。

图10示意性地图示了根据本发明的实施例的开关设备***的侧视图的非限制性示例的一些方面。

图11示意性地图示了根据本发明的实施例的机器人和被构造为由机器人打开的入口的非限制性示例的一些方面。

图12A至图12D图示了根据本发明的实施例的被构造为由机器人打开的入口的非限制性示例的一些方面。

图13A至图13D图示了根据本发明的实施例的被构造为由机器人打开的入口的非限制性示例的一些方面。

图14A至图14D图示了根据本发明的实施例的被构造为由机器人打开的入口的非限制性示例的一些方面。

图15图示了具有竖直表面和水平表面的结构。

图16图示了用于对E-House中的部件进行成像和分析的方法。

具体实施方式

为了促进对本申请的原理的理解，现在参考附图中图示的实施例，并且使用特定语言来描述它们。然而，应当理解，由此并不意图限制本发明的范围。如本申请所涉及的本领域技术人员通常会想到的，所描述的实施例的任何更改和进一步修改以及如本文中所描述的本申请的原理的任何进一步应用均被构想在内。

参考图1，公开了检查***的实施例，该检查***包括机器人50，该机器人50能够沿着路径52行进以对诸如E-House的覆盖结构和/或围合结构54内的部件(例如，电气部件、高功率部件等)进行检查。机器人可以运送用于测量E-House的内部操作参数的传感器形式的探头56，同时在操作期间通过E-House运送电力。覆盖结构和/或围合结构54可以用于庇护任何种类的部件58，其包括高功率电气部件，诸如开关设备、变速驱动柜、不间断电源、干式变压器、HVAC设备等，其中任何一个都还可以被理解为具有覆盖壳体和/或围合壳体。为了方便起见，外壳54在下文中可以被称为E-House，但是应当领会，可以构想其他类型的外壳，诸如但不限于空间足够大以准许人员通过的任何类型的外壳。此外，为了方便起见，部件58(无论是电的、机械的还是其他形式的)可以被称为开关设备58，但是应当理解，在此并不意图对部件58的实际形式进行限制。在一种形式中，开关设备58是空气绝缘开关设备，但是还可以包括容纳在包含非大气空气的外壳中的开关设备。

可以***探头56以测量开关设备58的内部操作状况，并且该探头56可以包括一个传感器或整个传感器封装，该整个传感器封装包括非接触式传感器。例如，探头可以采用以下形式：气体传感器；红外相机；热成像仪；湿度传感器；声学传感器；超声波传感器；可见光相机；麦克风；3-D麦克风***；高光谱成像相机；气相色谱/质谱传感器；以及磁力计。

覆盖结构和/或围合结构54和/或58可以包括用于容纳和/或提供庇护的任何数目的壁、盖、屋顶等，并且可以包括诸如但不限于入口72A1(例如，门)的进入开口，探头56可以被运送通过该进入开口，以评估开关设备58的内部操作状况。如下文所进一步描述的，本申请的实施例包括各种形式的机器人50，其能够将探头56部署到包括大功率电气部件的任何结构的内部、和/或部署到通常与开关设备相关联的覆盖壳体和/或围合壳体的内部。

可以对机器人50进行远程操控、无线操控，或可以对机器人50进行系留，并且通信/控制信号经由系绳运送。在一些形式中，机器人50可以是自主的。在其他形式中，机器人50在手动超驰模式的情况下可以是自主的。在另外的其他形式中，机器人50能够与本地站73或远程基站75通信，该本地站73或远程基站75准许经由技术人员或其他操作员与机器人进行交互接合。应当领会，使用如本文中所描述的机器人50准许技术人员在检查期间位于E-House外部，因此增加了检查的总体安全状态。总而言之，可以使用任何种类的技术来控制机器人，这些技术包括车载、本地、以及远程。机器人50可以是陆地机器人，其被构造为沿着地面上的路径(无论是否标记)运输。在其他备选实施例和/或附加实施例中，机器人50可以是空中机器人，其被构造为经由平台通过空气运输，该平台利用了任何数目的途径，诸如螺旋桨和升力面、旋翼(例如，直升机或四旋翼飞机等)、或浮力作用(诸如通过可充气飞船)。机器人50可以是机器人***，该机器人***包括上述途径中的一种或多种途径。下文对机器人50的其他特征进行进一步描述。

如所提及的，机器人50能够沿着路径52(诸如结构化通路52)移动，该路径52可以是表示调节机器人50以跟随的检查路线的任何合适类型的划定通路，无论是物理还是其他形式，其中这种调节可以采取机械约束、导航辅助、计算机视觉辅助路线跟随等形式。在一些形式中，机器人50可以自主绘制出诸如E-House的外壳，以收集数据用于构造结构化通路52。结构化通路52的这种构造可以经由人的帮助，或者可以由机器人50自主确定。尽管示意性地表示了图1所示的结构化通路52，但是应当领会，通路52可以采用多种形式。

在一些形式中，结构化通路52是机械导轨，在机器人穿越E-House 54时，该机械导轨与机器人相互作用以将机器人约束到检查路线。这种机械导轨可以采取多种形式。例如，导轨可以是从E-House54的结构的底座/底部或E-House的地板延伸的结构，无论是作为单个结构还是与另一结构配对。在另外的其他实施例中，一个或多个导轨可以凹入到地板中。在另外的其他形式中，导轨可以是架空结构，其准许机器人穿越。在一些形式中，通路52可以被围合，诸如在约束机器人50的导管、通风口或其他管道内。在这种形式中，导管/通风口/管道/等的侧壁可以用于约束机器人，以仅提出一种可以使用的非限制性特征。导管/通风口/管道/等可以是E-House 54内的现有结构，或者可以是用于机器人50和/或探头56的专门构建的结构。

在其他形式中，结构化通路52可以是用于表示通过E-House 54的检查路线的标记。这种标记可以由机器人50(例如，通过计算机视觉)检测，并且在机器人50沿着通路52进行一项或多项检查任务时，作为向导(与机械轨道类似)用于跟随。可以使用任何类型的标记，无论该标记是否是被涂漆/粘结/附着/***或以其他方式附接到E-House 54上或E-House 54内的线、符号、标记物等。附加地和/或可替代地，标记可以是E-House的自然特征(例如，混凝土地板接缝)。在一些形式中，标记可以全部或部分连续。附加地和/或可替代地，标记可以全部或部分不连续。总之，标记可以是任何有用特征。

在另外的其他备选形式和/或附加形式中，机器人50可以使用定位***66来导航通路52，该定位***66诸如但不限于能够提供信号的室内定位***(IPS)，可以根据该IPS提供的该信号来导出位置坐标(诸如相对于参考原点的横向位置、纵向位置、以及高度位置)。在其他形式中，定位***可以是基于室外的定位***，诸如但不限于仅依赖于全球定位***卫星信号的定位***。室内定位***可以利用一个或多个***来辅助确定位置，诸如但不限于：基于Wi-Fi的***、基于蓝牙的***、基于无线电话的***(例如，3G/4G(LTE)、GSM等)、以移动为中心的Wi-Fi、磁性定位、航位推测(例如，使用可能来自室外GPS信号的最近的已知位置)、气压、气压计、加速度计、以及陀螺仪。如果使用室内定位***，GPS还可以在一些形式中被用于增强上述技术中的一种或多种技术。室内位置***可以提供作为绝对位置(诸如但不限于WGS 84位置、或可以通过GPS获得的等同物)或相对位置(诸如可以从位于房间某处的参考点测量的位置)的位置。在一些应用中，室内定位***确定位置，并且还确定伴随该位置的误差范围。误差范围可以是圆概率误差(CEP)或类似误差。依据所使用的室内定位***的类型，这种位置误差可以取任意数目的值。在一个***中，位置的误差大约为一米。

