巡检机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种巡检机器人。

背景技术：

随着电网的不断发展，电网中的各种电力设备也在不断增加，而各种电力设备也需要在指定的时间内进行诊断检查，排除故障，以保证电力设备的安全运行。

现有的电力设备故障排除的方法，需要有电力巡视人员预先对各电力设备进行现场的诊断检查，并进行故障的记录。但是现场中存在有高压电气设备，一旦该高压电气存在故障，并产生电晕放电，将严重影响工作人员的人身安全。并且，若该高压电气设备处于电晕放电故障的早期，工作人员难以使用肉眼进行诊断，将大大降低故障诊断的效率。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供了一种巡检机器人，以有效提高设备故障诊断的效率，保障工作人员人身安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种巡检机器人，用于诊断变电站设备的故障，包括：

图像获取模块，所述图像获取模块用于获取待诊断的变电站设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像；

图像处理模块，所述图像处理模块与所述图像获取模块通信连接，用于从所述图像获取模块接收所述可见光图像、所述紫外线图像以及所述红外热成像图像并进行融合处理，生成三通道状态图像；

故障确定模块，所述故障确定模块与所述图像处理模块通信连接，用于接收所述三通道状态图像，并根据所述三通道状态图像确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型。

优选地，所述故障类型包括设备物理损坏、内部发热以及电晕放电中的至少一种。

优选地，所述图像获取模块，包括：

可见光摄像单元，用于获取所述待诊断设备的所述可见光图像，将所述可见光图像传输至所述图像处理模块，并发送驱动信号至红外热成像单元及紫外成像单元；

所述红外热成像单元，与所述可见光摄像单元电性连接，接收所述驱动信号，并获取所述待诊断设备的所述红外热成像图像，将所述红外热成像图像传输至所述图像处理模块；

所述紫外成像单元，与所述可见光摄像单元电性连接，接收所述驱动信号，并根据预设紫外线波长范围获取所述待诊断设备的所述紫外线图像，将所述紫外线图像传输至所述图像处理模块。

优选地，所述紫外成像单元为日盲型紫外成像单元，用于获取所述待诊断设备产生的紫外光束，并过滤所述紫外光束中的太阳紫外线，生成所述紫外线图像。

优选地，所述故障确定模块，包括：

损坏判断单元，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，根据所述三通道状态图像判断所述待诊断设备是否存在物理损坏，当所述待诊断设备存在物理损坏时，确定所述待诊断设备物理损坏位置；

发热判断单元，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，判断所述三通道状态图像中是否存在超过预设温度值的发热点，当存在超过预设温度值的发热点时，确定所述待诊断设备的发热点位置及相应温度；

放电判断单元，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，判断所述三通道状态图像中是否存在超过预设紫外强度值的放电点，当存在超过预设紫外强度值的放电点时，确定所述待诊断设备的放电点位置及相应放电强度。

优选地，所述的巡检机器人，还包括：

移动底座，用于承载所述巡检机器人并进行移动。

优选地，所述移动底座包括：

两个电动机，设置于所述移动底座前端两侧的水平面上，两传动轴与所述移动底座的两侧边垂直，方向相反并朝外；

两个前轮，各设置于所述两个电动机的传动轴上，由所述两个电动机进行驱动及差速转向；

万向后轮，设置于所述移动底座后端的水平底面上。

优选地，所述移动底座设置有pc104主板控制移动。

优选地，所述的巡检机器人，还包括：

拾音模块，所述拾音模块与所述故障确定模块通信连接，用于采集所述待诊断设备产生的声音，并传输所述声音至所述故障确定模块，判断所述声音是否异常。

优选地，所述的巡检机器人，还包括：

警报模块，所述警报模块与所述故障确定模块通信连接，用于当所述故障确定模块确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型时，生成相应警报。

本发明提供一种巡检机器人，用于诊断变电站设备的故障，包括：图像获取模块，所述图像获取模块用于获取待诊断的变电站设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像；图像处理模块，所述图像处理模块与所述图像获取模块通信连接，用于从所述图像获取模块接收所述可见光图像、所述紫外线图像以及所述红外热成像图像并进行融合处理，生成三通道状态图像；故障确定模块，所述故障确定模块与所述图像处理模块通信连接，用于接收所述三通道状态图像，并根据所述三通道状态图像确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型。本发明的巡检机器人，可以利用三通道状态图像中紫外成像以及红外热像确定待诊断设备的故障，并通过可见光图像确定故障的区域，有效提高设备故障诊断的效率，保障工作人员人身安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。

图1是本发明实施例1提供的一种巡检机器人的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的一种巡检机器人的图像获取模块的结构示意图；

