CN115091491B - 一种配电房巡维机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电房巡维技术领域，具体公开了一种配电房巡维机器人及其控制方法，机器人包括：场景获取模块，用于获取配电房所处的运行场景；巡维策略判断模块，用于根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；环境监测模块，用于按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；设备监测模块，用于按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；孪生模型调整模块，用于根据设备监测模块采集的设备实时状态信息调整孪生模型；配电房状态立体展示模块，用于根据环境监测模块及设备监测模块的结果通过孪生模型可视化展示。

Description

一种配电房巡维机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及配电房巡维技术领域，具体为一种配电房巡维机器人及其控制方法。

背景技术

作为电力***的重要的组成部分，配电房承担着电能接收、分配、控制与保护的功能，其安全稳定的运行也决定着电力***的稳定运行，因此配电站在建设阶段就考虑到灭火、防蚀、防污、防水、防雨、防震等因素，并制定了对应的规章来对配电房内电器设备的正常运行及配电房内的环境进行及时、定期的巡查，避免配电房内存在安全隐患影响电力***的正常运行。

现有的配电房巡查方法包括有人工巡查及巡查机器人实现，其中，人工巡查通过对配电箱内的环境进行查看，通过对各变电柜、馈电柜、联络柜、电容柜等观察其控制回路的工作电压、工作电流、功率因数、指示灯是否正常、有无噪声等，判断配电房及其内部电力设备是否存在异常，而随着智能制造及互联网技术的快速发展，配电房的巡查过程逐渐从人工巡检的方式转移到巡检机器人巡查的方式，通过巡检机器人采集配电房内的图像信息并监测各个环境参数，进而能够对配电房内的状况进行判断，进而能够在出现故障或安全隐患时及时进行预警。

现有的巡检机器人虽然已经具备的基础的监测功能，但在具体应用中依然存在不足，首先，巡检机器人上配置的各种监测传感器只能在机器人到达特定位置点时才能监测到，因此无法对配电房内部的环境状态进行实时的监测，同时，传感器在长期使用下易出现失灵、监测值误差等问题，不及时更换很容易产生较大的安全隐患，其次，配电房在不同的状态下其监测的重点也不相同，若均采用相同的方式，则监测过程的效率较低，另外，在巡维机器人判断出配电房出现故障时，虽然能够及时的将消息推送至管理人员，但较难快速直观的将故障位置展示出来，不利于检修人员及时判断，最后，巡检机器人在长期工作过程中，会随着设备位置的调整及自身运动的误差导致检测位置点偏移，需要管理人员经常的调整检测位置点，具有较大的不便性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电房巡维机器人及其控制方法，解决以下技术问题：

如何高效的判断出配电房的安全隐患并快速展示给检修人员；

如何保证巡检机器人在长期工作过程中工作路线的准确性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种配电房巡维机器人，所述机器人包括：