通过E-House 54的检查路径52可以是预先确定的路径(例如，经由机械导轨或预先编程的导航路径)，但是在一些形式中，可以在机器人50的操作期间动态构建检查路径52。例如，在机器人52在E-House中行进时，路线52可以通过技术人员所指定的路标来构建。在另外的其他形式中，检查路径52可以是自适应路径，该自适应路径可以在任何数目的项的基础上来确定，这些项诸如但不限于优先级列表、先前检查点的成功通过等。机器人52还可以动态确定通过E-House的最佳路径。在另外的其他特征中，单个路线分段可以被认为是结构化通路，而更高水平的引导要么设计其他(多个)路线分段，要么指示选择哪个路线分段。简而言之，可以使用任何形式的检查路径52，无论是预先确定的还是动态定义的。

为了在通路52上移动，机器人50可以包括车载原动力源，诸如提供机械原动力以沿着检查路线驱动机器人的电机。在一些形式中，原动力源与动力源(诸如但不限于电池)一起并入机器人中。动力源(例如，电池中的蓄电功率)和/或原动力源(例如，电动机)可以采用任何种类的形式。

虽然原动力提供了机器人50沿着通路52移动的能力，但是机器人50可以以若干个不同的方式穿越通路。在一个非限制性实施例中，机器人50可以包括接合上文所提及的机械导轨的构件或特征。这种构件可以采取用于机械跟随导轨的轮子或其他机车设备的形式(例如，齿条、螺钉等)。为了便于描述但不限于此，下文参考从机器人50延伸并且用于沿着导轨52引导机器人的突起59，但是应当理解，类似设备还用于接合轨道，无论它是否从机器人突出。图2提供了用于接合导轨的突起59的非限制性示例。突起59可以是适合于接合导轨并且约束机器人的运动的任何设备。例如，突起可以是具有任何期望形状的任何合适机械设备，其可以接触导轨并且协助机器人维持由导轨限定的检查路线。这种突起可以是保险杠或杆中的一个或多个。

在一些形式中，仅举几个非限制性示例，用于接合导轨的构件可以是由单肩部或双肩部界定的凹形周向凹槽，这种肩部与在一些铁路车辆实现方式(例如，铁路轮子)中所使用的肩部非常相似。还可以考虑其他类型的轮子。例如，可以使用自由旋转并且直接接触E-House的表面的轮子，而且还可以构想其他类型的轮子。在一些实施例中，轮子77可以用于准许机器人50的移动，但是其中不会约束机器人50沿着导轨机械移动。这种非轨道式机器人实施例能够使用导航辅助、基于计算机视觉的调节等来沿着结构化通路52移动。

在一些实施例中，本文中还可以构想使用轮子，该轮子是柔性皮带的一部分，或者甚至是类似于坦克履带(tank track)的踏面/板(treads/plates)的连续带，该连续带可以与设置在其中的多个轮子一起操作。这种轮子可以用于引导坦克履带和/或驱动坦克履带。在一种形式中，轮子可以是链轮状轮子，该链轮状轮子具有一系列齿，这些齿接合坦克履带中的对应齿。

虽然上文所讨论的机器人50的实施例为移动式，但是在一些形式中，机器人50在一些实施例中可以是可移动机器人，但是在其他实施例中，机器人50的一个或多个部分或整个机器人50被配置为保持在原位。例如，机器人50可以在另一方(例如，把机器人***对接到开关设备的技术人员)的力量下被递送到检查站，但是其中机器人仍然可以具有车载动力源，诸如为任何车载传感器等供电所需的动力源。对于其中机器人50的一个或多个部分保持在原位的实施例(例如，“静态”机器人或具有静态底座的机器人等)，可以通过操作员的辅助首先将机器人放置到其初始位置中，要么靠近要***件，要么对接到机器人可以检查的站。机器人可以使用任何种类的机械辅助和/或视觉辅助和/或磁性辅助和/或RF信标以及其他潜在方式配准到原位。

虽然机器人50可以沿着E-House中的通路52移动，但是出于进行检查的目的，可以使用一种或多种技术来确定适当的停止位置。一般而言，机器人50或从机器人50接收原始数据的基站可以被构造为检测与开关设备组件的检查端口相关联的基准标记物61。基准标记物61可以采取多种形式，无论是基于机械的、基于导航的、基于计算机视觉的、基于RF的等或其组合。一般而言，机器人50包括用于检测基准标记物61的部件，并且将机器人/传感器探头56引导到相对于基准标记物61的对接配置，或者通过与基准标记物的主动接合，机器人50和/或传感器探头56将被精确定位，以用于将机器人50和/或传感器探头56***到开关设备***58中。

如上文所陈述的，基准标记物61可以采取任何种类的形式。基准标记物61可以是能够接合机器人的基准检测部件63(诸如但不限于机器人50的互补突起或凹部)的机械配准结构，诸如一个或多个突起和/或一个或多个凹部。基准标记物61可以是虚拟标记物，诸如基于机器人的一个或多个部分的位置和/或定向的虚拟标记物。例如，可以使用定位***来协助将机器人50导航到入口72A1，此时，机器人50可以进入入口72A1，或者机器人的测量探头56可以通过入口72A1***。机器人的基准检测部件63可以是控制器65，该控制器65具有将当前位置和/或定向与用于探头的***的期望位置和/或定向进行比较的算法(控制器65可以被构造为控制本文应当领会的任何种类的其他方面，诸如命令探头获取数据和/或部署到某个位置、命令钥匙以解锁和/或打开入口等)。在一些形式中，基准标记物可以是与开关设备58和/或入口72A1相关联的图形/图片/目标，其中基准检测部件63可以包括相机，该相机具有相关联的计算机视觉处理以对该基准标记物进行检测。图3图示了接近入口72A1放置的图形形式的基准标记物61的非限制性实施例。在其他形式中，基准标记物61可以是具有相关联的计算机视觉技术以对其进行检测的开关设备组件58的部件，诸如闩锁或旋钮(或入口72A1本身的一个或多个方面)。在另外的其他形式中，基准标记物61可以是RF信标(例如，测向信标)，其利用作为基准检测部件63的RF接收器或收发器来协助将机器人50归位到适当位置。还可以使用上述的组合。应当领会，与将机器人朝向入口引导相关联的基准检测部件63还可以采用与所使用的基准标记物61的类型相当的多种形式。

基准标记物61不仅可以用于寻找用于检查的适当停止位置的目的，而且还可以用于将机器人50与开关设备对齐以准许将探头56(或机器人)对接或***到开关设备58的内部的目的。机器人50可以使用任何种类的技术与开关设备58对齐。机器人5的一个非限制性实施例是使得机器人50可以机械配准到开关设备58的外壳。这种机械配准可以采取多种形式，诸如对齐机器人50和诸如开关设备58的结构中的一者或两者中的机械突起，这准许探头进入开关设备58的内部。这种结构可以是开关设备外壳60本身的一部分，或者是旨在准许机器人50相对于开关设备外壳60进行位置固定的结构。固定机器人的位置可以通过机械相互接合技术(例如，机器人的通过开关设备的孔的突出，等等)来进行，而且还可以仅提供固定位置，在该固定位置中，机器人50保持固定在原位，同时部署了探头56。

在本文中的检查实施例中，机器人50可以包括用于解锁和/或打开入口72A1的入口打开部件67。这种打开部件67可以与开关设备组件上的互补结构相互作用，并且在一种形式中，与钥匙相似。钥匙可以是机械的、磁性的、电子的、或任何其他类型的合适工具。在另一非限制性示例中，入口打开部件67可以是机器人的前缘，当机器人50朝向入口行进时，该前缘促使弹簧加载门打开。在另外的其他形式中，可以设计开关设备组件上的打开部件67和互补结构，使得技术人员或经过E-House的其他人难以非故意地打开入口。入口打开部件可以能够相对于机器人50的底座单独移动，诸如可以包括可移动臂。臂可以被配置为相对于机器人50平移、转动、枢转等。在一些形式中，入口打开部件67可以包括探头56。

