一种水利泵站自动巡检系统的制作方法

本发明涉及水利泵站，尤其涉及水利泵站的自动巡检系统。

背景技术

江都第四抽水站共安装了至少7台2900zlq30-7.8全调节轴流，配套tl3400-40同步电动机。考虑到随着运行时间的延长，机组出现零件磨损、腐蚀、老化，运行状况变差，振动、摆度变大等机械放障。以往仅靠运行人员的经验通过眼看、耳听、手摸来判断设备故障的方式，存在诸多不确定因素，无法形成量化、标准化的诊断模式。

现有的水利泵群的系统生命周期全过程监控主要依赖于安装各类传感器、安装热成像红外温度监测、漏水传感器等用于设备的健康趋势监测或者是故障监测，但是其需要大量的敷设电力及信号电缆进行传输，安装以及后期维护难度较大，降低了工作效率。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提供了一种方便操作，提高巡检效率和质量的水利泵站自动巡检系统。

本发明的技术方案是：包括移动机器人、主工作站和若干泵站，所述移动机器人包括行走模块、集成模块、信息采集及处理模块、无线ap和若干无线网关，

所述行走模块用于控制移动机器人移动；

所述集成模块包括热成像温度探头、高清视频探头、多普勒测振探头和噪音分析探头；

所述信息采集及处理模块用于采集集成模块和若干泵站的信息，并对数据进行分析；

所述无线ap经局域网路由器与主工作站进行通信；

所述泵站上设有无线振动传感器、无线温度传感器和无线漏水传感器，若干无线网关与无线振动传感器、无线温度传感器、无线漏水传感器一一对应。

所述行走模块包括底盘、伺服电机、伺服电机控制器、导航控制器和激光雷达，所述伺服电机驱动底盘行走，所述底盘的底部四周设有滑轮；

所述行走模块的导航控制步骤为：

首先，根据现场总布置图、人工巡检路线以及3d扫描绘制出现场的总图，巡检线路在坐标系内是坐标点的集合线性数组，整个地图输入进自带的导航控制器内，从该地图内巡检路线的坐标集合输出到驱动伺服电机控制器内，控制伺服电机左右转向，过程中激光雷达实时反馈信号重复确认是否吻合预设路线坐标点，如果偏差路径延时3秒报警，并主动根据反馈信号与实际位置信号对比进行伺服电机控制，以修复路径，使机器人重新回到预设轨道，直到回到了预设点集合内后，延时1秒，报警自动复位。

若巡检路线中遇到障碍时，激光雷达会提前预判，内部即时报警并自动进行避障，驱动伺服电机自动转向，设定行进时间，完成行进时间后，若雷达报警自动复位，伺服电机反方向进行下一个路径循环，过程根据预设速度以及障碍反馈点的以此循环，直到完成整个巡检过程。

还包括触摸屏系统，用于显示实时数据；

所述实时数据包括监测到的温度、噪音数值、多普勒测振数值和传感器数值；通过设置报警阙值，即时报警。

还包括电源模块和若干充电装置，所述电源模块用于对移动机器人供电；

所述电源模块包括电池和充电插头，所述充电插头位于底盘的底部中心；

若干充电装置均布位于移动机器人的巡检路线上，所述巡检路线的地面设有用于放置充电装置的安装槽，所述安装槽的底面铺设有电源线；

所述充电装置包括基座，所述基座的顶面设有容置槽，所述容置槽内设有盖板和一对滑板，所述盖板位于一对滑板的上方，一对滑板之间设有弹簧；

所述盖板上四个定位孔和一开口，所述定位孔与滑轮一一对应，所述开口与充电插头相对应，所述开口的两端铰接设有开门，一对滑板分别位于两两定位孔的正下方，所述开门与滑板一一对应，所述开门的内侧通过拉绳连接同侧的滑板；

所述容置槽的底面设有四个定位槽和一充电插座，所述定位槽与定位孔一一对应，所述充电插座与开口相对应，所述充电插座与电源线相连；

所述底盘的底面设有一对对称设置的开启机构和一对对称设置的气囊，

一对开启机构位于充电插头的两侧，所述开启机构与开门一一对应、用于开启开门，所述底盘的底面设有嵌槽，

所述开启机构包括伸缩杆，所述伸缩杆的头部设有磁铁、尾部铰接在嵌槽内，所述伸缩杆通过拉簧连接嵌槽，所述开门为金属门，所述磁铁用于吸附开门；

所述气囊位于开启机构的外侧，所述气囊用于连接充气机。

所述定位孔内设有一对柔性挡帘。

所述盖板的底面设有滑槽，所述滑板的顶面设有滑轨，所述滑轨位于滑槽内。

本发明包含激光导航底盘总成、无线网关、无线ap、热成像温度探头、高清视频探头、多普勒测振探头和噪音分析探头等，提供了一种在复杂泵站或工厂环境下的自动巡检以及无线信号接收装置，结构简单，扩展性强，可以根据不同复杂环境设置任务和无线数据接收路径，所有信息带时间戳上传的无线ap，根据现场实际情况可以实时，也可以周期性设置，可以应用于各种复杂结构环境中。