场景获取模块，用于获取配电房所处的运行场景；

巡维策略判断模块，用于根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

环境监测模块，用于按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；

设备监测模块，用于按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

孪生模型调整模块，用于根据设备监测模块采集的设备实时状态信息调整孪生模型；

配电房状态立体展示模块，用于根据环境监测模块及设备监测模块的结果通过孪生模型可视化展示。

于一实施例中，所述环境监测模块包括多个传感器及参数采集单元；

所述环境监测模块的工作过程为：

S100、通过机器人上的多个传感器获取配电房内的各项环境参数，形成第一环境 参数集{

，

，…，

}，当第一环境参数集中任一环境参数未落入对应的阈值区间时，则 发出警示信息；

S200、通过机器人上的参数采集单元采集配电房内固定传感器监测的各项环境参 数，形成第二环境参数集{

，

，…，

}，当第二环境参数集中任一环境参数未落入对应 的阈值区间时，则发出警示信息；

S300、通过公式

计算出第i项环境参数的偏差值，将

与该项环境参 数预设的偏差阈值

进行比对：

若

＜

，则判断传感器状态正常；

否则判断传感器监测状态异常，并发出异常指令。

于一实施例中，步骤S200的步骤为：

S201、通过参数采集单元采集固定传感器监测的各项环境参数及对应的时间数据；

S202、建立

相对时间变化的曲线

（t），对

（t）求导获得变化曲线

（t）；

S203、将

（t）与该环境参数在对应策略下的阈值区间[

y]进行比对：

若

（t）∈[

y]，则将

（t）与该环境参数对应变化阈值

z进行比对：

若

（t）≥

z，则判断该环境参数变化量异常，则生成预警信息；

若

（t）＜

z，则判断该环境参数正常；

若

（t）∉[

y]，则判断该环境参数异常，生成警示信息。

于一实施例中，所述场景获取模块获取的场景包括：高峰负载场景、低峰负载场景、高温气候场景、低温气候场景及雷雨气候场景；

所述巡维策略判断模块预先针对每种场景配置有对应的巡维策略。

于一实施例中，所述设备监测模块的工作步骤为：

SS100、按照预设路线获取各监测点位的图像信息；

SS200、通过图像分析获取各设备表盘中的参数信息，及表盘在采集图像信息中的位置信息；

SS300、通过对表盘中的参数信息进行分析，判断设备运行状态；

SS400、通过对表盘位置信息与初始表盘位置信息比对，判断机器人的路径偏移量。

于一实施例中，所述孪生模型调整模块的工作步骤为：

根据路径偏移量对预设路线的监测点位进行修正调整；

将修正调整的内容同步至孪生模型中。

于一实施例中，所述机器人还包括故障问题预测模块；

所述故障问题预测模块用于根据环境参数异常信息及设备运行状态信息判断出故障问题，并根据故障问题生成对应的检修策略。

于一实施例中，所述故障项目预测模块的工作步骤为：

预先根据历史数据对每种故障问题设定对应的异常设备项及环境参数异常因子，生成判断模型；

根据设备监测模块监测的结果获取异常设备项，根据环境监测模块监测的结果获取异常的环境参数，将其作为环境参数异常因子；

将异常设备项及环境参数异常因子输入至判断模型中，根据重合度对故障问题进行排序，选取排序第一的故障问题作为故障项目预测模块预测出的故障问题；

根据该故障问题预先对应设置的检修策略作为生成的检修策略。

一种巡维机器人的控制方法，所述控制方法包括：

步骤一、获取配电房所处的运行场景，根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

步骤二、驱动机器人按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；及按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

步骤三、通过孪生模型可视化展示配电房环境状态及各设备运行状态，并根据各设备运行状态信息实时调整孪生模型。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过场景获取模块与巡维策略判断模块的工作过程，能够适应性的保证配电房得到有效的巡查，及时发现存在的安全隐患；通过在机器人上设置环境监测模块，能够动态的检测多个位置点的环境参数，通过获取配电房内固定传感器的参数并与其比较，能够判断出传感器的有效性，进而避免传感器故障造成监测失灵问题的出现；通过配电房状态立体展示模块，能够对配电房内出现的安全隐患部位准确清晰的显示给相关管理人员，进而能够提高维修的效率；通过孪生模型调整模块实时调整孪生模型，保证了模型的准确性，一方面便于后续的监察过程，另一方面能够更加清楚的向管理人员进行状态展示。

（2）本发明通过对环境参数变化曲线求导，通过求导后的曲线判断是否出现参数变化异常的问题，能够在故障发生的初始时间点提前发现安全隐患问题，保证了故障问题发现的及时性。

（3）本发明通过设置故障问题预测模块，根据环境参数异常信息及设备运行状态信息判断出故障问题，并根据故障问题生成对应的检修策略，能够协助管理人员快速确定出现具体的故障原因，进而推送对应的检修策略，保证故障问题解决的快速性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中配电房巡维机器人的概要框结构图；

图2是本发明中配电房巡维机器人控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种配电房巡维机器人，机器人包括：

场景获取模块，用于获取配电房所处的运行场景；

巡维策略判断模块，用于根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

环境监测模块，用于按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；

设备监测模块，用于按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

孪生模型调整模块，用于根据设备监测模块采集的设备实时状态信息调整孪生模型；

配电房状态立体展示模块，用于根据环境监测模块及设备监测模块的结果通过孪生模型可视化展示。

通过上述技术方案，利用场景获取模块对配电房当前所处的状态进行获取，进而通过巡维策略判断模块配置对应的巡维策略，其中，配电房当前所处的状态包括运行状态及所处环境状态，运行状态表示其负载大小，而所处环境状态则表示气候状态，例如雷雨天气、高温天气等，而具体的获取方式可通过互联网与相关API接口连接获得，而针对每种状态，本实施例中均预置有对应的巡维策略，巡维策略会根据配电房所处状态针对性的巡查，例如当负载较高时，对应的巡维策略会针对容易产生高温的部位着重的巡查，暴雨气候状态下会针对配电房内是否漏水着重的巡查，具体的巡维策略不作进一步详述，而通过场景获取模块与巡维策略判断模块的工作过程，能够适应性的保证配电房得到有效的巡查，及时发现存在的安全隐患。