机器人50可以被构造为在电力通过开关设备58运送的同时***探头56通过开关设备58的外部壳体60。在一种形式中，开关设备58容纳在面板后面，其中开关设备的部件位于面板所封闭的外壳中(参见面板66、68和70)。可以使用任何数目的面板/外壳配置。在一个非限制性实施例中，开关设备58可以包括三个面板、三个外壳设置，其中开关设备的不同部件占据由相应面板封闭的不同外壳。在一些形式中，面板可以包括用于准许打开面板以进行实时检查和/或维修的机构(例如，旋钮或闩锁)，在这种情况下，面板是入口72A1，而在其他形式中，入口72A1可以用于进入开关设备外壳60的内部，而无需打开面板。

探头56可以但不必能够从机器人50延伸。探头56可以是伸缩组件，以用于使探头56远离机器人50部署。探头56可以安装在集成到机器人56中的导轨***上。图4图示了机器人50和探头56的非限制性实施例。在一些形式中，探头56可以是柔性的，以准许一定量的弯曲能力。探头56可以使用任何种类的技术来部署。例如，可以使用任何类型(诸如但不限于液压、气动和电磁)的致动***来部署，仅列举一些非限制性示例。在其中机器人50的至少一部分保持在原位并且探头56部署到其测量位置的实施例中，可以随意延伸和缩回探头56，但是在一些形式中，探头可以被延伸而不会被召回。虽然机器人50的许多实施例设想使用可延伸探头56，但是一些形式还构想了探头56是不可延伸的，而是通过机器人自身的移动而移动到适当位置。例如，机器人50的一个实施例被构造为爬入到开关设备外壳60中，直到其到达开关设备58内部的检查位置为止。

无论探头56是从机器人50部署的还是由机器人50承载，探头56都旨在***到数据获取位置71中。数据获取位置71在本文中的实施例中旨在为从检查到检查的可重复位置，但这种可重复性不是必需的。可以对这种数据获取位置71进行预先编程，而且用户和/或机器人50(或机器人支持***，诸如基站)还可以动态选择这种数据获取位置71。例如，数据获取位置71可以由机器人50的初始检查位置和/或探头56的定向来确定。在机器人50保持固定在原位并且探头56被部署(例如，经由伸缩布置的延伸)的实施例中，数据获取位置可以由机器人已经到达的检查站再加上将探头56***开关设备外壳60内的位置中时探头56的任何平移/转动来指示。还可以构想其他数据获取位置，诸如但不限于将机器人50简单平移到管道的内部中。在一些形式中，数据获取位置71还可以由对E-House的现有结构的自然机械干扰来指示。例如，探头56可以通过诸如引导管的管道来路由，该管道的尺寸/形状/配置可以产生探头56的可重复位置和/或定向。通过使用位置传感器和/或角度传感器(例如，LVDT、RVDT等)可以有助于对探头56的位置和/或定向的调节。应当设想，探头56可以进入本文中所讨论的任何位置和/或部件，并且在一些形式中，机器人50也一样。

数据获取位置的可重复性质可以包括一些标称误差量，其被理解为在这种性质的***中发生。应当设想，如果需要，则可以记录通过技术人员的交互式检查而选择的手动数据获取位置，并且在稍后检查中使用。可以在开关设备58中请求任何数目的数据获取位置，并且并非在任何给定E-House中的所有开关设备58都需要包括相同数目和类型的数据获取位置。并非所有数据获取位置都需要包括每个传感器。例如，可能在开关设备58中的许多但并非全部位置处需要热图像。

使用探头56收集的数据可以与在先前机器人检查期间获取的历史数据进行比较，和/或与预测数据进行比较。数据可以存储在机器人50的本地以供稍后下载，可以传输到本地监测/控制站73，或者可以传输到远程设施75。可以使用任何种类(无论是模拟传输还是数字传输、有线或无线、以及其他可能变型)的技术来传输数据。可以捕获任何种类的数据，诸如照片、视频和时间历史样本。数据可以原始存储在机器人50上以传输到基站，或者可以以某种方式在机器人50上进行处理以供稍后传输或下载。本文中构想了数据处理和传输/下载的任何种类的其他技术。

参考图5，图示了也称为动力室(power house)的电气室或E-House 400的非限制性示例的一些方面。参考图6，E-House 400尤其包含或容纳(例如，撬装、并排布置的)多个开关设备***402，根据本发明的实施例图示了其非限制性示例的一些方面。每个开关设备***402包括容纳多个开关设备部件的开关设备外壳404，该多个开关设备部件的示例在下文中有所提及。以电弧导管406为形式的管道耦合到开关设备外壳404，并且在相邻开关设备外壳404之间延伸，以在发生电弧事件期间将电弧产物引导到安全位置，例如，进入E-House400内部的安全区域(未示出)或通过烟囱408或其他排放特征以离开E-House 400。

在一种形式中，每个开关设备外壳404包括底部面板410、中间面板412、以及顶部面板414。在其他实施例中，每个开关设备部件可以具有任何数目的面板。在一种形式中，每个面板(例如，410、412、414)是可以打开的门，以便提供进入内部隔室，例如，开关设备部件所在的开关设备外壳404内的隔室。在其他实施例中，面板410、412和414可以是其他类型的进入面板和/或可以是控制面板。在一些实施例中，一个或多个面板可以提供进入设置在例如开关设备部件所在的每个开关设备外壳404内部的一个或多个开关设备隔室。每个开关设备外壳内的开关设备隔室的数目可以例如根据应用的需求而发生变化，并且可以是一个或多个。

参考图7，示意性地图示了具有开关设备外壳404的开关设备***402的非限制性示例的一些方面。在一种形式中，开关设备***402是中压(MV)开关设备***，例如，其具有介于1kV和52kV之间的操作电压，其中额定电流高达4000A。在其他实施例中，开关设备***402可以具有更大或更小的最大操作电压和/或额定电流，并且可以是例如低压(LV)开关设备***、另一MV开关设备***或高压(HV)开关设备***。开关设备***402包括多个内部隔室(例如，开关设备隔室)，该多个内部隔室包括低压隔室416、断路器隔室418、汇流条隔室420、以及电缆隔室422。除了隔室416、418、420和422之外或代替该隔室416、418、420和422，其他实施例还可以包括其他隔室。

开关设备隔室416、418、420和422容纳多个开关设备部件。例如，低压开关设备隔室416尤其容纳例如用于在一些实施例中提供包括功率质量在内的保护、控制、测量和监督的保护继电器和IED(智能电子设备)424。在一些实施例中，低压隔室416容纳通信***(例如，用于与E-House 400中的其他开关设备***402进行水平通信)以及容纳其他类型的通信***/协议(例如，网络和/或互联网通信)。断路器隔室418尤其容纳断路器，例如，真空或SF6绝缘断路器426以及汇流条侧电压互感器428。汇流条隔室尤其容纳汇流条430，例如，三相开关设备***402的每个相一个汇流条。电缆隔室422尤其容纳：电缆和电缆终端432；电涌放电器434、芯平衡电流互感器436；电缆侧电压互感器438和测量电流互感器440。断路器隔室418、汇流条隔室420和电缆隔室422例如分别经由作为通风阀瓣的阀瓣442、444和446向电弧导管406打开。在一种形式中，阀瓣442、444和446为百叶窗式、开槽式、板条式、格子状或以其他方式打开，以准许在正常操作期间将用于冷却相应开关设备部件的空气排入电弧导管406。阀瓣442、444和446在电弧事件期间打开(例如，基于电弧事件期间的压力差)，以准许电弧产物离开开关设备***402进入电弧导管406。阀瓣444被描绘为处于打开位置以允许对汇流条隔室420和汇流条430进行机器人检查，例如，如下所述。尽管所图示的实施例将电弧导管406放置在开关设备外壳404的顶部上，但是应当理解，在其他实施例中，电弧导管406可以设置在另一位置处，例如，开关设备外壳404的后面。