同时，通过在泵站上安装无线振动传感器、无线温度传感器和无线漏水传感器，实时采集各关键点的振动数据，能够对水泵机组的运行状态进行有效监测，对机组的振动异常等及早发现预警，分析诊断振动异常机组的故障性质、部位、原因和严重程度,实现以设备运行状态分析和为周期检修提供科学依据。

本发明方便加工，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的原理框图，

图2是导航控制框图，

图3是移动机器人的结构示意图，

图4是盖板的结构示意图，

图5是基座的结构示意图，

图6是盖板和基座的连接结构示意图，

图7是巡检路线上的充电装置的结构示意图，

图8是图3中a处的局部放大图；

图中1是底盘，2是触摸屏，3是滑轮，4是电池，5是噪音分析探头，6是多普勒测振仪，7是高清视频探头，8是热成像探头，9是无线ap，10是充电插头，11是安装槽，12是电源线，13是基座，130是容置槽，14是盖板，141是定位孔，142是开口，143是开门，15是滑板，16是弹簧，17是拉绳，18是定位槽，19是充电插座，20是嵌槽，21是伸缩杆，22是磁铁，23是拉簧，24是气囊，25是柔性挡帘，26是滑轨；

图7中箭头代表盖板向下放置在基座的容置槽内。

具体实施方式

本发明如图1-8所示，包括移动机器人、主工作站和若干泵站，所述移动机器人包括行走模块、集成模块、信息采集及处理模块、无线ap9和若干无线网关，

所述行走模块用于控制移动机器人移动；

所述集成模块包括热成像温度探头8、高清视频探头7、多普勒测振探头6和噪音分析探头5；

所述信息采集及处理模块用于采集集成模块和若干泵站的信息，并对数据进行分析；

所述无线ap经局域网路由器与主工作站进行通信；

所述泵站上设有无线振动传感器、无线温度传感器和无线漏水传感器，若干无线网关与无线振动传感器、无线温度传感器、无线漏水传感器一一对应。

本发明不仅包含的内部功能模块，还能通过机器人身上的网关设备无限制接收外部的无线传感器信号，具有很弹性的扩展性。整个设备全生命周期的健康趋势监测采用无线通用频率方案，系统外部可以增加泵组进出口压力、温度等信息，都可以采用无线方案，方便操作。

所述行走模块包括底盘1、伺服电机、伺服电机控制器、导航控制器和激光雷达，所述伺服电机驱动底盘行走，所述底盘的底部四周设有滑轮3；

所述行走模块的导航控制步骤为：

首先，根据现场总布置图、人工巡检路线以及3d扫描绘制出现场的总图，巡检线路在坐标系内是坐标点的集合线性数组，整个地图输入进自带的导航控制器内，从该地图内巡检路线的坐标集合输出到驱动伺服电机控制器内，控制伺服电机左右转向（此过程中电机速度值为预设0.8m/s），过程中激光雷达实时反馈信号重复确认是否吻合预设路线坐标点（精确度0.1米），如果偏差路径延时3秒报警，并主动根据反馈信号与实际位置信号对比进行伺服电机控制，以修复路径，使机器人重新回到预设轨道，直到回到了预设点集合内后，延时1秒，报警自动复位。

若巡检路线中遇到障碍时，激光雷达会提前预判，内部即时报警并自动右侧或者左侧（根据现场实际情况可以预设）进行避障，驱动伺服电机自动转向45度，行进时间根据三角函数计算，完成行进时间后，如果雷达报警自动复位，伺服电机反方向45度进行下一个路径循环，过程根据预设速度以及障碍反馈点的以此循环。直到完成整个巡检过程。

还包括触摸屏系统，用于显示实时数据；

所述实时数据包括监测到的温度、噪音数值、多普勒测振数值和传感器数值；通过设置报警阙值，即时报警。

通过设置触摸屏2，便于直观观察数据，操作可靠。

移动机器人结构上嵌入win7触摸屏系统，所有巡检过程有自动记录，监测到的温度、传感器数值、噪音数值和多普勒测振数值都设置报警阀值，即时报警，报警点以开关量形式直接通过以太网通讯到主工作站，激活服务器内界面报警点闪烁并激活电脑自带蜂鸣器。

