一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统的制作方法

本实用新型涉及电力设备状态监测评价技术领域，具体涉及一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统。

背景技术：

变电站是各级电网的核心枢纽，对站内设备例行巡视，并及时驱逐鸟害是保证变电站内设备安全运行的关键手段。

鸟类排泄、筑巢、飞行、鸟啄等活动可能导致变电站户外高压电气设备缺陷。其中，鸟排泄类缺陷在高压电气设备附近排泄时，鸟粪等排泄物附着于绝缘子上形成沿面闪络。鸟筑巢类缺陷是指在高压电气设备上筑巢时，藤条、树枝、金属丝等鸟巢材料导致导体相（极）间或相（极）对地间的有效绝缘距离减少或短接，并导致放电、跳闸。鸟体短接类缺陷是指鸟类在飞行等活动中，身体使高压电气设备导体相（极）间或相（极）对地间的有效绝缘距离减少，并导致放电、跳闸。鸟啄类缺陷是鸟类啄损复合绝缘子伞裙或护套，造成复合绝缘子损坏或闪络。户外式变电站内的框架式电容，因其多层框架具备良好的隐蔽性及其网门结构提供保护措施，吸引鸟类在春夏繁殖季节内在户外电容器组内筑巢。此类鸟害相较于门型构架、刀闸支架等设备类鸟害更加难以清除。驱鸟刺、二级激光等驱鸟方式在针对户外电容器组内鸟害时显得束手无策，仅能依赖费时费力的人工驱逐鸟害方式，难以胜任保障智能电网安全稳定的需要。

与此同时，国内电网企业在向“装备智能化、运行智慧化”转型升级的背景下，纷纷提出了通过机器人等人工智能手段，缓解结构性缺员压力，提升生产运行质量和设备健康水平。同时，在《中国制造2025》规划中，明确将工业机器人列入大力推动突破发展十大重点领域之一，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。国际机器人联合会统计数据显示，我国机器人市场规模在2012年至2017年的平均增长率（31.1%）高于全球增长率（17%），工业机器人密度也达到了88台/万人。同时，据不完全统计，2018年全球机器人市场规模已达298.2亿美元，2013年～2018年的平均增长率约为15.1%，其中工业机器人市场规模为168.2亿美元，服务机器人为92.5亿美元，特种机器人为37.5亿美元。这些情况说明机器人市场正在茁壮成长。

当前户外变电站均采用无轨式机器人巡视设备。无轨式机器人采用电力驱动，电力充足时可连续工作8至9小时，且变电站内配置有可供机器人充电的专用小室。因此，为了克服上述鸟害问题，丰富户外无轨式巡视机器人的应用功能，有必要研发可搭载驱鸟装置的无轨式机器人系统，支撑实现智能巡视+智能驱鸟的应用管理模式，充分发挥巡视机器人持续工作的技术优势，进而为达到“数据驱动、全景可视、智能决策、高效指挥”的智能化生产监控指挥提出技术支撑。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统，具体技术方案如下：

一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统，包括本地监控后台、机器人充电房、无线通信基站、无轨式机器人、超声波驱鸟装置、转运车辆；

所述本地监控后台部署在变电站主控室内，用于监控、操作无轨式机器人及其搭载的超声波驱鸟装置，归集无轨式机器人的检测数据，并与无轨式机器人、超声波驱鸟装置交互数据和指令；

所述无轨式机器人属于变电站巡视作业领域的特种机器人，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、噪声检测，与本地监控系统交互数据，并用于搭载超声波驱鸟装置；

所述超声波驱鸟装置用于向变电站内的鸟类发射超声波，驱除鸟类以免其在变电站内停留；

所述机器人充电房部署在变电站停车场附近的敞开区域，用于为无轨式机器人充电；

所述无线通信基站部署在变电站主控楼顶，用于无轨式机器人与本地监控后台进行数据交互；

所述转运车辆部署在变电站停车场内，用于搭载巡视机器人在不同变电站之间转移运用；

所述本地监控后台通过无线通信基站分别与无轨式机器人、超声波驱鸟装置连接；所述超声波驱鸟装置固定在无轨式机器人上。

优选地，所述本地监控后台配置有1颗4核e52600v4系列处理器。

优选地，所述无轨式机器人搭配红外热成像传感器、可见光传感器、拾音传感器，最大行驶速度为2.5米每秒；所述红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；所述可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍；所述拾音传感器采用主动式有源数字拾音器，最小灵敏度为-30分贝。