结合图6和图7参考图8和图9，根据本发明的实施例示意性地图示了用于检查例如设置在E-House 400中的一个或多个开关设备***402的***448的非限制性示例的一些方面。***448包括自动机构，例如，机器人450，并且包括探头452、控制器454和输入设备456。控制器454分别经由通信链路458、460和462通信耦合到输入设备456、机器人450和探头452，该通信链路458、460和462例如可以是双向通信链路，例如，有线通信链路、无线通信链路、光学通信链路、网络通信链路、互联网通信链路或任何其他合适形式的通信链路。尽管被描绘为单一结构，但是应当理解，控制器454可以分布在多于一个的位置和/或平台上，并且可以包括例如专用机器人控制器和/或一个或多个链接计算机/控制器，其适合用于控制和接收来自机器人450和探头452的数据并且执行检查，例如对开关设备外壳404中的带电开关设备部件，即开关设备部件424、426、428、430、432、434、436、438、440和/或在带电电压和电流条件下操作(例如，在额定电压和电流或与开关设备***402的带电操作相关联的其他电压和电流值下操作)的任何其他开关设备部件，进行非接触式检查。

在一种形式中，机器人450是爬行器，例如，采用轨道(tracks)或踏面(treads)来产生机器人450的运动的机器人。在一些实施例中，机器人450可以是粘附到磁性或铁合金上的磁性爬行器，该磁性爬行器可以用于爬上开关设备外壳404的侧面，例如，其中该侧面由磁性或铁合金制成，例如，如图6所描绘的。在其他实施例中，机器人450可以采用其他形式。在一些实施例中，机器人450适于穿越电弧导管406的内部以便使用探头452执行对开关设备***402的检查。机器人450可操作以沿着电弧导管406的内部穿越以对每个开关设备***402或仅某些选定的开关设备***402执行检查。

机器人450适于例如通过设置在该一排或一组相邻开关设备***402的最末端的开关设备***402处的开口或机器人进口464进入电弧导管406，以便例如在控制器454的指导下执行检查。在一种形式中，开口464是门。在一种特定形式中，开口464自动关闭。例如，开口464可以可操作以在机器人450进入电弧导管406之后关闭，例如，以便增强电弧安全性。在一些实施例中，机器人进口464可以是例如活板门。在一个示例中，活板门可以通过弹簧加载到关闭位置，一旦已经清除了E-House 400中的安全区域处的人或者一旦人离开了E-House 400，则该活板门可以由机器人450或机器人450的附件推开。在一些实施例中，活板门可以自动致动，并且可以在控制器454的指导下打开。在一些实施例中，为了增强电弧安全性，机器人进口464可以是具有内门和外门的“气闸”。在一些这样的实施例中，例如，机器人450可以通过打开外门并且将机器人450引导到气闸中或将机器人450手动放置在气闸中而被放置在气闸中，内门始终保持关闭，以便增强电弧安全性。一旦机器人450处于气闸中，就可以关闭外门，然后，可以打开内门，以便允许机器人450穿越电弧导管406的内部以执行对开关设备***402的检查。

在一些实施例中，机器人进口464可以包括机器人升降机，例如，起重机或升降机机构，其被构造为例如将机器人450从E-House 400的地板水平提升到电弧导管406的水平。在一些这种实施例中，升降机允许机器人450进入电弧导管406，而无需将机器人450构造为爬上开关设备外壳404，或者不需要人将机器人450提升到电弧导管406的水平。在一些实施例中，可以采用单独机器人或操纵器将机器人450放置到电弧导管406中，例如，放置到电弧导管406的开口(诸如机器人进口464)中。尽管机器人进口464已经被描述为在电弧导管406的上方，但是应当理解，在各种实施例中，机器人进口464可以设置在电弧导管406或开关设备外壳404的前侧、后侧或任一侧处。

在一种形式中，机器人450包括臂466和操纵器468。在一种形式中，操纵器468可操作以支撑探头450。在一种形式中，臂466是可延伸的/可伸缩的，并且还能够围绕枢转接头470枢转，以便能够将探头452操纵到期望位置以用于执行带电开关设备部件的非接触检查。在其他实施例中，机器人450可以包括其他附件和特征，这些附件和特征可操作以将探头452操纵到适当位置以用于执行对带电开关设备部件的检查。

探头452安装在机器人450(例如操纵器468)上。探头452包括传感器封装472，该传感器封装472被构造为在开关设备***402带电的同时对开关设备外壳404内的带电开关设备部件执行非接触式检查。在一种形式中，传感器封装472包括多个非接触式传感器。例如，在一些实施例中，传感器封装472包括气体传感器474、红外相机476、热成像仪478、湿度传感器480、声学传感器482、超声传感器484、相机486(例如，可见光相机或视觉传感器)、3D麦克风***488、高光谱成像相机490、以及气相色谱/质谱传感器492。气体传感器474和/或气相色谱/质谱传感器492例如尤其可以用于检测来自绝缘开关设备的气体泄漏、和/或检测开关设备外壳404内或开关设备外壳404上的开关设备部件材料或其他材料的击穿。一些实施例还可以包括传统麦克风494。除上述传感器之外或代替上述传感器，一些实施例还可以包括其他传感器，或者可以包括更少的传感器，这些传感器可以包括或可以不包括上述传感器中的一个或多个传感器。

在各种实施例中，机器人450可以具有自主模式、半自主模式、以及手动模式。在自主模式下，控制器454自主控制机器人450。在半自主模式下，控制器454例如与来自输入设备456的人为输入一起控制机器人450，但是例如防止可能具有不期望或灾难性结果的人为输入，例如，驱动探头452进入带电电气部件或另一物体中。在半自主模式的另一方面中，可以采用人为输入，例如，以选择要检查的部件或特征或位置、或者调整或改变自动检查参数，以指导某些检查过程和/或提供其他手动输入。在手动模式下，控制器454响应于经由输入设备456的人为输入来控制机器人450，并且例如可以用于在执行检查的点之前控制机器人450，例如，以将机器人驱动到期望位置，以在开始自主操作或半自主操作之前为检查操作进行准备。在一种形式中，输入设备456是输入设备/输出设备，其包括键盘和显示器。在其他实施例中，输入设备456可以采用其他形式。

控制器454可操作以控制机器人450在电弧管道406内移动或穿越，将探头454与开关设备隔室中的开口相邻定位，并且操作传感器封装472以经由阀瓣442和/或446使用例如汇流条430或其他开关设备部件的传感器封装472对开关设备部件进行非接触式检查。开口例如可以是阀瓣444下方的开口194、阀瓣442或446下方的开口、阀瓣442、444或446中的一个或多个阀瓣中的开口、或另一开口(例如，通气开口或进入期望开关设备隔室(诸如开关设备隔室416、418、420和/或422)的入口)。在一些实施例中，机器人450可以延伸、缩回和/或转动探头454，以便使一个或多个期望传感器暴露于正在被检查的开关设备部件和/或从期望位置执行检查。机器人450可以进入或利用一个或多个基准和/或机械配准，例如，该一个或多个基准和/或机械配准被安装在开关设备***402或外壳404上或者在其上或其中的入口或开口上，附着到开关设备***402或外壳404上或者在其上或其中的入口或开口上，或者与开关设备***402或外壳404上或者在其上或其中的入口或开口成为一体，以便将传感器封装472定位在期望固定位置处以用于检查的重复性，例如，以便为比较当前、过去和将来的检查结果提供准确依据。在一些实施例中，控制器454可操作以在开关设备***402带电的同时，引导机器人450经由开口(例如，开口496)将探头452***开关设备外壳404或开关设备隔室416、418、420、422中的一个或多个开关设备隔室中，并且在开关设备部件带电的同时检查开关设备隔室中的一个或多个期望开关设备部件。

