CN207327003U - 电力设备智能巡检机器人*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力设备智能巡检机器人***，包括监控基站和巡检机器人***；监控基站包括监控主机和第一光电转换器；巡检机器人***包括机器人本体、控制***、监控***和无线通信***；控制***包括主控制器、运动控制模块、RFID采集模块和导航定位模块，运动控制模块、RFID采集模块和导航定位模块与主控制器连接，监控***包括设置在云台上的可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块、声音采集模块和云台网络交换机；所述云台网络交换机通过无线通信***与监控基站进行通信。本申请根据实际使用需要搭载红外测温、紫外探测、仪表读取、声音采集分析等多种监控设备，方便实现电力设备的不同检测需求，有效弥补人工巡检的不足。

Description

电力设备智能巡检机器人***

技术领域

本实用新型涉及一种电力设备智能巡检机器人***。

背景技术

电力设备一般设置在户外，内部电力设备除定期检修外几乎全天候运行，对电力设备的环境情况、设备状态以及整体运行工况等进行巡检尤为重要。电力设备巡检的主要目的是跟踪监视设备的运行情况，便于及时察觉和处理设备故障，预防和杜绝各种电气事故的发生，通过巡检以逐渐用“预防维修”来代替常规的“计划维修”，确保电力设备的平稳运行。传统的变电站巡检主要是通过人工方式，就是依据事先规定的巡检项目，配合运用检测仪器以及凭借巡检员的感官和经验等，定时、定路线的对变电设备进行巡视，并填写巡检记录表，该方式存在作业劳动强度大、检测数据和质量分散、融入主观因素多等缺点，特别会因责任心、工作经验以及外界天气等因素影响，往往会使一些隐患不易被及时发现。因此，如何采用变电站巡检机器人的作业形式，杜绝人为因素以及天气环境因素影响的弊端，及时发现和处理设备隐患和缺陷，预防各种事故发生，确保电力设备安全稳定运行仍是待解决的技术问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种电力设备智能巡检机器人***，采用变电站巡检机器人的作业形式，可以杜绝人为因素以及天气环境因素影响的弊端，能够及时发现和处理设备隐患和缺陷，预防各种事故发生，确保电力设备的安全稳定运行。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种电力设备智能巡检机器人***，包括监控基站和巡检机器人***；

所述监控基站包括监控主机和第一光电转换器，所述监控主机通过第一光电转换器和光纤与巡检机器人***进行通信连接；

所述巡检机器人***包括机器人本体、控制***、监控***和无线通信***；所述控制***、监控***和无线通信***分别设置在机器人本体上；所述控制***和监控***分别通过无线通信***与监控基站进行通信；

所述机器人本体包括壳体、底盘、行走机构和云台，所述行走机构包括前轮组件和后轮组件，所述后轮组件和前轮组件分别通过悬挂支撑架安装在底盘上，所述悬挂支撑架铰接有摆臂构件，所述悬挂支撑架和摆臂构件之间连接有减震构件；所述前轮组件和后轮组件上绕有履带，所述履带的带面嵌有多片磁芯，磁芯绕所述履带的带面不间断分布延伸构成磁芯环；所述底盘上安装有云台安装平台和用于支撑云台安装平台的云台支撑座，所述云台安装在所述云台安装平台上；

所述控制***包括主控制器、运动控制模块、RFID采集模块和导航定位模块，所述导航定位模块，用于检测机器人本体的位置信息和距前端障碍物距离；所述RFID采集模块，用于采集RFID标签信息；所述主控制器接收所述导航定位模块和RFID采集模块采集的数据，通过运动控制模块控制机器人本体运动速度和方向；

所述监控***包括设置在云台上的可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块、声音采集模块和云台网络交换机，所述可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块和声音采集模块分别与云台网络交换机连接；所述云台网络交换机通过无线通信***将可见光采集模块、红外采集模块和声音采集模块采集的数据发送至监控基站。

进一步的，所述无线通信***包括主网络交换机和第二光电传感器，所述主网络交换机通过网线与第二光电传感器连接。

进一步的，所述巡检机器人***还包括无线充电模块，所述无线充电模块包括安装在机器人本体底盘上的无线充电接收线圈、蓝牙信号接收器和电池管理模块，所述电池管理模块与无线充电接收线圈连接，蓝牙信号接收器和电池管理模块分别与主控制器连接，所述无线充电装置还包括充电桩，所述充电桩包括变压器、无线充电线圈和蓝牙信号发射器，所述无线充电线圈连接变压器的输出端，变压器的输入端连接充电端子。

