变电站GIS设备SF6气体检漏机器人的制作方法

本发明属于自动检测技术领域，尤其设计一种变电站GIS设备SF6气体检漏机器人。

背景技术：

SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事）。1947年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6气体用于 4 种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧；SF6断路器及GIS（在这里指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear)、SF6负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变电站，80%用于高中压电力设备。其中GIS设备在使用中可能出现破损、缝隙、密封失败等故障，造成SF6泄露，会对设备造成很大的安全隐患，甚至会影响到人身安全；另外，现场常用的检测SF6漏气只能是在停电状态下进行，在运行状态下，因为设备带电而无法进行检测带电部位，这样往往会使设备故障隐患迟迟无法发现，直接影响电力系统的安全、可靠运行。

中国专利公告号CN101451901B公开一种红外线六氟化硫检漏摄像仪，属于气体泄漏检测仪器技术领域，所述红外线六氟化硫检漏摄像仪包括电气连接的 VT 红外线辐射发生器、光谱鉴别选择器和红外摄像机；所述VT 红外线辐射发生器能产生对应六氟化硫分子典型吸收波长的红外线，用来作为检测六氟化硫气体的辐照源。该结构在使用时首先需要工作人员携带进入泄露现场进行监测检测，影响人身安全，而且在其屏幕设置在摄像仪上，需要通过电视监视器观察屏幕的图像，存在图像失真或者SF6液化后造成图像不清楚的问题。

中国专利公开号CN105716810A公开一种变电站GIS设备SF6泄漏检测系统，包括傅里叶红外光谱仪、扫描云台以及可编程控制的机器人小车，所述扫描云台设置在所述机器人小车上，可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转，所述光谱仪固定在所述扫描云台上，在所述扫描云台的带动下可相对于所述小车进行水平和俯仰旋转，所述机器人小车按照规划的巡检路线进行运动，并配合所述红外光谱仪对整个变电站不同高度和检测距离的GIS设备进行自动的SF6泄漏在线检测，当发现有SF6泄漏时，发送报警信息。该装置的不足之处在于：由于检测现场地形复杂、设备错综复杂，该结构在行驶过程中需要预设轨道，有效增加投入成本，在遇到地面不平的情况时，小车存在被卡的现象。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种变电站GIS设备SF6气体检漏机器人，通过行走装置上安装超声波检测模块和红外检测模块，不进可以及时发现SF6气体是否泄漏的问题，而且对泄露后SF6的浓度进行检测，最大程度保障人身及设备的安全问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

变电站GIS设备SF6气体检漏机器人，包括远程控制装置、行走装置和设置在行走装置上的气体定向检漏装置，所述远程控制装置包括依次电连接的信号接收模块、第一控制模块和信号处理模块，所述气体定向检漏装置包括红外检测模块、超声波检测模块、第二控制模块和信号发送模块，所述红外检测模块包括红外发送模块、红外反射板和红外接收处理模块，所述超声波检测模块包括超声波发送模块和超声波接收处理模块，所述红外接收处理模块和超声波接收处理模块的输出端分别与所述第二控制模块的输入端电连接，所述第二控制模块的输出端与所述信号发送模块的输入端电连接，所述信号发送模块与所述信号接收模块之间通过通信模块进行通信。

进一步的，所述第一控制模块的输出端还电连接有报警模块，所述第二控制模块输出端还电连接排风模块。

进一步的，所述通信模块为RS485通信总线或ZigBee通信模块。

进一步的，所述行走装置包括支架、位于支架下端的行走轮、行走轮驱动电机、行走轮转向装置、转向驱动电机、第三控制模块和位于支架四周的距离感应模块，所述多个距离感应模块和远程控制装置的第一控制模块的输出端均与第三控制模块的输入端电连接，所述第三控制模块的输出端分别与行走轮驱动电机和转向驱动电机相连接，转向驱动电机控制行走轮转向装置工作实现调节行走轮的转向。

进一步的，所述红外接收处理模块与第二控制模块之间设置第一信号调理模块，所述第一信号调理模块包括依次电连接的第一A/D转换模块和第一放大模块；所述超声波接收处理模块与第二控制模块之间设置第二信号调理模块，所述第二信号调理模块包括依次电连接的第二A/D转换模块和第二放大模块。

