基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统及方法与流程

本发明涉及电力系统的运行检修技术领域，尤其涉及一种基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统及方法。

背景技术：

目前变电站巡检机器人已经广泛应用于国内变电站的设备巡检工作中，随着变电站巡检机器人的相关技术的不断发展，便携式变电站巡检机器人遥控设备也在不断的进步，更加有利于机器人的控制。专利号为CN201210083408的专利，公开了一种磁导航巡检机器人智能控制系统，由数据库存储系统、人机交互系统和机器人运动控制系统组合构成控制中心，控制中心通过无线通讯系统控制机器人进行巡检和检测，最终智能采集系统将检测的数据信息再经过无线通讯系统回传给控制中心，该专利提供一种手动控制机器人的控制手柄，用于现场人员手动控制机器人的前进后退转弯等，但是没有提供机器人的云台控制，并且不具备与控制中心的交互功能，无法通过控制手柄给机器人下发巡检任务和控制巡检任务。

现有变电站巡检机器人的便携式控制设备及现有变电站巡检系统还存在以下不足：

(1)现有便携式变电站巡检机器人控制设备是硬件和软件捆绑在一起，扩展性差，控制功能简单，软件的可移植性差。

(2)在单个变电站巡检机器人用于多个变电站执行巡检任务时，需要到变电站PC服务端所部署的监控中心办公室中进行巡检任务的下发与执行，不如变电站巡检机器人控制设备方便，但是目前没有相应的变电站巡检机器人控制设备提供相应的系统及方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统及方法，该系统及方法

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统，包括：Android平台客户端、变电站PC服务端、变电站巡检机器人、第一无线通信模块和第二无线通信模块；

所述Android平台客户端安装在移动终端上，移动终端通过第一无线通信模块与变电站巡检机器人通讯，变电站PC服务端部署在变电站监控服务器上，变电站监控服务器通过第二无线通信模块与变电站巡检机器人通信。

所述Android平台客户端包括：

登录验证模块：用于Android平台客户端的使用权限控制；

参数设置模块：用于设置网络连接中的IP地址和端口号以及机器人的驱动类型；

通信管理模块：用于设置通信的状态以及Web Service的请求和返回；

状态显示模块：用于显示变电站PC服务端返回的任务控制结果、变电站巡检机器人返回的驱动控制结果、云台控制结果以及机器人状态信息；

车体控制模块：用于控制变电站巡检机器人的车体运动；

云台控制模块：用于控制变电站巡检机器人的云台运动。

所述变电站PC服务端包括：

数据管理模块：用于存储变电站设备模型、机器人模型、巡检任务模型、巡检数据，提供数据的添加、删除、修改和查询；

模型配置模块：用于提供变电站设备模型、机器人模型、巡检任务模型的配置；

通信管理模块：用于设置通信的状态以及Web Service的请求和返回；

Web服务模块：用于提供Web Service接口并管理Web Service的发布；

FTP管理模块：用于管理变电站巡检机器人3中的机器人模型配置文件和巡检任务模型配置文件。

变电站巡检机器人包括：

通信管理模块：用于设置通信的状态以及Web Service的请求和返回；

报文处理模块：用于解析并返回Android平台客户端和变电站PC服务端发送的控制报文；

驱动模块：用于控制变电站巡检机器人的车体运动；

云台模块：用于控制变电站巡检机器人的云台运动；

任务执行模块：用于控制变电站巡检机器人启动、执行和停止巡检任务。

一种基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统的方法，包括：

步骤1，系统初始化：包括Android平台客户端的初始化和变电站巡检机器人的初始化；

步骤2，登录验证：将用户输入的信息与内部存储的信息进行匹配，匹配成功进入Android平台客户端，否则，不允许进入；

步骤3，参数设置：设置变电站巡检机器人的IP地址、端口、驱动类型，以及变电站PC服务端发布的Web服务的URL；

步骤4，进行网络连接，Android平台客户端向变电站巡检机器人发送报文实现对变电站巡检机器人车体和云台的控制并对控制结果进行显示；

或者显示并更新本地任务列表，对任务进行控制。

所述步骤1中，Android平台客户端初始化包括读取本地参数、加载显示用户界面；变电站巡检机器人初始化包括启动电源、各工作模块上电、加载本地模型参数、启动各工作模块处理线程和启动定时服务。