优选地，所述超声波驱鸟装置发出频率范围在12～24千赫兹之间的超声波信号。

优选地，所述无线通信基站使用频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统，包括本地监控后台、无轨式机器人、超声波驱鸟装置、机器人充电房、无线通信基站、转运车辆，通过部署在变电站主控室内的本地监控后台，控制搭载了超声波驱鸟装置、红外热成像传感器、可见光传感器、拾音传感器的无轨式机器人定期或不定期的在巡视站内设备状态、驱逐站内鸟害。充电小室为无轨式机器人提供充电支持、无线通信基站为无轨式机器人提供通信支持。转运车辆搭载变电站巡视特种作业机器人及超声波驱鸟装置在不同变电站之间转移运用，提高其利用效率。本实用新型率先建立了可靠、统一、可发射超声波的电力作业特种机器人系统，实现了站内设备巡视和鸟害驱逐装备的有效集成，破解了隐蔽在户外框架式电容器组等处鸟害隐蔽难以发现、驱逐的难题，显著提高了无轨式机器人的利用效率，降低运行维护人员的劳动强度，适于在电网企业内推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种可发射超声波的电力作业特种机器人系统，包括本地监控后台、机器人充电房、无线通信基站、无轨式机器人、超声波驱鸟装置、转运车辆；

本地监控后台部署在变电站主控室内，数量为1套，用于监控、操作无轨式机器人及其搭载的超声波驱鸟装置，归集无轨式机器人的检测数据，并与无轨式机器人、超声波驱鸟装置交互数据和指令；

无轨式机器人属于变电站巡视作业领域的特种机器人，用于对变电站内的设备进行可见光检测、红外检测、噪声检测，与本地监控系统交互数据，并用于搭载超声波驱鸟装置；

超声波驱鸟装置用于向变电站内的鸟类发射超声波，数量为1套，驱除鸟类以免其在变电站内停留；

机器人充电房部署在变电站停车场附近的敞开区域，数量为1套，用于为无轨式机器人充电；

无线通信基站部署在变电站主控楼顶，数量为1套，用于无轨式机器人与本地监控后台进行数据交互；

转运车辆部署在变电站停车场内，数量为1套，用于搭载巡视机器人在不同变电站之间转移运用；

本地监控后台通过无线通信基站分别与无轨式机器人、超声波驱鸟装置连接；超声波驱鸟装置固定在无轨式机器人上。部署在变电站内的本地监控后台分别与机器人充电房、无线通信基站连接。

本地监控后台配置有1颗4核e52600v4系列处理器，支持超线程，高速缓存不小于10兆字节，原始主频不小于2.8吉赫兹；内存配置为不小于8吉字节的ddr3型内存；硬盘配置为2块1024吉字节的固态电容硬盘。本地监控后台可作为人机交互web应用设备，可远程监视控制无轨式机器人查询和分析巡检的任务、报表、计划及检测数据等，也可以远程监视、控制超声波驱鸟装置驱逐鸟害。

无轨式机器人数量为1台，无轨式机器人满足《变电站机器人巡检系统通用技术条件》（dl/t1610）《变电站机器人巡检技术导则》（dl/t1637-2016）的相关要求，可用于变电站内敞开式电气设备的可见光检测、红外检测、噪声检测。

无轨式机器人可选用s-rb-zx-a100、dl-rc63两类系列中的一种类型机器人，最大行驶速度为2.2米每秒，搭配红外热成像传感器、可见光传感器、温湿度传感器，并由磷酸铁锂电池提供7至9小时的动力。红外热成像传感器采用非制冷焦平面微热型探测器，镜头焦距为18至39毫米，波长范围为8至14.5微米；可见光传感器采用高清摄像机，镜头焦距为4.5至140毫米、30倍光学变倍。无轨式机器人的行走定位误差不大于1.5厘米。拾音传感器采用主动式有源数字拾音器，最小灵敏度为-30分贝。