进一步的，所述控制***还包括云台控制模块，所述云台控制模块包括云台控制器、电机驱动模块、水平直流伺服电机、垂直直流伺服电机、水平角度传感器和垂直角度传感器，所述云台控制器与主控制器连接，所述水平角度传感器和垂直角度传感器采集云台水平运行角度和云台垂直运行角度，并传输至云台控制器，所述云台控制器通过电机驱动模块驱动水平直流伺服电机和垂直直流伺服电机。

进一步的，所述控制***还包括环境检测模块，所述环境检测模块包括气体传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述气体传感器、烟雾传感器和温度传感器分别与主控制器连接。

进一步的，所述控制***还包括与主控制器连接的人机交互模块。

进一步的，所述前轮组件包括两个引导轮，所述后轮组件包括两个驱动轮；所述运动控制模块包括左轮电机、右轮电机、左轮电机驱动器和右轮电机驱动器，主控制器通过左轮电机驱动器和右轮电机驱动器驱动左轮电机和右轮电机，通过左轮电机和右轮电机带动两个驱动轮转动；所述左轮电机和右轮电机分别连接有光电编码器，通过光电编码器测量左轮电机和右轮电机的速度。

进一步的，所述导航定位模块包括激光光电传感器和红外传感器，所述激光光电传感器，用于自动巡线；所述红外传感器，用于检测机器人本体距前端障碍物距离。

进一步的，所述RFID采集模块采用RFID读卡器，所述可见光采集模块采用可见光摄像机，所述红外采集模块采用红外摄像仪；所述紫外采集模块采用紫外探测器；所述声音采集模块包括拾音器和扩音器。

进一步的，所述机器人本体的前侧和后侧分别设有一部高清摄像机，所述高清摄像机通过视像传感器控制模块与主控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本申请采用巡检机器人***，能自动完成日常电力设备巡视、红外测温和电力设备状态检查，大大提高了电力设备巡检效率和质量，降低运维人员的劳动强度和工作风险，解决了人工巡检存在的劳动强度大、效率低和检测质量分散等问题；

(2)本申请根据实际使用需要搭载红外测温、紫外探测、外观检测、仪表读取、声音采集分析等多种监控设备，方便实现电力设备的不同检测需求，有效弥补人工巡检的不足；

(3)本申请采用无线充电装置，使得机器人可完成自助充电，避免了多次充电插拔产生的机械磨损、接触点不良的问题，杜绝了因线损造成的充电危险，提高了巡检机器人的使用便捷性，可实现长时间连续巡检工作。

附图说明

图1是本实用新型实施例公开的电力设备智能巡检机器人***结构示意图；

其中，1、监控基站，2、巡检机器人***，3、监控主机，4、第一光电转换器，5、主控制器，6、导航定位模块，7、RFID采集模块，8、运动控制模块，9、云台控制模块，10、环境检测模块，11、人机交互模块，12、无线充电模块，13、云台网络交换机，14、可见光采集模块，15、红外采集模块，16、紫外采集模块，17、声音采集模块，18、主网络交换机， 19、第二光电传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本申请提供了一种电力设备智能巡检机器人***，该***包括监控基站1 和巡检机器人***2。

所述监控基站1包括监控主机3和第一光电转换器4，所述监控主机1通过第一光电转换器4和光纤与巡检机器人***2进行通信连接。

所述巡检机器人***2包括机器人本体、控制***、监控***和无线通信***；所述控制***、监控***和无线通信***分别设置在机器人本体上；所述控制***和监控***分部通过无线通信***与监控基站进行通信；所述无线通信***包括主网络交换机18和第二光电传感器19，主网络交换,18通过网线与第二光电传感器19连接。

所述机器人本体包括壳体、底盘、行走机构和云台，所述行走机构包括前轮组件和后轮组件，所述行走机构包括前轮组件和后轮组件，所述前轮组件包括两个引导轮，所述后轮组件包括两个驱动轮；所述后轮组件和前轮组件分别通过悬挂支撑架安装在底盘上，所述悬挂支撑架铰接有摆臂构件，所述悬挂支撑架和摆臂构件之间连接有减震构件，减震构件采用弹簧，采用独立悬挂方式，有效的降低机器人本体的质量，提高了机器人运动的平稳性，提高了车轮与地面的附着力，通过减震构件减小机器人本体的振动；所述前轮组件和后轮组件上绕有履带，所述履带的带面嵌有多片磁芯，磁芯绕所述履带的带面不间断分布延伸构成磁芯环，在履带带面增设磁芯片以后，使机器人具备了攀爬陡坡能力，减轻工作量和降低安全风险；所述底盘上安装有云台安装平台和用于支撑云台安装平台的云台支撑座，所述云台安装在所述云台安装平台上。