所述步骤4中，进行网络连接的方法具体为：

Android平台客户端根据用户输入的IP地址和端口，发起TCP连接请求，变电站巡检机器人收到TCP连接请求后返回允许TCP连接，并给Android平台客户端发送机器人状态数据，Android平台客户端收到机器人状态数据后进行处理并显示；

Android平台客户端判断网络连接情况，如果网络连接不正常，重新发起TCP连接请求；如果网络连接正常，进入等待操作。

所述步骤4中，对变电站巡检机器人车体和云台的控制的具体方法为：

Android平台客户端给变电站巡检机器人发送车体和云台控制报文，变电站巡检机器人收到控制报文后，进行报文解析；

变电站巡检机器人根据报文命令类型进行控制驱动和控制云台操作；

变电站巡检机器人收到驱动模块和云台模块反馈的控制结果后，给Android平台客户端发送驱动状态数据和云台状态数据。

所述步骤4中，对任务进行控制的方法具体为：

(1)获取任务列表：Android平台客户端向变电站PC服务端请求获取任务列表，变电站PC服务端返回任务列表，Android平台客户端根据返回结果更新本地任务列表并显示；

(2)下发任务列表：Android平台客户端向变电站PC服务端请求下发任务列表，变电站PC服务端通过FTP向变电站巡检机器人发送巡检任务配置文件；

变电站巡检机器人返回下发结果，变电站PC服务端根据返回结果判断下发是否成功，如果下发成功，给Android平台客户端返回下发成功；如果下发失败，重新通过FTP下发任务配置文件，重试失败设定次数后，给Android平台客户端返回下发失败；

(3)启动任务：Android平台客户端向变电站PC服务端请求启动任务(id＝x)，变电站PC服务端向变电站巡检机器人请求启动任务(id＝x)，变电站巡检机器人将任务(id＝x)的启动结果返回给变电站PC服务端，变电站PC服务端将任务(id＝x)的启动结果返回给Android平台客户端；

(4)停止任务：Android平台客户端向变电站PC服务端请求停止任务，变电站PC服务端向变电站巡检机器人请求停止任务；变电站巡检机器人向变电站PC服务端返回任务停止结果，变电站PC服务端向Android平台客户端返回任务停止结果。

所述步骤(3)的具体方法为：

Android平台客户端向变电站PC服务端请求启动任务(id＝x)，变电站PC服务端通过FTP查询变电站巡检机器人上的任务(id＝x)的版本号，变电站巡检机器人给变电站PC服务端返回任务(id＝x)的版本号；

变电站PC服务端判断版本号是否一致，如果不一致，给Android平台客户端返回任务启动失败；如果版本一致，变电站PC服务端向变电站巡检机器人请求启动任务(id＝x)；

变电站巡检机器人判断任务(id＝x)是否已经加载，如果已经加载启动任务执行，如果没有加载，则加载启动任务执行，将任务(id＝x)的启动结果返回给变电站PC服务端，变电站PC服务端将任务(id＝x)的启动结果返回给Android平台客户端；

最后，Android平台客户端根据变电站PC服务端的反馈显示任务启动结果。

本发明的有益效果是：

1本发明可以使用平板电脑或者手机作为变电站巡检机器人控制终端，也可以使用基于Android平台的其他设备，相对于传统计算机的远程控制，更加便捷，从而提高变电站巡检机器人控制的智能化和便携化水平。

2本发明中的Android平台客户端可以通过无线AP直接与变电站巡检机器人近距离通信，从而使变电站巡检机器人的车体控制和云台控制实时性更高，方便用户对变电站巡检机器人进行近距离控制。

3在变电站巡检机器人用于多个变电站执行巡检任务时，机器人从一个变电站运输到另外一个变电站，本发明提供的任务控制方法可以方便用户直接通过Android平台客户端直接进行巡检任务的下发与执行，从而不用到变电站PC服务端所部署的监控中心办公室中进行巡检任务的下发与执行。

附图说明

图1为本发明的基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统结构图；

图2为本发明的车体和云台控制方法流程图；

图3为本发明的任务控制方法流程图；

其中，1.Android平台客户端，2.变电站PC服务端，3.变电站巡检机器人，4.无线通信模块，5.无线通信模块，101.登录验证模块，102.参数设置模块，103.通信管理模块，104.状态显示模块，105.车体控制模块，106.云台控制模块，107.任务控制模块，201.数据管理模块，202.模型配置模块，203.通信管理模块，204.Web服务模块，205.FTP管理模块，301.通信管理模块，302.报文处理模块，303.驱动模块，304.云台模块，305.任务执行模块。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