参考图10，示意性地图示了根据本发明的实施例的开关设备***402的侧视图的非限制性示例的一些方面。在图10的实施例中，开关设备***402包括以引导管498为形式的导管、入口72D1和入口72D2。引导管498被设置并被安装在开关设备外壳404内。入口72D1被安装在面板412中或面板412上，并且被构造为且可操作以当打开时，提供去往断路器隔室418的机器人进入。入口72D1被构造为且可操作以当关闭时，防止进入断路器隔室418，并且提供一定程度的电弧闪光保护。电弧闪光保护的程度可能会随应用需求而发生变化。在其他实施例中，入口72D1可以安装在其他地方，并且可以用来提供进入除断路器隔室418之外或代替断路器隔室418的其他开关设备隔室。入口72D1被构造为由自动机构(例如，机器人)打开，例如，如下所述。入口72D2被构造为且可操作为当打开时，暴露并且提供例如从断路器隔室418进入汇流条隔室420，并且安装在例如公共壁502、或由断路器隔室418和汇流条隔室420共享或设置在断路器隔室418与汇流条隔室420之间或界定断路器隔室418和汇流条隔室420的一对壁中的一个或两个壁上。当关闭时，入口72D2防止通过该入口从断路器隔室418进入汇流条隔室420。尽管描绘为设置在断路器隔室418内，但是应当理解，一个或多个引导管可以设置并安装在开关设备外壳404内的任何开关设备隔室(例如，开关设备隔室416、418、420和422中的任一开关设备隔室)内。在一些实施例中，一个或多个引导管可以在多于一个的开关设备隔室之间延伸。同样，应当理解，尽管入口72D1和72D2可操作以分别提供进入断路器隔室418和汇流条隔室420，但是在其他实施例中，可以采用类似或其他入口提供进入任一个或多个开关设备隔室，无论是从开关设备外壳404的前部、顶部、侧部、后部还是底部。

入口72D1被构造成提供机器人进入，或更具体地，提供机器人探头452进入开关设备隔室418，此外或可替代地，在一些实施例中提供去往引导管498的这种进入。在一种形式中，入口72D1被构造为通过自动机构(例如，机器人)打开，但是不能在没有使用诸如机器人可以用来打开入口72D1的工具或钥匙等的情况下被人随意打开。在一些情况下，可以采用从自动机构或机器人到入口的电连接，以向入口锁定机构或入口打开/关闭机构供电，以解锁或打开入口72D1，这些连接可能不会例如在没有解锁或打开入口的特定意图的情况下随意地或容易地被人复制，从而可以限制人经由入口进入开关设备隔室，因此提供了电弧安全性的措施。一些实施例可能需要从自动机构或机器人向入口提供编码信号或密码，以解锁或打开入口。通过不会被人随意打开，电弧安全性得以提高。下文对诸如可能用作入口72D1的入口进行进一步讨论。

入口72D1提供从开关设备外壳404外部的环境通过面板412进入开关设备隔室418(断路器隔室418)。一旦打开入口72D1，则不再存在通向开关设备隔室(例如，断路器隔室418)的内部的障碍物。因此，自动机构或机器人(诸如机器人450)或者支撑或安装带有传感器封装472的探头452的另一机器人或自动机构可以对设置在其中的一个或多个带电开关设备部件执行检查(例如，非接触式检查)，而不会无意间提供诸如任何形式的障碍物的干扰。在一些实施例中，探头452和传感器封装472可以经由入口72D1进入开关设备隔室。在一些实施例中，可以对设置在相邻开关设备隔室中的一个或多个带电开关设备部件进行检查，例如，无论是否通过诸如经由入口72D2等进入或者是否通过获取诸如热成像数据的检查数据，而无需直接进入第二开关设备隔室。非接触检查可以使用例如探头452的传感器封装472来执行。

在一些实施例中，入口72D1提供进入引导管498中的开口504，例如，引导管498的近端处的开口。在一些实施例中，引导管498还具有例如设置在引导管498的远端处的开口506。引导管498和带有传感器封装472的探头452均适于准许带有传感器封装472的探头452沿着引导管498的内部从开口504穿越到达引导管的开口506、并且在一些实施例中通过引导管的开口506。例如，机器人可以具有推动探头452通过弯曲引导管498的柔性臂或者推动探头452通过笔直引导管498的柔性臂或刚性臂。

在一种形式中，引导管498具有圆形横截面。在其他实施例中，引导管498可以具有方形横截面或任何其他横截面形状，或者可以是U形通道或具有任何其他横截面形状的通道。引导管498的形状与探头452和传感器封装472的形状互补，以准许探头452和传感器封装472穿越引导管498的内部，以便例如在开关设备***402带电的同时对带电开关设备部件执行非接触式检查。控制器456可操作以控制自动机构或机器人(例如，机器人450)或另一机器人或自动机构以在开关设备***402带电的同时，引导探头452通过开口(当打开时，通过入口72D1)并且进入引导管498，并且在开关设备***402带电的同时，操作传感器封装472以使用传感器封装472对一个或多个开关设备部件进行检查。

在一种形式中，引导管498是刚性的，并且在一些实施例中，引导管498被构造为增强测量的可重复性，例如，使得可以比较过去、现在和将来的检查结果。在一种形式中，引导管498是不导电的。在一种形式中，引导管498是绝缘的，例如，具有足以提供期望耐受电压的介电强度(例如，以千伏每毫米的引导管壁厚度来测量)，以便防止或降低开关设备部件之间或开关设备部件与机器人臂或操纵器或探头和传感器封装(诸如探头452和传感器封装472)之间产生电弧的可能性。

引导管458被构造为将传感器封装472定位在开关设备外壳/隔室内的期望位置。在一种形式中，引导管498包括窗口508和窗口510。在一种形式中，窗口508和510打开，例如，无障碍物，从而在引导管498的内部与断路器隔室418之间没有呈现障碍物、玻璃、复合材料等。在一些实施例中，一个或多个窗口可以包括障碍物，诸如玻璃窗格或聚合物窗格。窗口508和510适于将传感器封装472暴露于试图检查的开关设备部件(例如，断路器***426和电压互感器428)，并且允许传感器封装472在执行检查(例如，非接触式检查)的同时从可重复查看位置“查看”开关设备部件。因而，窗口508和510面向断路器***426和电压互感器428以准许通过传感器封装472对断路器***426和电压互感器428进行非接触式检查。应当理解，仅仅通过示例使用了断路器***426和电压互感器428；在各种实施例中，引导管和窗口可以被构造为且适于准许使用探头452的传感器封装472对任何期望的开关设备部件进行非接触式检查。引导管498和窗口508和510被构造为以可重复方式定位探头452和传感器封装472，使得可以比较来自过去检查、目前检查和当前检查的检查结果，并且确定开关设备部件的状态和/或状态改变。

在一些实施例中，引导管498的开口506被定位为与入口72D2相邻且面对入口72D2。因此，自动机构或机器人可以使用臂或操纵器来打开入口72D2，从而相邻开关设备隔室和位于其中的开关设备部件的检查(例如，非接触式检查)可以经受非接触式检查。在一些实施例中，探头452可以用于将入口72D2推入打开位置。在一些实施例中，因为入口72D2位于开关设备隔室404的内部，所以入口72D2可以被构造为用于打开，而不必使用工具或其他特征来防止人随意打开入口。引导管498的开口506适于使探头452和传感器封装472穿过该开口506进入相邻开关设备隔室，例如，汇流条隔室420，以用于检查位于其中的开关设备部件，例如，汇流条430。在一些实施例中，探头452和传感器封装472可以延伸、缩回和/或转动，以便将特定传感器暴露于试图通过窗口508和510或开口506检查的开关设备部件、和/或将探头452和传感器封装472定位在期望位置，以便执行检查。