所述控制***包括主控制器5、运动控制模块8、RFID采集模块7和导航定位模块6，所述运动控制模块8、RFID采集模块7和导航定位模块6分别与主控制器5连接，所述运动控制模块8，用于接收主控制器下发的运动命令，控制机器人本体运动速度和方向；所述RFID采集模块7，采集RFID标签信息，并上传至主控制器，由主控制器向运动控制模块下发停车命令，通过运动控制模块控制机器人本体停靠检测点进行检测；所述导航定位模块，用于检测机器人的位置信息和距前端障碍物距离，并发送至主控制器，从而成为机器人本体自动模式下运动导航的依据。

所述监控***包括设置在云台上的可见光采集模块14、红外采集模块15、紫外采集模块 16、声音采集模块17和云台网络交换机13，所述可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块和声音采集模块分别与云台网络交换机连接，所述可见光采集模块，用于采集电力设备的可见光视像；所述红外采集模块，用于采集电力设备温度的红外视像；所述紫外采集模块，用于采集电力设备的紫外视像；所述声音采集模块，用于检测电力设备声音；通过云台网络交换机将可见光采集模块、红外采集模块和声音采集模块采集的数据发送至主网络交换机，主网络交换机通过第二光电传感器将可见光采集模块、红外采集模块和声音采集模块采集的数据发送至监控基站。

本申请的又一种实施方式中，巡检机器人***还包括无线充电模块12，所述无线充电模块包括安装在机器人本体底盘上的无线充电接收线圈、蓝牙信号接收器和电池管理模块，所述电池管理模块与无线充电接收线圈连接，蓝牙信号接收器和电池管理模块分别与主控制器连接，所述无线充电装置还包括充电桩，所述充电桩包括有变压器、无线充电线圈和蓝牙信号发射器，所述无线充电线圈连接变压器的输出端，变压器的输入端连接充电端子。

本申请的又一种实施方式中，所述控制***还包括云台控制模块9，该云台控制模块通过 RS485总线与主控制器连接，云台控制模块接收主控制器下发的云台控制指令，驱动云台水平和垂直运动，并向主控制器反馈云台的位置信息；该云台控制模块包括云台控制器、电机驱动模块、水平直流伺服电机、垂直直流伺服电机、水平角度传感器和垂直角度传感器，所述云台控制器与主控制器连接，所述电机驱动模块、水平直流伺服电机、垂直直流伺服电机、水平角度传感器和垂直角度传感器分别与云台控制器连接，所述水平角度传感器和垂直角度传感器采集云台水平运行角度和云台垂直运行角度，并传输至云台控制器，所述云台控制器通过电机驱动模块驱动水平直流伺服电机和垂直直流伺服电机。

所述的控制***还包括环境检测模块10，所述环境检测模块包括气体传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述气体传感器、烟雾传感器和温度传感器分别与主控制器连接，所述气体传感器，用于采集电力设备所处现场的空气中有害气体含量；所述烟雾传感器，用于检测电力设备所处现场的烟雾浓度数据；所述温度传感器，用于获取机器人本体的体内温度信息。

所述控制***还包括人机交互模块11，所述人机交互模块方便人类监控和介入机器人的相应状态和运行之需。操作者输入指令，机器人本体内的主控制器获取指令后，通过运动控制模块控制机器人本体运动。

本申请的另一实施方式中，上述的运动控制模块包括左轮电机、右轮电机、左轮电机驱动器和右轮电机驱动器，主控制器通过左轮电机驱动器和右轮电机驱动器驱动左轮电机和右轮电机，通过左轮电机和右轮电机带动两个驱动轮转动；所述左轮电机和右轮电机分别连接有光电编码器，通过光电编码器测量左轮电机和右轮电机的速度。

上述的导航定位模块包括激光光电传感器和红外传感器，所述激光光电传感器，用于自动巡线；所述红外传感器，用于检测机器人本体距前端障碍物距离，并发送至主控制器，通过主控制器调整速度；为机器人本体躲避障碍物带来相应的根据。

上述的RFID采集模块采用RFID读卡器，通过RFID读卡器读取停靠检测点的RFID标签。

本申请的另一实施方式中，上述的可见光采集模块采用可见光摄像机，通过可见光摄像机采集电力设备的可见光视像；上述的红外采集模块采用红外摄像仪，通过红外摄像仪对变压器、互感器等电力设备本体以及各开关触头、母线连接头等的温度进行实时采集；所述紫外采集模块采用紫外探测器。

上述的声音采集模块包括拾音器和扩音器，通过拾音器对电力设备运行噪声进行采集，并传输给主控制器，主控制器通过扩音器播放收到的语音信号，远程指挥现场巡检人员进行巡检作业。

本申请的另一实施方式中，所述机器人本体的前侧和后侧分别设有一部高清摄像机，所述高清摄像机通过视像传感器控制模块与主控制器连接，通过视像传感器控制模块控制高清摄像机的开关、重启、调节焦距、拍摄视像和照片。