本实施例还利用环境监测模块获取配电房环境参数及配电房内固定传感器的参数，其中，配电房内一般都会设置有位置固定的传感器来检测当前环境参数，但其检测的范围有局限性，而本实施例通过在机器人上设置环境监测模块，一方面能够动态的检测多个位置点的环境参数，另一方面，通过获取配电房内固定传感器的参数并与其比较，能够准确判断配电房内环境的同时，还能判断出传感器的有效性，进而避免传感器故障造成监测失灵问题的出现。

上述方案中，固定传感器参数的获取可通过机器人上的视频监测装置获取传感器表计的图像信息，通过图像信息分析获得传感器参数，还可以通过环境监测模块与固定传感器建立通信连接来获取其检测参数。

本实施例还利用设备监测模块来按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态，进而对设备参数运行状态进行判断，具体的方式可通过获取对应的影像信息并对其进行分析判断。

本实施例还设置有配电房状态立体展示模块，通过该模块能够对配电房内出现的安全隐患部位准确清晰的显示给相关管理人员，进而能够提高维修的效率；另外为了保证立体展示的准确性与同步性，本实施例还通过孪生模型调整模块实时调整孪生模型，进而保证了模型的准确性，一方面便于后续的监察过程，另一方面能够更加清楚的向管理人员进行状态展示。

作为本发明的一种实施方式，环境监测模块包括多个传感器及参数采集单元；

环境监测模块的工作过程为：

S100、通过机器人上的多个传感器获取配电房内的各项环境参数，形成第一环境 参数集{

，

，…，

}，当第一环境参数集中任一环境参数未落入对应的阈值区间时，则 发出警示信息；

S200、通过机器人上的参数采集单元采集配电房内固定传感器监测的各项环境参 数，形成第二环境参数集{

，

，…，

}，当第二环境参数集中任一环境参数未落入对应 的阈值区间时，则发出警示信息；

S300、通过公式

计算出第i项环境参数的偏差值，将

与该项环境参 数预设的偏差阈值

进行比对：

若

＜

，则判断传感器状态正常；

否则判断传感器监测状态异常，并发出异常指令。

通过上述技术方案，利用环境监测模块分别获取配电房内的各项环境参数，形成 第一环境参数集，同时采集配电房内固定传感器监测的各项环境参数，形成第二环境参数 集，通过对将第一环境参数集、第二环境参数集与对应的阈值区间进行比对，判断是否存在 超出标准的环境参数，同时，通过公式

计算出第i项环境参数的偏差值，通过比 对进而能够判断是否存在传感器失灵的问题，并在出现失灵问题时及时发出异常指令，保 证配电箱始终处于可控的范围，保证了配电箱稳定安全的运行。

作为本发明的一种实施方式，步骤S200的步骤为：

S201、通过参数采集单元采集固定传感器监测的各项环境参数及对应的时间数据；

S202、建立

相对时间变化的曲线

（t），对

（t）求导获得变化曲线

（t）；

S203、将

（t）与该环境参数在对应策略下的阈值区间[

y]进行比对：

若

（t）∈[

y]，则将

（t）与该环境参数对应变化阈值

z进行比对：

若

（t）≥

z，则判断该环境参数变化量异常，则生成预警信息；

若

（t）＜

z，则判断该环境参数正常；

若

（t）∉[

y]，则判断该环境参数异常，生成警示信息。

通过上述技术方案，提供了一种对环境参数变化趋势进行分析的方法，首先获取各项环境参数及对应的时间数据，例如温度、湿度、有害气体浓度等相对时间变化曲线，将曲线与对应的阈值区间进行对比，当未落入到阈值区间时，说明该项参数异常，进而生成警示信息，而当落入到阈值区间时，通过对变化曲线求导，通过求导后的曲线判断是否出现参数变化异常的问题，例如温度突然升高、湿度突然升高、有害气体浓度突然增加等的问题，进而能够在故障发生的初始时间点提前发现安全隐患问题，保证了故障问题发现的及时性。

作为本发明的一种实施方式，场景获取模块获取的场景包括：高峰负载场景、低峰负载场景、高温气候场景、低温气候场景及雷雨气候场景；

巡维策略判断模块预先针对每种场景配置有对应的巡维策略。

通过上述技术方案，提供了高峰负载场景、低峰负载场景、高温气候场景、低温气候场景及雷雨气候场景五种场景，且针对不同的场景预先配置有对应的巡维策略，因此通过场景的获取及巡维策略的匹配，进而能够适应性的根据配电房的具体状态更加合理的进行巡维。