图3是本发明实施例3提供的一种巡检机器人的故障确定模块的结构示意图；

图4是本发明实施例4提供的一种巡检机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1是本发明实施例1提供的一种巡检机器人的结构示意图，该巡检机器人用于诊断变电站设备的故障。

该巡检机器人100包括：

图像获取模块110，所述图像获取模块用于获取待诊断的变电站设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像。

本发明实施例中，待诊断设备也即变电站中的各种设备，包括变压器、高压开关、阻波器以及工作人员难以用肉眼诊断的变电设备，如gis(gis，gasinsulatedswitchgear，气体绝缘金属封闭开关设备)设备等。该图像获取模块110中设置有高灵敏光学传感单元，可以获取待诊断设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像。其中该图像获取模块110可以在到达指定的位置后开启，如到达待诊断设备所在的位置后开启，以便节约巡检机器人100的电源。为了实现在指定位置开启该图像获取模块110，可以在巡检机器人100中设置gps定位模块，通过该gps定位模块实时获取巡检机器人的位置，并检测到达指定位置后开启图像获取模块110。还可以实时开启获取可见光图像的传感单元，并利用可监管图像检测是否存在待诊断设备，在检测到待诊断设备后在开启其它光学传感单元。

上述gps定位模块还可以为巡检机器人提供导航信息，巡检机器人100中设置的单片机系统可以利用该导航信息全自动完成变电站中各待诊断设备的故障检测。其中，上述图像获取模块110获取的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像还可以上传至服务器中。该巡检机器人100中设置有通信模块，该通信模块集成有wifi单元、蓝牙单元以及4g通信单元等，是该巡检机器人100可以通过无线连接互联网，并将图像获取模块110获取的待诊断设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像上传至服务器中，以便变电站工作人员浏览。

本发明实施例中，该巡检机器人100开启该图像获取模块110获取待诊断设备的图像时，可以在同一时间以及角度获取三种图像，也可以按顺序获取在同一角度下获取三种图像，以便进行三种图像的融合。并且，该巡检机器人100还可以进行移动控制获取图像的角度，以获取待诊断设备全方位图像。在获取三种图像后，该图像获取模块110还可以将获取的图像传输至图像处理模块，进行进一步的处理。

图像处理模块120，所述图像处理模块与所述图像获取模块通信连接，用于从所述图像获取模块接收所述可见光图像、所述紫外线图像以及所述红外热成像图像并进行融合处理，生成三通道状态图像。

本发明实施例中，该巡检机器人100中设置有图像处理模块120，该图像处理模块120可以接收上述图像获取模块获取的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像，并进行融合处理。该融合处理，也即将热成像和紫外图像的特征叠加到可见光图像中，以便直观地显示待诊断设备上的物理损伤、发热区域以及放电区域。

本发明实施例中，该图像处理模块120在获取待诊断设备的可见光图像、热成像图像以及紫外线图像后，首先将热成像图像以及紫外线图像转换为与可见光图像一致尺寸的图像，然后可以利用图像处理算法提取热成像图像中的发热区域，该发热区域可以利用红色显示，并可以根据颜色的深浅标识温度的高低，最后将图像的发热区域叠加融合至可见光图像中。同理，该紫外线图像中的放电区域也可以利用图像处理算法提取，并可以利用蓝色显示，颜色深浅标识强度高低，最后叠加融合至可见光图像中。其中，进行叠加融合的三种图像的拍摄角度应该一致，该待诊断设备可以有多个方向的三通道状态图像，以便更好的诊断设备的故障。

本发明实施例中，融合叠加三种图像生成三通道状态图像后，可以将该三通道状态图像发送至故障确定模块130进行待诊断设备进行故障区域以及故障类型的确认。该三通道状态图像还可以通过通信模块上传至服务器中，以便工作人员定期检查，保证巡检机器人100诊断故障的准确性。

故障确定模块130，所述故障确定模块与所述图像处理模块通信连接，用于接收所述三通道状态图像，并根据所述三通道状态图像确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型。

本发明实施例中，该故障确定模块130可以设置在该巡检机器人100上，以便在设备现场快速获得设备故障区域以及故障类型，及时展开维修工作。同时，该故障确定模块130也可以不设置在该巡检机器人100中，并利用无线通信与巡检机器人100连接，接收三通道状态图像进行设备故障的诊断，以有效降低巡检机器人100的用电量，增加续航时间。并且，该故障确定模块130还可以提供远程操控功能，变电站工作人员可以通过该故障确定模块130远程操控巡检机器人100进行图像获取以及故障诊断工作，在一些设备强放电的环境中可以保护工作人员的生命安全。

该巡检机器人100也可以设置有无线网桥，通过无线网桥与该故障确定模块130形成一个局域网，其中，无线网桥满足ieee802.11a标准，无线频段设置在5.8ghz，带宽50mbit/s，以便有效并高度传输图像至该故障确定模块130。

