用于电缆隧道的智能机器人巡检系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业用移动机器人技术领域，特别一种用于隧道电缆设备安全检测的智能机器人巡检系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电力事业的快速发展，通过地下隧道内的电缆进行电能的供应已经是电力系统输送电能的常规方式，但是电缆在使用过程中，容易出现因过热、电缆自身绝缘老化而造成隧道内火灾，还会出现隧道内积水等现象，这些都会严重影响电缆的正常供电功能，因此实时监测隧道内部质量对于预防隧道安全事故有着重大意义。然而由于隧道内空间狭小，环境恶劣，人工巡检存在较大不安全因素，因此目前供电公司在隧道内部每个二百米的距离安装一套空气质量监测设备，以达到实时监测隧道内空气质量的目的；空气质量监测设备安装完成后，作业人员需要定期去设备安放点读取监测数据，同时检查隧道内部的电缆是否有损坏。这种方法需要安置大量的检测设备，对于监测数据的读取完全依赖人工，劳动强度大而且不能保证信息的实效性；同时，隧道内部的气体环境也不利于工人的身体健康。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的技术问题是提供一种可以在隧道内代替巡检人员完成电缆及气体安全检测的智能机器人巡检系统，在消除人身安全隐患的基础上，提高巡检作业的准确性以及及时性。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0005]用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，包括用于对隧道进行巡检的移动体以及设置在控制中心的远程控制终端，移动体和远程控制终端之间通过通讯装置以及通讯网络相互通信；所述移动体包括壳体以及设置在壳体上的控制装置、运动执行机构、气体检测装置、电缆检测装置、导航定位装置以及电源管理装置；所述导航定位装置实时采集隧道内移动体运动状态以及路况信息并反馈给控制装置，控制装置处理信息后控制运动执行机构动作；气体检测装置和电缆检测装置实时采集隧道环境信息传输给控制装置，并由控制装置将采集到的信息经通讯装置及通讯网络发送给远程控制终端；所述远程控制终端经通讯装置及通讯网络将控制指令发送给控制装置以控制运动执行机构动作。
[0006]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述控制装置包括通过串口连接的一台工控机和一个单片机；所述工控机的输入端连接电缆检测装置的输出端，工控机的输出端经通讯装置以及通讯网络与远程控制终端进行数据传输；所述单片机的输入端分别与气体检测装置和导航定位装置连接，单片机的输出端连接运动执行机构。
[0007]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述运动执行机构包括设置在壳体下方的车轮、驱动车轮行进的直流减速电机以及转速反馈闭环调速装置，直流减速电机的输出轴经联轴器连接车轮；所述转速反馈闭环调速装置包括编码器和全桥驱动模块，编码器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端经全桥电机驱动模块连接直流减速电机。
[0008]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述导航定位装置包括用于检测移动体行进方向并判断移动体前方是否有障碍物的超声波传感器组、用于采集移动体角速度的三轴陀螺仪以及用于识别隧道路口的射频卡识别装置，其中射频卡识别装置包括设置在移动体上的读卡设备和设置在隧道路口处的射频卡；所述超声波传感器组、三轴陀螺仪以及读卡设备的输出端分别与单片机的信号输入端口连接。
[0009]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述气体检测装置包括用于监测空气质量的传感器组以及声光报警器，传感器组的输出端连接单片机的输入端，单片机根据传感器组采集的数据分析当前隧道空气质量是否满足设定标准，若不满足则触发声光报警器。
[0010]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述电缆检测装置包括高清摄像头和红外测温装置，所述高清摄像头和红外测温装置通过支架设置在位于壳体顶部的云台上，高清摄像头经视频卡连接工控机的输入端，红外测温装置直接与工控机连接。
[0011]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述通讯装置包括设置在移动体上的移动体无线WiFi模块、设置在隧道内的电力载波线缆、设置在隧道路口的电力载波通信设备以及设置在隧道出口处的外网接口，其中电力载波通信设备包括与移动体无线WiFi模块匹配的单体WiFi模块和电力载波调制调解器，所述电力载波调制调解器的一端与连接单体WiFi模块、另一端连接电力载波线缆，电力载波线缆与外网接口连接，外网接口通过无线网络与远程控制终端相互通信。
[0012]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述电源管理装置包括电源模块和电压调节装置，所述电源模块经电压调节装置为控制装置、运动执行机构、气体检测装置、电缆检测装置以及导航定位装置供电。
[0013]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述电源管理装置还包括自充电装置，自充电装置包括充电点定位机构和自动插拔充电接头机构，所述充电点定位机构包括设置在充电点地面上的T型导轨和设置在移动体壳体底盘前端用于感知T型导轨的触碰开关，触碰开关的一端接地，另一端接单片机上拉输入引脚；所述自动插拔充电接头机构包括设置移动体上的直线电机，充电接头设置在直线电机的输出端。
[0014]上述用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，所述远程控制终端为安装有与移动体相配套上位机软件的计算机，计算机通过无线网络与隧道出口处的外网接口相互通信。
[0015]由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0016]本发明能够代替巡检人员完成隧道内电缆及气体的安全检测，消除了人为巡检存在的安全隐患。本发明中导航定位装置的设置，能够对移动体在隧道内的位置进行准确定位和修正，提高了巡检作业的准确性；本发明通过设置电力载波有限通讯网络可实现隧道内检测信息的及时传输，有效克服了现有的巡检系统无法在巡检过程中上传数据直到巡检作业完成后才能上传监测数据的弊端，方便作业人员及时采取措施，避免火灾的发生。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构框图；
图2为本发明所述移动体的结构示意图； 图3为图2的侧视图；
图4为本发明的通讯网络架构；
图5为本发明作业流程图；
图6为本发明中移动体位置偏差示意图；
图7为本发明移动体中环境信息采集电路框图；
图8为本发明所述导轨的俯视图；
图9为本发明所述触碰开关的安装位置；
图10为本发明所述触碰开关与导轨的空间位置示意图。
[0018]其中:1.高清摄像头，2.红外测温装置，3.WIFI天线，4.气体传感器组，5.超声波传感器组，6.车轮，7.云台，8.读卡设备，9.T型导轨，91.停止位导轨，92.导向导轨，10.触碰开关，11.巡轨开关，12.停止开关。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0020]参见图1，用于电缆隧道的智能机器人巡检系统，包括移动体、远程控制终端以及通讯装置，移动体通过通讯装置以及通讯网络实现与远程控制终端的相互通信。移动体用于对隧道进行巡检，包括对电缆的巡检以及对隧道内空气质量的实时监控。远程控制终端设置在控制中心，用于接收移动体监测的数据，并根据实时监测数据和预设标准控制移动体的作业状态。
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