作为本发明的一种实施方式，设备监测模块的工作步骤为：

SS100、按照预设路线获取各监测点位的图像信息；

SS200、通过图像分析获取各设备表盘中的参数信息，及表盘在采集图像信息中的位置信息；

SS300、通过对表盘中的参数信息进行分析，判断设备运行状态；

SS400、通过对表盘位置信息与初始表盘位置信息比对，判断机器人的路径偏移量。

通过上述技术方案，提供了一种设备监测模块的工作步骤，首先驱动机器人按照巡维策略对应的预设路线上各监测点位的图像信息，通过对图像信息的分析，进而能够识别出设备运行的相关参数，将参数与标准参数作对比，即完成了对设备运行状态的判断过程，再采集设备表盘相对图像的位置信息，通过对表盘位置信息与初始表盘位置信息比对，判断机器人的路径偏移量，进而能够判断设备的位置是否进行了调整，进而便于及时调整检测点位的位置，保证下次监测点位的准确性。

作为本发明的一种实施方式，孪生模型调整模块的工作步骤为：

根据路径偏移量对预设路线的监测点位进行修正调整；

将修正调整的内容同步至孪生模型中。

通过上述技术方案，在设备监测模块巡维过程获取设备的偏移量后，孪生模型调整模块会根据路径的偏移量对预设路线的监测点位进行修正调整，保证后续监测点位始终保持于可监测的范围内，同时通过将修正调整的内容同步至孪生模型中，能够使得孪生模型与配电房内设备的实际状态保持相对应，进而更加清晰准确的反应出配电房内的状态，提高检修人员处理的效率。

作为本发明的一种实施方式，机器人还包括故障问题预测模块；

故障问题预测模块用于根据环境参数异常信息及设备运行状态信息判断出故障问题，并根据故障问题生成对应的检修策略。

通过上述技术方案，本实施例中的机器人还设置有故障问题预测模块，故障问题预测模块根据环境参数异常信息及设备运行状态信息判断出故障问题，并根据故障问题生成对应的检修策略，能够协助管理人员快速确定出现具体的故障原因，进而推送对应的检修策略，保证故障问题解决的快速性。

作为本发明的一种实施方式，故障项目预测模块的工作步骤为：

预先根据历史数据对每种故障问题设定对应的异常设备项及环境参数异常因子，生成判断模型；

根据设备监测模块监测的结果获取异常设备项，根据环境监测模块监测的结果获取异常的环境参数，将其作为环境参数异常因子；

将异常设备项及环境参数异常因子输入至判断模型中，根据重合度对故障问题进行排序，选取排序第一的故障问题作为故障项目预测模块预测出的故障问题；

根据该故障问题预先对应设置的检修策略作为生成的检修策略。

通过上述技术方案，提供了一种故障项目预测模块的工作步骤，首先根据历史数据获取每种故障问题发生时，对应的异常设备项及环境参数异常因子，根据对应关系生成判断模型，之后根据设备监测模块监测的结果获取异常设备项，根据环境监测模块监测的结果获取环境参数异常因子，通过将异常设备项及环境参数异常因子输入至判断模型中，进而能够获得对应故障问题的序列，通过根据重合度对故障问题进行排序，进而选取排序第一的故障问题作为预测出的故障问题，实现了故障问题的判断过程，根据该故障问题预先对应设置的检修策略作为生成的检修策略，进而能够有的协助电力检修人员采用对应的检修措施。

上述技术方案中，“重合度”指的是异常设备项及环境参数异常因子与故障问题对应的异常设备项及环境参数异常因子重合的数量，显然，重合的数量越多，其为该种故障问题的几率越高，因此选取排序第一的作为预测的故障问题。

请参阅图2所示，在一个实施例中，提供了一种巡维机器人的控制方法，控制方法包括：

步骤一、获取配电房所处的运行场景，根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

步骤二、驱动机器人按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；及按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