尽管图10的实施例采用引导管498作为从入口72D1到入口72D2跨过断路器隔室418的管道，但是在其他实施例中，可以采用与机械管道相对的入口72D1至72D2之间的通路，例如，通过空气。例如，可以采用入口之间的路径，诸如入口72D1与72D2之间的非阻塞路径。在一些实施例中，依据开关设备隔室内的开关设备部件的位置，这种通路可以直接地(例如，成直线地)位于入口72D1与72D2之间，在这种情况下，可以通过控制器454引导带有传感器封装472的探头452直接从入口72D1到入口72D2而穿越入口72D1与72D2之间的空间，以打开入口72D2，而无需使用机械管道。在一些实施例中，该通路可以是曲线的。在一些实施例中，控制器454可以经由入口72D2引导探头执行对开关设备部件(例如，汇流条隔室420中的汇流条430)的检查。例如，可以通过使用传感器封装472从断路器隔室418通过入口72D2查看汇流条430或者通过引导带有传感器封装472的探头452进入入口72D2以从一个或多个更近的有利位置点执行检查(例如，非接触式检查)来执行检查。

参考图11，示意性地描绘了根据本发明的实施例的用于通过入口72D3执行检查的自动机构(例如，机器人500)或其他自动机构的非限制性示例的一些方面。尽管本文在上文和下文中将一些实施例描述为包括机器人，但是应当理解，在各种或其他实施例中，可以采用其他形式的自动机构代替机器人，并且在其他实施例中，自动机构可以包括机器人和可编程的、经过编程的或类似的其他机构，这些其他机构在一些实施例中可以包括自主、半自主和/或手动操作模式，并且可以经由计算机或控制器单独地或结合来自人的输入来进行操作。入口72D3被构造为由机器人500打开。入口72D3被构造为且可操作以当打开时，提供进入开关设备外壳404，即，进入开关设备外壳404的内部，例如，断路器隔室418或一个或多个其他开关设备隔室，并且当关闭时，防止进入(多个)开关设备隔室。在一些实施例中，入口72D3可以被构造为例如在机器人从入口撤离之后自动关闭。机器人500被配置为例如在控制器454的指导下并且在一些情况下利用来自输入设备456的输入使用带有传感器封装472的探头452对带电开关设备***402执行检查，例如，非接触式检查。在一些实施例中，可以如上所述使用引导管498执行检查，而其他实施例则不用引导管。机器人500可以与机器人450相同或相似，或者可以采用不同的形式。机器人500耦合到控制器454，并且经由一个或多个附件(例如，臂和操纵器)支撑带有传感器封装472的探头452。机器人500可操作以经由入口72D3执行对开关设备***402的带电开关设备部件的检查，该入口72D3例如可以与入口72D1相同或相似。

入口72D3设置在开关设备外壳404上。在一种形式中，入口72D3设置在开关设备外壳404的外部上。在其他实施例中，一个或多个入口可以设置在开关设备外壳404的内部。在一种形式中，入口72D3设置在面板412上，尽管在其他实施例中，入口72D3可以设置在任何壁上，例如，外侧壁、顶壁或底壁上，或开关设备外壳404的门或面板上。入口72D3可操作以结合使用安装在机器人500(例如，机器人500的操纵器)上、附着到该机器人500上或由机器人500支撑的进入构件512而被打开。

入口72D3包括一个或多个门514、一个或多个进入构件516、以及一个或多个机械配准特征518。机械配准特征518被构造为提供机器人特征或自动机构特征的位置的机械配准，即，执行检查的自动机构的机械特征或与之相关联的机械特征，例如，机器人500(例如，机器人500的操纵器、臂或其他附件)、进入构件512、或专用机器人500或其他自动机构的机械配准特征或工具。一些实施例包括一个或多个弹簧520，其被构造为将(多个)门514向关闭位置偏置或关闭(多个)门514。

一些实施例包括锁522，锁522可操作以防止打开(多个)门514，即，直到机器人500使用进入构件512的一个或多个特征解锁该(多个)门514为止。在一些实施例中，锁522可以是电致动锁定机构，该电致动锁定机构可操作以锁定门514，并且可操作以当从进入构件512向进入构件516供应电信号时，解锁门514，该进入构件512可以被构造为尤其供应电信号。从进入构件512向进入构件516供应的电信号可以是例如功率信号，例如，12Vdc电源，或者可以是任何合适种类的控制和/或通信信号，其包括使用任何合适的协议的有线信号、无线信号、以及光学信号。一些实施例可以包括电致动开门机构524，例如，电动开门机构。电致动开门机构524可操作以打开门514，例如，当从进入构件512向进入构件516供应电信号(例如，如上文关于锁522所描述的电信号)时。入口72D3被构造为且可操作以当(多个)门514打开时，提供进入一个或多个开关设备隔室(例如，断路器隔室418)，并且当(多个)门514关闭时，防止这种进入

机器人500的进入部件512被构造为接合进入构件516。进入构件512可以被机器人500的操纵器或其他附件526抓握，被安装在机器人500的操纵器或其他附件526上，附着到机器人500的操纵器或其他附件526上或以其他方式由机器人500的操纵器或其他附件526支撑，在一些实施例中，该操纵器或其他附件526还可以支撑带有传感器封装472的探头452。入口72D3被构造为由机器人500使用进入构件512打开。进入构件516和进入构件512协作以在进入构件512的推动力或动作下手动或自动打开(多个)门514，并且在一些情况下解锁锁522。例如，在一些实施例中，在与进入构件516接合的同时，进入构件512的平移和/或转动可以被用作推动力或动作，和/或进入构件516与512之间进行电连接，和/或例如依据进入构件516和512的性质从进入构件512向进入构件516发送电子信号。

进入构件512可以是例如工具、钥匙、电源、通信链路或连接，其被构造为接合对应且互补的进入构件516以允许机器人500打开入口72D3(例如，(多个)门514)或引导入口72D3的打开。进入构件512和进入构件516被构造为通过需要打开(多个)门514的特定意图(例如，通过人有意获取和操纵进入构件512所表现出的特定意图)来抑制人随意地、意外地或无意地打开入口72D3的能力，该特定意图在一些实施例中旨在不易被人类操作员获得。例如，为了使人能够进入入口72D3，该人必须固定和操纵进入构件512或被构造为与进入构件516结合以接合进入构件516的另一机构来解锁和/或打开入口72D3。因此，进入构件512和516通过防止或减小人为疏忽打开入口72D3的可能性而有助于电弧安全性。在一些实施例中，人在机器人打开入口之前撤离E-House 400，从而进一步有助于电弧安全性。

一旦入口72D3被打开，机器人500就可以通过将探头452和传感器封装472通过(多个)打开的门514暴露于例如开关设备部件的视线查看中或者通过将探头452和传感器封装472通过入口72D3***开关设备外壳404中(例如，***断路器隔室418中)来自由执行对开关设备外壳414内部的带电开关设备部件的检查。可以通过打开内部入口(诸如入口72D2)来执行对其他开关设备部件的检查，从而提供进入另一开关设备隔室，例如，断路器隔室420。

在本说明书和附图中，在从左数第3位置或第4位置具有字母字符的附图标记与例如关于图11所述的相同或对应的元件或特征有关。参考附图标记的相同数字部分并且除非本文另外指出或以其他方式使本领域普通技术人员显而易见，否则对元件或特征的相同描述也适用。因此，通过示例，在图12A至图12D的实施例中，附图标记514A与上文关于图11所描述的(多个)门514有关，并且除非本文另外指出或以其他方式使本领域普通技术人员显而易见，否则上文关于门514所阐述的相同描述适用于门514A。