应当理解，本专利中的变电站巡检机器人是典型的的机电产品，包括机械部分和控制部分，本专利所涉及重点在于对变电站巡检机器人控制系统进行的改进，对其中涉及到的驱动模块和云台模块，做控制对象，在满足系统可靠性连接的情况下，本领域技术人员应知其连接方式以及具体工作方式，因此，本申请对其做的简要说明，本领域技术人员依据本领域相关知识容易确知。

本发明实施例提供一种基于Android平台的变电站巡检机器人控制系统，如图1所示，包括Android平台客户端1、变电站PC服务端2、变电站巡检机器人3、无线通信模块4、无线通信模块5。

Android平台客户端1安装在Android平板电脑或者手机上，通过无线通信模块4与变电站巡检机器人3通信。Android平台客户端1包括登录验证模块101、参数设置模块102、通信管理模块103、状态显示模块104、车体控制模块105、云台控制模块106、任务控制模块107。

进一步地，登录验证模块101用于Android平台客户端1的使用权限控制，通过登录验证用户身份。

进一步地，参数设置模块102用于设置网络连接中的IP地址和端口号，用于设置机器人的驱动类型，例如：双驱、四驱。

进一步地，通信管理模块103用于管理TCP通信的连接、断开、状态监测，Android平台客户端1作为TCP客户端；用于管理Web Service的请求和返回，Android平台客户端1作为Web Service客户端。

进一步地，状态显示模块104用于显示变电站PC服务端2返回的任务控制结果，用于显示变电站巡检机器人3返回的驱动控制结果、云台控制结果和机器人状态信息。

进一步地，车体控制模块105用于控制变电站巡检机器人3的驱动模块，实现控制机器人车体运动的功能。

进一步地，云台控制模块106用于控制变电站巡检机器人3的云台模块，实现控制机器人云台运动的功能。

进一步地，任务控制模块107包括以下功能：获取巡检任务列表、下发巡检任务列表、启动巡检任务、停止巡检任务。

变电站PC服务端2部署在变电站监控服务器上，通过无线通信模块5与变电站巡检机 器人3通信。变电站PC服务端2包括数据管理模块201、模型配置模块202、通信管理模块203、Web服务模块204、FTP管理模块205。

进一步地，数据管理模块201用于存储变电站设备模型、机器人模型、巡检任务模型、巡检数据，提供数据的添加、删除、修改和查询。

进一步地，模型配置模块202提供变电站设备模型、机器人模型、巡检任务模型的配置，提供机器人模型和巡检任务模型下发给变电站巡检机器人3的功能。

进一步地，通信管理模块203用于管理TCP通信的连接、断开、状态监测，变电站PC服务端2作为TCP客户端；用于管理Web Service的请求和返回，变电站服务端2作为Web Service的服务端。

进一步地，Web服务模块204用于管理Web Service的发布，用于提供Web Service接口。

进一步地，FTP管理模块205用于通过FTP协议管理变电站巡检机器人3中的机器人模型配置文件和巡检任务模型配置文件。变电站PC服务端2作为FTP客户端，变电站巡检机器人3作为FTP服务端。

变电站巡检机器人3包括通信管理模块301、报文处理模块302、驱动模块303、云台模块304、任务执行模块305。

进一步地，通信管理模块301用于管理TCP通信的连接、断开、状态监测，变电站巡检机器人3作为TCP服务端，提供TCP客户端的列表及管理。

进一步地，报文处理模块302用于解析Android平台客户端1和变电站PC服务端2发送控制报文，用于组建并发送给Android平台客户端1和变电站PC服务端2的返回报文。

进一步地，驱动模块303包括驱动控制器和伺服电机，其中双驱采用2台伺服电机，四驱采用4台伺服电机。用于控制变电站巡检机器人3的车体运动

进一步地，云台模块304包括云台控制模块和云台设备，所述云台控制模块采用中国授权专利号ZL200920029359.6所述结构。用于控制变电站巡检机器人3的云台运动。

进一步地，任务执行模块305用于控制变电站巡检机器人3的启动和停止巡检任务，用于根据变电站PC服务端下发巡检任务模型执行巡检任务。

进一步地，无线通信模块4为基于802.11N的无线AP，安装在变电站巡检机器人3，用于提供Android平台客户端1访问。

进一步地，无线通信模块5为2个基于802.11N的无线网桥，1个安装在变电站PC服务端2作为AP模式使用，1个安装在变电站巡检机器人3作为站模式使用。

依据图1所示的较佳实施例的变电站巡检机器人控制系统，本发明提供一种车体和云台 控制方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤1，系统初始化。包括Android平台客户端的初始化和变电站巡检机器人的初始化。Android平台客户端初始化包括读取本地参数，加载显示用户界面。变电站巡检机器人初始化包括启动电源、各工作模块上电、加载本地模型参数、启动各工作模块处理线程、启动定时服务。