步骤三、通过孪生模型可视化展示配电房环境状态及各设备运行状态，并根据各设备运行状态信息实时调整孪生模型。

通过上述技术方案，对配电房当前所处的状态进行获取，进而选择出对应的巡维策略，能够适应性的保证配电房得到有效的巡查，及时发现存在的安全隐患；通过对比判断配电房环境状态和传感器运行状态，一方面能够动态的检测多个位置点的环境参数，另一方面，通过获取配电房内固定传感器的参数并与其比较，能够判断出传感器的有效性，进而避免传感器故障造成监测失灵问题的出现；本实施例能够对配电房内出现的安全隐患部位准确清晰的显示给相关管理人员，进而能够提高维修的效率；另外通过孪生模型的动态调整，保证了立体展示的准确性与同步性。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种配电房巡维机器人，其特征在于，所述机器人包括：

场景获取模块，用于获取配电房所处的运行场景；

巡维策略判断模块，用于根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

环境监测模块，用于按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；

设备监测模块，用于按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

孪生模型调整模块，用于根据设备监测模块采集的设备实时状态信息调整孪生模型；

配电房状态立体展示模块，用于根据环境监测模块及设备监测模块的结果通过孪生模型可视化展示；

所述环境监测模块包括多个传感器及参数采集单元；

所述环境监测模块的工作过程为：

S100、通过机器人上的多个传感器获取配电房内的各项环境参数，形成第一环境参数集{

，

，…，

}，当第一环境参数集中任一环境参数未落入对应的阈值区间时，则发出警示信息；

S200、通过机器人上的参数采集单元采集配电房内固定传感器监测的各项环境参数，形成第二环境参数集{

，

，…，

}，当第二环境参数集中任一环境参数未落入对应的阈值区间时，则发出警示信息；

S300、通过公式

计算出第i项环境参数的偏差值，将

与该项环境参数预设的偏差阈值

进行比对：

若

＜

，则判断传感器状态正常；

否则判断传感器监测状态异常，并发出异常指令；

步骤S200的步骤为：

S201、通过参数采集单元采集固定传感器监测的各项环境参数及对应的时间数据；

S202、建立

相对时间变化的曲线

（t），对

（t）求导获得变化曲线

（t）；

S203、将

（t）与该环境参数在对应策略下的阈值区间[

y]进行比对：

若

（t）∈[

y]，则将

（t）与该环境参数对应变化阈值

z进行比对：

若

（t）≥

z，则判断该环境参数变化量异常，则生成预警信息；

若

（t）＜

z，则判断该环境参数正常；

若

（t）∉[

y]，则判断该环境参数异常，生成警示信息；

所述设备监测模块的工作步骤为：

SS100、按照预设路线获取各监测点位的图像信息；

SS200、通过图像分析获取各设备表盘中的参数信息，及表盘在采集图像信息中的位置信息；

SS300、通过对表盘中的参数信息进行分析，判断设备运行状态；

SS400、通过对表盘位置信息与初始表盘位置信息比对，判断机器人的路径偏移量；

所述机器人还包括故障问题预测模块；

所述故障问题预测模块用于根据环境参数异常信息及设备运行状态信息判断出故障问题，并根据故障问题生成对应的检修策略；

所述故障问题预测模块的工作步骤为：

预先根据历史数据对每种故障问题设定对应的异常设备项及环境参数异常因子，生成判断模型；

根据设备监测模块监测的结果获取异常设备项，根据环境监测模块监测的结果获取异常的环境参数，将其作为环境参数异常因子；

将异常设备项及环境参数异常因子输入至判断模型中，根据重合度对故障问题进行排序，选取排序第一的故障问题作为故障问题预测模块预测出的故障问题；

根据该故障问题预先对应设置的检修策略作为生成的检修策略。

2.根据权利要求1所述的一种配电房巡维机器人，其特征在于，所述场景获取模块获取的场景包括：高峰负载场景、低峰负载场景、高温气候场景、低温气候场景及雷雨气候场景；

所述巡维策略判断模块预先针对每种场景配置有对应的巡维策略。

3.根据权利要求1所述的一种配电房巡维机器人，其特征在于，所述孪生模型调整模块的工作步骤为：

根据路径偏移量对预设路线的监测点位进行修正调整；

将修正调整的内容同步至孪生模型中。

4.一种如权利要求1-3任一项所述巡维机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

步骤一、获取配电房所处的运行场景，根据配电房所处的运行场景选择对应的巡维策略；

步骤二、驱动机器人按照巡维策略通过机器人获取配电房环境参数、采集配电房内固定传感器的参数及通过参数对比判断配电房环境状态和传感器运行状态；及按照巡维策略采集配电房内各设备运行参数及运行状态；

步骤三、通过孪生模型可视化展示配电房环境状态及各设备运行状态，并根据各设备运行状态信息实时调整孪生模型。

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