本发明的有益效果是：

1.本发明在使用时：首先采用红外吸收原理测定空气气体成分是否存在SF6泄露的问题，其中，红外检测模块包括红外发送模块、红外反射板和红外接收处理模块，红外发送模块发出的红外线通过红外反射板返回并通过红外接收处理模块进行接收分析处理是否有SF6气体泄露，红外检测技术具有性能稳定、不易受环境因素影响的特点，寿命较长；当红外监测模块检测到SF6泄露的问题后，采用超声波的传播原理，反推出SF6气体含量，实现定量测量SF6泄漏气体的浓度，便于现场管理人员根据该浓度选择下一步方案，其中，超声波检测模块包括超声波发送模块和超声波接收处理模块；本结构设计根据SF6气体的本身特性（无色无味难以肉眼观察），先采用红外与后采用超声波两种检测方案相结合，一方面可以实现对SF6泄露的现象和浓度进行检测，同时也可以预防单一使用红外检测造成误判的现象发生；

另外，红外接收处理模块和超声波接收处理模块将信号传送给第二控制模块，第二控制模块通过信号发送模块和信号接收模块传送给远程控制装置内的第一控制模块，最终经过信号处理模块根据现场实时信息进一步分析处理供现场管理人员参考，有效解决现有技术一中的图像不清楚的问题，增加检测结果的直观性；

此外，远程控制装置不仅可以接收气体定向检漏装置传送的现场实时信息，而且控制行走装置的前行与后退，实现远程自动控制，避免现场管理人员直接接触SF6气体，从而增加现场管理人员的安全性。

2.第一控制模块的输出端还电连接有报警模块，第二控制模块输出端还电连接排风模块，本结构设计在使用时，行走装置放入GIS设备使用环境中，并开启气体定向检漏装置工作，当红外检测模块或超声波检测模块检测到SF6泄露时，第一控制模块控制报警模块工作，提示现场管理人员进行进一步处理，同时第二控制模块控制GIS设备周围的排风模块工作对SF6进行有效引流，防止发生大面积SF6漏气的问题发生。

3.通信模块为RS485通信总线或ZigBee通信模块，本结构设计中，特别是信号发送模块和信号接收模块通过ZigBee无线通信模块进行通信时，可以通过一个远程控制装置与多个行走装置进行搭配使用，实现对多个GIS设备的工作状态进行同时监控，有效提高本发明的功能特性，适合中大型输变电站使用。

4.行走装置包括支架、位于支架下端的行走轮、行走轮驱动电机、行走轮转向装置、转向驱动电机、第三控制模块和位于支架四周的距离感应模块，多个距离感应模块和远程控制装置的第一控制模块的输出端均与第三控制模块的输入端电连接，第三控制模块的输出端分别与行走轮驱动电机和转向驱动电机相连接，转向驱动电机控制行走轮转向装置工作实现调节行走轮的转向；本结构使用原理如下：根据远程控制模块中的第一控制模块发送的指令传送给第三控制模块，第三控制模块控制行走轮驱动电机工作，行走轮工作，同时距离感应模块对行知装置周围的障碍物进行检测并将检测信号传送给第三控制模块，第三控制模块控制转向驱动电机使行走轮转轴装置对前进或后退的方向进行调整，直至达到检测目的检测位置。相对现有技术二，本结构设计通过设置自动控制原理和传感原理相结合，实现对行走装置的自动控制，行走装置可以自行前进或倒退，不用额外架设行进轨道，使本发明适用于不同的GIS设备现场环境，同时防止气体定向检漏装置撞伤的问题发生。

需指出的是：行走装置和气体定向检漏装置单独工作，例如当行走装置出现故障时，不干涉气体定向检漏装置的正常工作，具有良好的架构设计、稳定性和扩展性。

5．红外接收处理模块与第二控制模块之间设置第一信号调理模块，第一信号调理模块包括依次电连接的第一A/D转换模块和第一放大模块；超声波接收处理模块与第二控制模块之间设置第二信号调理模块，第二信号调理模块包括依次电连接的第二A/D转换模块和第二放大模块；本结构设计通过增加信号调理模块，增加红外接收处理模块和超声波接收处理模块传送信号的强度，提高本发明的检测数据的准确性和可靠性。