本发明实施例中，该故障确定模块130中可以设置有处理芯片，并利用算法判断三通道状态图像中的故障区域，例如，可以利用算法根据颜色的深度判断发热区域是否存在故障，这里可以设置一个颜色深度值，当颜色超过该值时，便可确定图像区域对应的设备区域有故障，同理，该放电区域也可以通过颜色深浅来进行故障区域的判断。该故障确定模块130中还包括有预先建立的设备图像库，该设备图像库中存储有无物理损伤的设备图片，用于与三通道状态图像进行对比，确定设备物理损伤的具体位置。故障类型包括设备物理损坏、内部发热以及电晕放电。

本发明实施例中，故障确定模块130获取设备的故障类型以及故障区域后还可以生成故障警报，用以提示变电站工作人员设备存在故障，例如，该故障确定模块130还可以连接有声光警报模块，通过发送激活指令启动该声光警报模块利用声音和光提醒工作人员。其中，该声光警报模块可以设置在巡检机器人100中，以提示现场工作人员，还可以设置在远程的故障确定模块130处，以提示后台工作人员。故障确定模块130获取的设备的故障类型以及故障区域还可以上传至服务器中，以便工作人员可以利用服务器的用户终端查看设备的故障类型以及故障区域，从而快速展开维护工作。

实施例2

图2是本发明实施例2提供的一种巡检机器人的图像获取模块的结构示意图。

该图像获取模块200包括：

可见光摄像单元210，用于获取所述待诊断设备的所述可见光图像，将所述可见光图像传输至所述图像处理模块，并发送驱动信号至红外热成像单元及紫外成像单元。

本发明实施例中，图像获取模块200中设置有可见光摄像单元210，该可见光摄像单元210可以为高清摄像头，用于获取设备图像。该可见光摄像单元210在巡检机器人进行工作时可以保持启动，并将获取的图像通过巡检机器人的通信模块发送至机器人的控制端，或后台处理器中，以便工作人员远程操控巡检机器人，并通过图像可以直观辨识变电站设备中存在的变压器漏油、火灾或有移动物体闯入等情况。在到达指定设备后则可获取设备的可见光图像，并发送至图像处理模块。

红外热成像单元220，与所述可见光摄像单元210电性连接，接收所述驱动信号，并获取所述待诊断设备的所述红外热成像图像，将所述红外热成像图像传输至所述图像处理模块。

本发明实施例中，图像获取模块200中还设置有红外热成像单元220，用于获取待诊断设备的热成像图像。其中，该红外热成像单元220在巡检机器人移动过程中可以保持为关闭状态，在巡检机器人到达指定地点后再开启。该红外热成像单元220获取的热成像图像中，可以以红色代表发热区域，并根据颜色的深浅代表温度的高低，颜色越深温度越高。

紫外成像单元230，与所述可见光摄像单元210电性连接，接收所述驱动信号，并根据预设紫外线波长范围获取所述待诊断设备的所述紫外线图像，将所述紫外线图像传输至所述图像处理模块。

本发明实施例中，图像获取模块200中还设置有紫外成像单元230，用户获取待诊断设备的紫外线图像。在变电站中，高压设备由于局部尖端、毛刺或污秽等原因会造成设备局部场强畸变增大，从而对空气产生电离形成电晕或放电，这时空气电离会向外界发射大量紫外线，通过该紫外成像单元230可以获取设备局部电晕放电的紫外图像，通过观察图像中设备局部放电的强度可以推测出故障的程度。

本发明实施例中，该紫外成像单元230还可以根据预设的紫外线波长范围进行获取紫外线图像的工作，该预设紫外线波长范围包括280nm～300nm。其中，该紫外成像单元230为日盲型紫外成像单元，用于获取所述待诊断设备产生的紫外光束，并过滤所述紫外光束中的太阳紫外线，生成所述紫外线图像。紫外线的波长范围是40nm～400nm，太阳光线中也会有紫外线，太阳光线穿过大气层后保留的太阳紫外线为300nm以上，称为日盲区，因此为了克服太阳光线的干扰，使巡检机器人的紫外成像单元230可以在白天正常进行工作，可以利用紫外光束分离器将日盲区紫外线进行过滤。

实施例3

图3是本发明实施例3提供的一种巡检机器人的故障确定模块的结构示意图。

该故障确定模块300包括：

损坏判断单元310，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，根据所述三通道状态图像判断所述待诊断设备是否存在物理损坏，当所述待诊断设备存在物理损坏时，确定所述待诊断设备物理损坏位置。