结合图11参考图12A至图12D，图示了根据本发明的实施例的入口72D4的非限制性示例的一些方面。图12A描绘了处于打开状况下的入口72D4的前视图；图12B描绘了处于关闭状况的入口72D4的前视图；图12C描绘了处于关闭状况的入口72D4的后视图；以及图12D描绘了处于打开状况的入口72D4的后视图。

入口72D4包括上文关于入口72D3所提及的特征中的至少一些特征。入口72D1的描述同样适用于入口72D4。入口72D4包括设置在开口528中的以销为形式的进入构件516A，其可以被适配到开口528中的以销为形式的机器人500上的进入构件512压下。例如如由操纵器526驱动的在进入构件512的推动力或动作下的进入构件516A的平移致动四连杆机构(未示出)，该四连杆机构使门514A滑动分开以打开入口72D4，从而产生通过入口72D4的开口530。入口72D4的表面特征518A可以被构造为机械配准特征，该机械配准特征提供机器人特征的机械配准，例如，使得机器人500可以可重复地定位探头452和传感器封装472以用于检查开关设备部件。弹簧520A将门514A向关闭位置偏置，并且可操作以在从开口528移除进入构件512之后，关闭门514A。锁522是电致动锁定机构，其可操作以锁定门514A，并且当从进入构件512向以电销连接器532为形式的进入构件516的特征供应12Vdc时，解锁门514A。

结合图11参考图13A至图13D，图示了根据本发明的实施例的入口72D5的非限制性示例的一些方面。图13A描绘了处于关闭状况的入口72D5的前视图；图13B示出了处于打开状况的入口72D5的前视图；图13C描绘了处于打开状况的入口72D5的后视图；以及图13D描绘了处于关闭状况的入口72D5的后视图。

入口72D5包括上文关于入口72D3和入口72D2所提及的特征中的至少一些特征。入口72D1的描述同样适用于入口72D5。入口72D5包括以销为形式的进入构件516B，进入构件516B可以由覆盖突出销516B的全部或一部分的以承窝(socket)为形式的机器人500上的进入构件512抓握。在一些实施例中，销516B的形状在没有刚性安装的进入构件512(例如，弯曲的低轮廓突起)的情况下更难抓握。应当理解，图示的销516B的形状是为了图示清楚。如由操纵器526驱动的、在进入构件512的推动力或动作下的进入构件516B(例如在朝向槽534的竖直方向上)的平移使门514B向上滑动以打开入口72D5。打开门514B会产生通过入口72D5的开口536。入口72D5的表面特征518B中的一个或多个表面特征可以被构造为机械配准特征，该机械配准特征提供机器人特征的机械配准，例如，使得探头452和传感器封装472可以由机器人500可重复地定位以用于检查开关设备部件。可以通过使用进入构件512在远离槽534的向下方向上平移进入构件516B来关闭门514B。一些实施例可以包括弹簧，以将门514B向关闭位置偏置，并且在从进入构件516B中移除进入构件512之后，关闭门514B。

结合图11参考图14A至图14D，图示了根据本发明的实施例的入口72D6的非限制性示例的一些方面。图14A描绘了处于关闭状况的入口72D6的前视图；图14B描绘了处于关闭状况的入口72D6的前视图；图14C描绘了处于打开状况的入口72D6的后视图；以及图14D描绘了处于关闭状况的入口72D6的后视图。

入口72D6包括上文关于入口72D3和入口72D2所提及的特征中的至少一些特征。入口72D1的描述同样适用于入口72D6。入口72D6包括以六角键为形式的进入构件516C，该进入构件516C可以由接合六角键516C的以承窝(socket)为形式的机器人500上的进入构件512抓握。六角键516C的尺寸可以是非标准的，使得传统承窝工具不能转动它。在其他实施例中，键516C可以具有不同的形状。如由操纵器526驱动的在进入构件512的推动力或动作下进入构件516C例如沿逆时针方向的转动使门514C向上滑动地转动以打开入口72D6。打开门516C会产生通过入口72D6的开口538。入口72D6的表面特征518C中的一个或多个表面特征可以被构造为机械配准特征，该机械配准特征提供机器人特征的机械配准，例如，使得机器人500可以可重复地定位探头452和传感器封装472以用于检查开关设备部件。门514C可以通过使用进入构件512沿顺时针方向转动进入构件516C而关闭。一些实施例可以包括弹簧，以使门514C向关闭位置偏置，并且在从进入构件516C移除进入构件512之后关闭门514C。

高分辨率相机可以位于E-House内，以捕获感兴趣区域(ROI)的高分辨率图像。高分辨率图像通常包括至少五兆像素或更大。在优选形式中，高分辨率图像可以大于十兆像素。高分辨率图像可以是彩色图像或具有大灰度分辨率的黑白图像。

在一些形式中，高分辨率相机可以通过诸如图11至图14D所描述的入口之类的入口中的一个或多个入口运送到E-House中。在一些实施例中，可以使用诸如上文所描述的机器人50之类的机器人来通过预先确定的位置中的入口运送高分辨率相机，从而捕获感兴趣区域(ROI)的高分辨率光学图像。在其他形式中，高分辨率相机可以在有或没有机器人协助的情况下以永久方式或半永久方式位于E-House内。在一些实施例中，在E-House内的电气装置的操作期间，高分辨率相机可以保持在固定位置中。在其他实施例中，高分辨率相机可以在电气装置的操作期间在E-House内移动。内部操控装置可以可操作地耦合到高分辨率相机，以用于将高分辨率相机移动到E-House内的期望位置和角度定向。操控装置可以具有沿直线方向延伸和缩回的部分、可旋转成各种角度定向的铰接部分、和/或可操作以将高分辨率相机定位在E-House内的期望位置和角度定向的其他可移动特征。电子控制器可以可操作地耦合到操控装置以控制操控装置的移动。不管使用机器人还是内部操控装置来将相机定位在E-House内，都可以根据捕获ROI的期望图像的需要来将相机移动到不同深度并且以不同的角度转动。

ROI可以包括但不限于E-House中的具有开关设备或其他电气装置的电子部件、电连接器、绝缘表面或其他部件的区域。当E-House中的装置是新的或最近被清洁过的和/或已经对其执行了维护操作时，ROI的第一高分辨率图像被捕获为基线图像。第一高分辨率图像可以存储在存储器中，并且可以对其进行实时分析或者在稍后时间被电子控制器调用。在随后的时间捕获同一ROI的第二高分辨率图像。第二高分辨率图像可以存储在存储器中，并且可以对其进行实时分析或者在稍后时间被电子控制器调用。专用计算机程序可以通过自动分析来比较同一ROI的第一高分辨率图像和第二高分辨率图像。例如，可以运行边缘检测算法来通过分析第一图像和第二图像中的同一特征来确定ROI中是否已经发生了某个特征的边缘位置的改变。边缘检测算法可以用于诸如检测绝缘体表面等的可能劣化的事情。应当理解，第一图像和第二图像实际上可以是多个第一图像和多个第二图像，其同时拍摄并且以电子方式组合或缝合在一起以定义第一图像和随后拍摄的第二图像。

控制器可以在分析第一图像和第二图像时对第一图像和第二图像执行逐像素比较，并且确定颜色变化、灰度变化、图案或图案的改变、形状或形状的改变。

在一种形式中，ROI可以是水平表面。可以在E-House内的部件的新的、清洁的或已修复的状态下对水平表面进行成像，以设置基线，然后可以使用稍后的图像来检测已经在表面上收集的诸如灰尘收集、污垢和/或腐蚀等之类的东西。在另一形式中，ROI可以是竖直表面。可以在E-House内的部件的新的或翻新的状态下对竖直表面进行成像，以设置基线，然后可以使用稍后的图像来检测已经在绝缘体表面等上堆积的污染物(诸如水分或树状结构)。还可以捕获和分析非水平或非竖直的其他表面。图像之间的颜色改变可以指示存在异物或部件退化。如果改变的像素的百分比超过预设阈值，则分析算法可以发出具有改变水平的指示的警告信号或警报。