步骤2，登录验证。用户需要输入用户名和密码，然后与本地存储的用户名和密码进行匹配，匹配成功可以登录使用Android平台客户端，否则不允许登录使用。

步骤3，参数设置。用户输入需要控制的变电站巡检机器人的IP地址、端口、驱动类型。

步骤4，网络连接。Android平台客户端根据用户输入的IP地址和端口，发起TCP连接请求，变电站巡检机器人收到TCP连接请求后返回允许TCP连接，并给Android平台客户端发送机器人状态数据，Android平台客户端收到机器人状态数据后进行处理并显示。Android平台客户端判断网络连接情况，如果网络连接不正常，重新发起TCP连接请求；如果网络连接正常，进入等待操作。

步骤5，车体控制和云台控制。Android平台客户端给变电站巡检机器人发送车体和云台控制报文，变电站巡检机器人收到控制报文后，进行报文解析。然后变电站巡检机器人根据报文命令类型进行控制驱动和控制云台操作。

步骤6，显示控制结果。变电站巡检机器人收到驱动模块和云台模块反馈的控制结果后，给Android平台客户端发送驱动状态数据和云台状态数据。

依据图1所示的较佳实施例的变电站巡检机器人控制系统，本发明提供一种任务控制方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤1，系统初始化。包括Android平台客户端的初始化、变电站PC服务端、变电站巡检机器人的初始化。Android平台客户端初始化包括读取本地参数，加载显示用户界面。变电站PC服务端的初始化包括加载数据库、加载模型配置、发布Web服务。变电站巡检机器人初始化包括启动电源、各工作模块上电、加载本地模型参数、启动各工作模块处理线程、启动定时服务。

步骤2，登录验证。用户需要输入用户名和密码，然后与本地存储的用户名和密码进行匹配，匹配成功可以登录使用Android平台客户端，否则不允许登录使用。

步骤3，参数设置。用户需要输入变电站PC服务端发布的Web服务的URL，用于访问变电站PC服务端发布的Web Service接口。

步骤4，显示本地任务列表。用户点击任务控制界面后，加载完成用户界面元素后，显 示本地缓存中的任务列表。

步骤5，任务控制。

其中，对于任务控制又可以细分为如下过程：

(1)获取任务列表。Android平台客户端向变电站PC服务端请求获取任务列表，变电站PC服务端返回任务列表，Android平台客户端根据返回结果更新本地任务列表并显示。

(2)下发任务列表。Android平台客户端向变电站PC服务端请求下发任务列表，变电站PC服务端通过FTP向变电站巡检机器人发送巡检任务配置文件。变电站巡检机器人返回下发结果，变电站PC服务端根据返回结果判断下发是否成功，如果下发成功，给Android平台客户端返回下发成功；如果下发失败，重新通过FTP下发任务配置文件，重试失败3次后，给Android平台客户端返回下发失败。

(3)启动任务。Android平台客户端向变电站PC服务端请求启动任务(id＝x)，变电站PC服务端通过FTP查询变电站巡检机器人上的任务(id＝x)的版本号，变电站巡检机器人给变电站PC服务端返回任务(id＝x)的版本号。变电站PC服务端判断版本号是否一致，如果不一致，给Android平台客户端返回任务启动失败；如果版本一致，变电站PC服务端向变电站巡检机器人请求启动任务(id＝x)，变电站巡检机器人判断任务(id＝x)是否已经加载，如果已经加载启动任务执行，如果没有加载然后加载任务执行，将任务(id＝x)的启动结果返回给变电站PC服务端，变电站PC服务端将任务(id＝x)的启动结果返回给Android平台客户端。最后，Android平台客户端根据变电站PC服务端的反馈显示任务启动结果。

(4)停止任务。Android平台客户端向变电站PC服务端请求停止任务，变电站PC服务端向变电站巡检机器人请求停止任务。变电站巡检机器人向变电站PC服务端返回任务停止结果，变电站PC服务端向Android平台客户端返回任务停止结果。

步骤6，等待后续任务控制。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明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发明的保护范围以内。