所有模拟量数值同样通过无线wifi传输到局域网内服务器，进行数据记录、分析，通过数据积累分析，提出健康预警，提前维护检修计划（例如：振动传感器速度值连续10天内在同一工况下有上升趋势，给出预警，振动速度值和泵组马达的工作电流进行线性曲线对比，根据数据积累后可以设置曲线畸变量，判断机组健康趋势）。

还包括电源模块和若干充电装置，所述电源模块用于对移动机器人供电；

所述电源模块包括电池4和充电插头10，所述充电插头位于底盘的底部中心；

若干充电装置均布位于移动机器人的巡检路线上，所述巡检路线的地面设有用于放置充电装置的安装槽11，所述安装槽的底面铺设有电源线12；

所述充电装置包括基座13，所述基座的顶面设有容置槽130，所述容置槽内设有盖板14和一对滑板15，所述盖板位于一对滑板的上方，一对滑板之间设有弹簧16；

所述盖板上四个定位孔141和一开口142，所述定位孔与滑轮一一对应，所述开口与充电插头相对应，所述开口的两端铰接设有开门143，一对滑板分别位于两两定位孔的正下方，所述开门与滑板一一对应，所述开门的内侧通过拉绳17连接同侧的滑板；

所述容置槽的底面设有四个定位槽18和一充电插座19，所述定位槽与定位孔一一对应，所述充电插座与开口相对应，所述充电插座与电源线相连；

所述底盘的底面设有一对对称设置的开启机构和一对对称设置的气囊，

一对开启机构位于充电插头的两侧，所述开启机构与开门一一对应、用于开启开门，所述底盘的底面设有嵌槽20，

所述开启机构包括伸缩杆21，所述伸缩杆的头部设有磁铁22、尾部铰接在嵌槽内，所述伸缩杆通过拉簧23连接嵌槽，所述开门为金属门，所述磁铁用于吸附开门；由于伸缩杆铰接，通过拉簧连接时，伸缩杆呈倾斜状态，其朝向开门；

所述气囊24位于开启机构的外侧，所述气囊用于连接充气机。

在工作中，通过设置若干充电装置，便于对移动机器人的电池进行实时可靠充电，节省时间；移动机器人底盘上的滑轮位于四个定位孔内，通过开启机构动作，伸缩杆头部的磁铁吸附开门打开，开门通过拉绳带动相应的滑板向内滑动，此时，一对滑板挤压弹簧；滑轮可进入定位槽内，充电插头进入充电插座内，可靠进行充电动作；

充电结束后，通过充气机对气囊进行充气，将底盘进行顶起，滑轮升起，一对滑板在弹簧的作用下复位，一对滑板通过拉绳同时带动开门闭合，用于封闭充电插座，起到防尘、防水的作用。

充气机设置在底盘上，可设充电的定时操作，充满后，充气机自动开启动作，操作可靠。

所述定位孔内设有一对柔性挡帘25。通过设置柔性挡帘，起到封闭定位孔的作用，使得移动机器人行走可靠。由于柔性挡帘（可以橡胶材质）具有柔性，这样，在滑板移动时，滑轮可靠进入定位孔内。

所述盖板的底面设有滑槽，所述滑板的顶面设有滑轨26，所述滑轨位于滑槽内。使得滑板相对于盖板滑动可靠，方便操作。

本发明中的系统部署在江都水利工程管理处第四抽水站管理所，实时数据与本地数据库交互，数据采样分为历史数据库（频率低）的定时采样和状态采样。数据处理分析模块可调用大数据云平台相关应用，分析数据与大数据平台数据库交互，调用时直接将分析相关页面嵌套江都水利工程管理处第四抽水站管理所本次系统所配服务器的web页面。

在具体应用中，实现如下功能：对水泵机组振动进行在线监测，实时展示数据和波形；对水泵机组进行振动烈度评判和报警；对水泵机组进行事故分析和故障诊断；协助运行管理人员充分了解和掌握机组设备的“健康”状态；帮助运行管理人员掌握不同机组的共性和特性状态,检验维修效果；对水泵机组运行状态持续跟踪,帮助运行管理人员掌握水泵机组服役过程中的振动变化趋势,形成量化、标准化的诊断模式；将计划维修转变为状态维修,节省维修成本,提高机组运行的可靠性和经济性,提升设备管理的现代化水平。