在一些形式中，ROI可以包括绝缘表面。可以通过参考图像或第一图像上具有同一颜色或阴影的像素的连续区域来定义绝缘表面。如果像素的连续区域随时间而发生改变，则控制器可以使用边缘检测算法来分析绝缘表面的第二图像或后续图像。如果检测到边缘，则可以触发警报作为由于绝缘表面上的部分放电而导致劣化表面的可能指示器。

在一些形式中，ROI可以包括初级电路绝缘。该初级电路绝缘可以由参考图像或第一图像上具有同一颜色或阴影的像素的连续区域定义。作为示例而非限制，特定颜色或阴影的所有邻近像素可以被标识为被绝缘覆盖的铜条。然后，来自第一图像的代表一个初级电路的像素的区域可以与第二图像进行比较。如果标识出颜色发生改变的像素，则检查邻近像素的颜色改变。该分析将继续进行，直到第一图像的基线像素和第二图像中的当前状态像素在颜色上基本匹配为止。颜色改变区域可以定义边缘或槽，其指示初级电路中的故障。如果检测到边缘，则可以触发警报作为由于表面上的局部放电而导致劣化表面的可能指示器。警告或警报可以发信号通知初级电路绝缘中可能已经发生破裂。

自动分析要求以可重复方式拍摄图像。每次拍摄图像时，都必须在同一位置(即，同一距离、同一角度定向)拍摄图像，这可能需要几年的时间段。更进一步地，场景的人工照明在图像之间必须相似，以避免由照明强度和照明入射角的变化而引起的差异。

图15图示了具有竖直表面602和水平表面604的结构600。结构600可以是E-House中的电气装置或电气装置的一部分。竖直表面602和水平表面604上的代表性故障指示器606、608可以分别用光学图像捕获，并且由控制器分析。控制器将确定指示器606、608是否可能是需要进一步分析或修正性修理的缺陷。

图16图示了用于对E-House中的部件进行成像和分析的方法700。方法700开始于步骤702，其中高分辨率相机在第一ROI处收集第一光学图像或基线光学图像。在步骤704处，控制器将第一光学图像存储在存储器中，以供将来再调用和分析。在步骤706处，在第二稍后时间，高分辨率相机收集第一ROI的第二光学图像。在步骤708处，控制器将第二光学图像存储在存储器中，以供将来再调用和分析。在步骤710处，自动计算机分析可以比较第一光学图像和第二光学图像中对应像素的颜色或阴影。在步骤712处，如果第二光学图像中某些特征的颜色、图案或形状相对于第一光学图像的变化超过预先确定的阈值，则可以传输具有相关联的紧急水平的警告或警报信号。在步骤714处，可以基于紧急水平来采取修正动作或预防动作。

除非本文另外指出，否则相似的附图标记是指相似的元件，并且相似的元件名称是指相似的元件。例如，除非另有禁止，否则本文中针对元件“机器人”或“管道”或“控制器/控制***”所描述的实施例中的任何实施例同样适用于其他实施例中的任何实施例。因此，与图1的描述相关联的“机器人”的实施例应当被理解为也适用于其他附图中的任何附图(例如，图6)所描述的“机器人”的实施例，反之亦然。或另一非限制性示例，机器人与入口72A1之间的功能交互中的任何功能交互中的变化中的任何变化应当被理解为适用于入口72D1-72D6，反之亦然。或又一非限制性示例，图1至图4中的机器人/入口/管道/检查的实施例中的任何实施例同样适用于图5至图14D中相同的机器人/入口/管道/检查的实施例中的任何实施例。因此，除非另有禁止，否则在此无意于将任何单独的“机器人”、“入口”、“轨道”或“管道”等局限于仅在即时描述所发现的紧邻描述的狭窄范围。

虽然已经在附图和前面的描述中对本申请进行了详细图示和描述，但是应当认为本申请仅是示例性的，而并非限制性的，应当理解，仅示出和描述了优选实施例，并且落入本申请的精神之内的所有改变和修改都期望被保护。应当理解，虽然在上文的描述中使用诸如可优选的、优选地、优选的或更优选的之类的词语指示如此描述的特征可能是更期望的，但是可能不是必需的，并且缺少该特征的实施例可以构想为在本申请的范围内，该范围由所附权利要求书限定。在阅读权利要求书时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”之类的词语时，除非权利要求中有特别说明，否则无意将该权利要求限制为仅一个物品。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非另有特别说明，否则该物品可以包括一部分和/或整个物品。

除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变体以广义方式使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和耦合。进一步地，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。

Claims (20)

1.一种检查壳体内的电气部件的方法，包括：

在所述壳体内定位第一相机，

利用所述第一相机捕获所述壳体内的电气部件的第一光学图像；

记录所述第一光学图像；

在所述壳体内定位第二相机；

利用所述第二相机捕获所述电气部件的第二光学图像；

利用电子控制模块比较所述第一光学图像的像素和所述第二光学图像的像素；以及

基于所述第一光学图像的所述像素与所述第二光学图像的所述像素之间的变化来生成警告。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一相机和所述第二相机是同一相机。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述变化是所述第一光学图像的所述像素与所述第二光学图像的所述像素之间的颜色变化。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学图像是在所述电气部件的新的、清洁的或已修复的状态下捕获的基线。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二光学图像在所述第一光学图像之后多于一个星期被捕获。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电气部件或所述电气部件的一部分通过所述电子控制模块从所述第一光学图像被标识为具有同一颜色或阴影的所述像素的连续区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较通过对所述第一光学图像的所述像素和所述第二光学图像的所述像素中的百分比改变进行标识而在所述第二光学图像中标识灰尘、污垢和/或腐蚀。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较通过对所述第二光学图像与所述第一光学图像相比的像素改变进行标识、并且对所述第二光学图像中具有匹配颜色或阴影的邻近像素进行标识而在所述第二光学图像中标识树状结构、边缘和/或槽。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述电气部件形成以下各项中的至少一项的一部分：开关设备、控制机构、电机控制器和不间断电源(UPS)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学图像和所述第二光学图像是至少五兆像素的高分辨率图像。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一相机和所述第二相机利用至少一个机器人而被运送到所述壳体中至期望位置和角度定向。

12.根据权利要求1所述的***，其中所述第一相机和所述第二相机利用内部操控装置在所述壳体内移动到期望位置和角度定向。

13.根据权利要求1所述的***，其中所述第一光学图像和所述第二光学图像在同一位置和角度定向处被捕获。

14.根据权利要求13所述的***，其中所述第一光学图像和所述第二光学图像在同一光强度下被捕获。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一光学图像是在所述电气部件的新的、清洁的或已修复的状态下被捕获的基线，并且所述电气部件或所述电气部件的一部分通过所述电子控制模块从所述第一光学图像被标识为具有同一颜色或阴影的所述像素的连续区域。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述比较通过对所述第一光学图像的所述像素和所述第二光学图像的所述像素中的百分比改变进行标识而在所述第二光学图像中标识灰尘、污垢和/或腐蚀。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二光学图像在所述第一光学图像之后多于一个星期被捕获。

18.根据权利要求17所述的***，其中所述第一光学图像和所述第二光学图像在同一位置和角度定向处被捕获，并且所述第一光学图像和所述第二光学图像在同一光强度下被捕获。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一相机和所述第二相机利用至少一个机器人而被运送到所述壳体中至期望位置和角度定向，所述第一光学图像和所述第二光学图像是至少五兆像素的高分辨率图像，并且所述变化是所述第一光学图像的所述像素与所述第二光学图像的所述像素之间的颜色变化。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一相机和所述第二相机是同一相机，并且所述电气部件形成以下各项中的至少一项的一部分：开关设备、控制机构、电机控制器和不间断电源(UPS)。

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