本申请提出的电力设备智能巡检机器人***支持全自主巡检模式和遥控巡检两种模式，在全自主巡检模式下，***根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡视任务；遥控巡检模式由操作人员手动遥控智能巡检机器人本体，完成巡视工作。巡检过程中，智能机器人能够以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行巡检，按设定规划的巡检点，巡检内容包括采集设备、仪表、环境温度、空气中有害气体含量、烟雾浓度等数据，具有检测方式多样化、智能化，巡检工作标准化，客观性强等特点，实现了巡检全过程自动管理，监控基站能查阅巡检历史记录，实时采集高清视频并上传至监控基站，能自动识别仪表读数，并能够提供数据分析与设备状态诊断决策支持。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，包括监控基站和巡检机器人***；

所述监控基站包括监控主机和第一光电转换器，所述监控主机通过第一光电转换器和光纤与巡检机器人***进行通信连接；

所述巡检机器人***包括机器人本体、控制***、监控***和无线通信***；所述控制***、监控***和无线通信***分别设置在机器人本体上；所述控制***和监控***分别通过无线通信***与监控基站进行通信；

所述机器人本体包括壳体、底盘、行走机构和云台，所述行走机构包括前轮组件和后轮组件，所述后轮组件和前轮组件分别通过悬挂支撑架安装在底盘上，所述悬挂支撑架铰接有摆臂构件，所述悬挂支撑架和摆臂构件之间连接有减震构件；所述前轮组件和后轮组件上绕有履带，所述履带的带面嵌有多片磁芯，磁芯绕所述履带的带面不间断分布延伸构成磁芯环；所述底盘上安装有云台安装平台和用于支撑云台安装平台的云台支撑座，所述云台安装在所述云台安装平台上；

所述控制***包括主控制器、运动控制模块、RFID采集模块和导航定位模块，所述导航定位模块，用于检测机器人本体的位置信息和距前端障碍物距离；所述RFID采集模块，用于采集RFID标签信息；所述主控制器接收所述导航定位模块和RFID采集模块采集的数据，通过运动控制模块控制机器人本体运动速度和方向；

所述监控***包括设置在云台上的可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块、声音采集模块和云台网络交换机，所述可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块和声音采集模块分别与云台网络交换机连接；所述云台网络交换机通过无线通信***将可见光采集模块、红外采集模块和声音采集模块采集的数据发送至监控基站。

2.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述无线通信***包括主网络交换机和第二光电传感器，所述主网络交换机通过网线与第二光电传感器连接。

3.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述巡检机器人***还包括无线充电模块，所述无线充电模块包括安装在机器人本体底盘上的无线充电接收线圈、蓝牙信号接收器和电池管理模块，所述电池管理模块与无线充电接收线圈连接，蓝牙信号接收器和电池管理模块分别与主控制器连接，所述无线充电装置还包括充电桩，所述充电桩包括有变压器、无线充电线圈和蓝牙信号发射器，所述无线充电线圈连接变压器的输出端，变压器的输入端连接充电端子。

4.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述控制***还包括云台控制模块，所述云台控制模块包括云台控制器、电机驱动模块、水平直流伺服电机、垂直直流伺服电机、水平角度传感器和垂直角度传感器，所述云台控制器与主控制器连接，所述水平角度传感器和垂直角度传感器采集云台水平运行角度和云台垂直运行角度，并传输至云台控制器，所述云台控制器通过电机驱动模块驱动水平直流伺服电机和垂直直流伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述控制***还包括环境检测模块，所述环境检测模块包括气体传感器、烟雾传感器和温度传感器，所述气体传感器、烟雾传感器和温度传感器分别与主控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述控制***还包括与主控制器连接的人机交互模块。

7.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述前轮组件包括两个引导轮，所述后轮组件包括两个驱动轮；所述运动控制模块包括左轮电机、右轮电机、左轮电机驱动器和右轮电机驱动器，主控制器通过左轮电机驱动器和右轮电机驱动器驱动左轮电机和右轮电机，通过左轮电机和右轮电机带动两个驱动轮转动；所述左轮电机和右轮电机分别连接有光电编码器，通过光电编码器测量左轮电机和右轮电机的速度。

8.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述导航定位模块包括激光光电传感器和红外传感器，所述激光光电传感器，用于自动巡线；所述红外传感器，用于检测机器人本体距前端障碍物距离。

9.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述RFID采集模块采用RFID读卡器，所述可见光采集模块采用可见光摄像机，所述红外采集模块采用红外摄像仪；所述紫外采集模块采用紫外探测器；所述声音采集模块包括拾音器和扩音器。

10.根据权利要求1所述的一种电力设备智能巡检机器人***，其特征是，所述机器人本体的前侧和后侧分别设有一部高清摄像机，所述高清摄像机通过视像传感器控制模块与主控制器连接。