超声波驱鸟装置可选用tk82、rytec两类系列中的驱鸟装置，发出频率范围在12～24千赫兹之间、声压不小于120分贝、有效覆盖范围半径25米的超声波信号。超声波驱鸟装置基于云台的旋转速度范围是水平3至15度/秒、垂直1至3度/秒，旋转角度范围是水平330度、垂直±45度，防护等级是ip67。频段中每隔0.3千赫兹设置一个阶段频点，共计40个。工作模式分为扫频、定频两类，工作周期为7分钟，过程是扫频1分钟、定频1分钟、间隔3分钟、扫频1分钟、定频1分钟。其中扫频是在频段中单调连续变换阶段频点循环工作，每一频点持续时间5秒钟，定频则是视情况选取一个阶段频点持续1分钟。超声波驱鸟装置数量为1套，并搭载于无轨式机器人顶部。当无轨式机器人在变电站内巡视时，通过无轨式机器人搭载的可见光检测传感器持续扫描、识别站内鸟类活动迹象；当识别发现鸟类正在活动时，同步触发超声波驱鸟装置发射绿色激光束驱逐鸟害。

无线通信基站使用频率为2.4至2.5吉赫兹的无线通信网络。

充电小室采用交流220伏特±20%、50赫兹电源供电，3孔插头，线长1米。

转运工具采用四轮驱动模式，数量为1套，用于搭载变电站巡视特种作业机器人及超声波驱鸟装置在不同变电站之间转移应用。转运车辆采用四轮驱动模式，配置起重380公斤的wl-d系列双臂升降机，货箱形式为栏板式，货箱体积为1.80×1.55×1.05米。

在本实施中，本地监控后台与无线通信基站、无轨式机器人之间的数据交互关系、扩展接口参照执行《变电站机器人巡检系统扩展接口技术规范》（t/cec159）的要求，本地监控后台的功能要求、性能指标参照执行《变电站机器人巡检系统集中监控技术导则》（t/cec160）的要求。本地监控后台、无线通信基站的配置、设置、分区要求参照执行《电力监控系统安全防护管理办法》（q/csg212001）《电力监控系统安全防护技术规范》（q/csg1204009）《220kv～500kv变电站计算机监控系统技术规范》（q/csg1203029）规定。

在具体安装部署过程中，首先，将本地监控后台部署在变电站的中央控制室内，将无线通信基站部署在变电站主控楼顶，数量是在每座变电站内有且仅有一套，可用于归集、存储无轨式机器人采集的数据，并支持操作无轨式机器人。其次，将超声波驱鸟装置搭载至无轨式机器人上，使之按既定的工作计划在变电站之间巡检，同时支持在本地监控后台的操作下驱逐鸟害。再次，将机器人充电房部署在变电站停车场附近的敞开区域，并在无轨式机器人电量不足时，为其提供充电支持。最后，将转运车辆部署在变电站停车场内，并定期或特殊时期（其他变电出现鸟害时）搭载变电站巡视特种作业机器人及超声波驱鸟装置转移应用。

无轨式机器人及其搭载的超声波驱鸟装置的运行模式分为遥控或全自主两种模式，巡视类型分为正常巡检、特殊巡检、故障巡检。无轨式机器人在搭载超声波驱鸟装置后，可根据拾音传感器的鸟类声音识别触发机制（或者人工触发机制），在鸟类目标区域（户外电容器组等变电站内设备区域）活动时，同步触发超声波驱鸟装置发射超声波驱逐鸟害。扫频、定频工作在12～24千赫兹之间的频段中按既定规则交替循环，刺激鸟类神经系统，使鸟类生理紊乱且不易适应，并直至飞离此目标区域。

变电站工作人员按照《110kv及以上变电站运行管理标准》（q/csg211021）等相关要求使用巡视机器人完成巡视设备、跟踪缺陷、应急处置及驱逐鸟害等工作任务。首先，变电站工作人员应用本地监控后台，根据巡检时间、周期、路线、目标、类型（红外、可见光、噪声、激光等）等灵活定制任务，并发送至无轨式机器人执行。其次，无轨式机器人按照接收的任务完成巡检任务。在此期间，工作人员根据巡视结果分析判断设备状态（外观正常、信号指示正常、表计指示在合格范围内、二次元件位置在规定的位置），且识别目标区域内的鸟害、杂草、异物、悬挂物等。再次，在跟踪设备缺陷、确认设备操作情况时，变电站工作人员选择特定设备进行巡检，本地监控后台生成最佳巡检路线，并执行定点巡检任务。在此期间，超声波驱鸟装置根据声音检测、识别鸟害情况，同步触发超声波驱鸟装置发射超声波驱逐鸟害。最后，在应急处置、重大活动或特殊时段保供电等情况下，变电站工作人员还可通过本地监控后台手动控制界面，控制无轨式机器人执行任务。

本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。