综上，本发明可以大大减少输变电站GIS设备由于SF6气体泄漏引起的设备故障、经济损失，具有维护供电稳定、降低变电站维修工作人力物力的优点，提高电网运行可靠性和安全运行能力。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一原理框图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为本发明实施例二原理框图；

图5为本发明实施例三行走装置的结构示意图；

图6为本发明实施例三原理框图；

图7为本发明实施例四行走装置的结构示意图。

图中标号： 1-第二控制模块，2-信号发送模块，3-红外发送模块，4-红外反射板，5-红外接收处理模块，6-超声波发送模块，7-超声波接收处理模块，8-信号接收模块，9-第一控制模块，10-信号处理模块，11-通信模块，12-第一A/D转换模块，13-第一放大模块，14-第二A/D转换模块，15-第二放大模块，16-支架，17-行走轮，18-行走轮驱动电机，19-行走轮转向装置，20-转向驱动电机，21-第三控制模块，22-距离感应模块，23-报警模块，24-摄像模块，25-主动轮，26-从动轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

如图1至图4所示，本发明，包括远程控制装置、行走装置和设置在行走装置上的气体定向检漏装置，远程控制装置包括依次电连接的信号接收模块8、第一控制模块9和信号处理模块10；

气体定向检漏装置包括红外检测模块、超声波检测模块、第二控制模块1和信号发送模块2，红外检测模块包括红外发送模块3、红外反射板4和红外接收处理模块5，超声波检测模块包括超声波发送模块6和超声波接收处理模块7，红外接收处理模块5和超声波接收处理模块7的输出端分别与第二控制模块1的输入端电连接，第二控制模块1的输出端与信号发送模块2的输出端电连接，信号发送模块2与信号接收模块8之间通过通信模块11进行通信，通信模块11为RS485通信总线；红外接收处理模块5与第二控制模块1之间设置第一信号调理模块，第一信号调理模块包括依次电连接的第一A/D转换模块12和第一放大模块13；超声波接收处理模块7与第二控制模块1之间设置第二信号调理模块，第二信号调理模块包括依次电连接的第二A/D转换模块14和第二放大模块15；

行走装置包括支架16、位于支架16下端的行走轮17、行走轮驱动电机18、行走轮转向装置19、转向驱动电机20、第三控制模块21和位于支架16四周的距离感应模块22，多个距离感应模块22和远程控制装置的第一控制模块9的输出端均与第三控制模块21的输入端电连接，第三控制模块21的输出端分别与行走轮驱动电机18和转向驱动电机20相连接，转向驱动电机20控制行走轮转向装置18工作实现调节行走轮17的转向。

实施例二

本实施例与实施一的结构基本相同，不同的是：行走装置长期放置在GIS设备现场使用，信号发送模块2与信号接收模块8之间通过通信模块11进行通信，通信模块11为ZigBee通信模块，红外检测模块、超声波检测模块采用间歇式工作，提高传感器的工作稳定性和使用寿命，第一控制模块9的输出端还电连接有报警模块23，报警模块23采用声光报警器，第二控制模块1输出端还电连接GIS设备现场的排风机（图未示）。

实施例三

本实施例与实施一的结构基本相同，不同的是：支架16上设置摄像模块24，摄像模块24的输入端与第三控制模块21相连接，摄像模块24将现场实拍视频信号发送给第三控制模块21，第三控制模块21将视频信号发送给第一控制模块9，并通过信号处理模块10展示给现场管理人员，本结构设计有利于观察现场漏气实景，特别是对于漏气位置的判断提供依据。

实施例四

本实施例与实施一的结构基本相同，不同的是：行走轮17包括位于后侧的主动轮25和前侧的从动轮26，行走轮驱动电机18、行走轮转向装置19均作用在主动轮25上，从动轮26为三星轮；本结构设计在使用时，对于有台阶装的障碍物从动轮26可以实现跨越效果，有效提高本发明的障碍通行率。

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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。