本发明实施例中，该故障确定模块300中设置有损坏判断单元310，用于判断三通道状态图像中的设备是否存在物理损坏。例如，该损坏判断单元310可以调取预先建立的设备图像库中相应设备的图像来进行对比，判断并确定损坏位置。其中，该预先建立的设备图像库可以存储在该故障确定模块300中，也可以存储在与该故障确定模块300连接的服务器中，在判断物理损坏时调用其中的设备图像。该预先建立的设备图像库中的图像可以由变电站工作人员输入，例如工作人员可以在设备进行投产前进行图像的获取，并存储进该预先建立的设备图像库中。

发热判断单元320，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，判断所述三通道状态图像中是否存在超过预设温度值的发热点，当存在超过预设温度值的发热点时，确定所述待诊断设备的发热点位置及相应温度。

本发明实施例中，该故障确定模块300中还设置有发热判断单元320，该发热判断单元320可以根据三通道状态图像中发热区域的颜色确定发热色故障点位置以及温度。例如，可以该发热判断单元320中利用算法分析三通道状态图像，搜索颜色深度超过预设值的区域，为故障发热区域，并通过其中的可见光图像确定在设备上的具体位置。

放电判断单元330，接收所述图像处理模块传输的所述三通道状态图像，判断所述三通道状态图像中是否存在超过预设紫外强度值的放电点，当存在超过预设紫外强度值的放电点时，确定所述待诊断设备的放电点位置及相应放电强度。

本发明实施例中，故障确定模块该放电判断单元330可以根据三通道状态图像中紫外成像的光点确定设备放电故障区域以及放电强度。例如，可以在该放电判断单元330中利用算法分析三通道状态图像，搜索亮度超过预设亮度的光点，为故障放电点，通过其亮度确定放电强度，并通过其中的可见光图像确定放电点在设备上的具体位置。

实施例4

图4是本发明实施例4提供的一种巡检机器人的结构示意图，该巡检机器人用于诊断变电站设备的故障。

该巡检机器人400包括：

图像获取模块410，所述图像获取模块用于获取待诊断的变电站设备的可见光图像、紫外线图像以及红外热成像图像。

此模块与上述模块110一致，在此不再赘述。

图像处理模块420，所述图像处理模块与所述图像获取模块通信连接，用于从所述图像获取模块接收所述可见光图像、所述紫外线图像以及所述红外热成像图像并进行融合处理，生成三通道状态图像。

此模块与上述模块120一致，在此不再赘述。

故障确定模块430，所述故障确定模块与所述图像处理模块通信连接，用于接收所述三通道状态图像，并根据所述三通道状态图像确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型。

此模块与上述模块130一致，在此不再赘述。

还包括：

移动底座440，用于承载所述巡检机器人并进行移动。

本发明实施例中，该巡检机器人400还包括有承载其移动的移动底座，其中，该移动底座包括两个电动机，设置于所述移动底座前端两侧的水平面上，两传动轴与所述移动底座的两侧边垂直，方向相反并朝外；两个前轮，各设置于所述两个电动机的传动轴上，由所述两个电动机进行驱动及差速转向；万向后轮，设置于所述移动底座后端的水平底面上，该万向后轮可以设置一个，或多个，仅需保持底座平稳即可。并且，该移动底座设置有pc104主板控制移动，该pc104主板可以连接至巡检机器人400的通信模块，并与巡检机器人外部进行通信交互，从而达到远程操控巡检机器人400的目的。例如，该pc104主板可以通过通信模块与远程的故障确定模块430进行通信交互，工作人员亦可通过故障确定模块430与巡检机器人400的pc104主板进行通信，从而控制巡检机器人400移动作业。此外，该pc104主板还可以通过通信模块与服务器进行通信交互，工作人员可以通过服务器的用户终端与pc104主板进行通信，实现巡检机器人400的远程操控。

拾音模块450，所述拾音模块与所述故障确定模块通信连接，用于采集所述待诊断设备产生的声音，并传输所述声音至所述故障确定模块，判断所述声音是否异常。

本发明实施例中，还可以在该巡检机器人400中设置有拾音模块450，用于获取现场中设备发出的声音，以便工作人员可以通过声音判断设备内部存在的故障。其中，该拾音模块450获取的设备声音还可以通过巡检机器人400的通信模块发送至服务器中，以便工作人员通过服务器的用户终端获取该声音并进行设备故障的判断。

警报模块460，所述警报模块与所述故障确定模块通信连接，用于当所述故障确定模块确定所述待诊断的变电站设备的故障区域及故障类型时，生成相应警报。

本发明实施例中，还可以在巡检机器人400中设置有警报模块460，在该巡检机器人400确定待诊断设备存在故障时，可以发出警报。其中，该警报模块上可以设置有蜂鸣器以及闪烁灯，并可以按照故障的类型以及等级等利用蜂鸣器播放不同的警报音，或闪烁不同频率的灯光，以提示现场工作人员，保证工作人员的人身安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。