专利名称：全时段故障检测的变电站巡检机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变电站巡检机器人，具体是一种全时段故障检测的变电站巡检机器人。
背景技术：
随着电力系统自动化和智能化程度的提高，变电站正朝着无人值守方向发展，一些变电站目前已实现了少人或无人值守，随之而来的问题是在缺少了现场人员巡视的情况下，由于现场环境的复杂性，一些设备问题有时不能被及时识别和处理，这样就为变电站安全运行带来了隐患。国家知识产权局公布的专利号ZL2004100M231. 2，名称为“电站设备智能自主巡检机器人”的专利中提出了一种采用机器人自动巡检变电站中变配电设备运行状况的技术方案，该方案利用可见光和红外对电力设备故障进行检测，在实际使用中该技术方案中红外检测部分仍存在以下问题，主要表现在1.红外检测易受环境中红外辐射尤其是太阳辐射影响，因此红外检测一般不能在白天进行，这样就造成一些设备故障不能被及时检测和发现；2.在劣质绝缘子检测过程中，当劣质绝缘子故障电阻在5 10兆欧时区段时，其温升与正常绝缘子相差很小，使它们的热图图像完全相同而无法识别，造成红外检测的“盲区”；3.红外检测通常检测设备的后期故障，无法对设备的初期故障做出预警。电力设备缺陷往往伴随着电晕或放电现象的出现，设备周围空气受激发后将向外辐射出紫外光，设备缺陷越严重，紫外光越强烈，因此检测设备周边紫外光的可以发现红外检测无法发现设备缺陷，从而克服以上问题。由于地球上空的臭氧层吸收以及大气中灰尘和微粒的散射和吸收作用，进入大气层的太阳光中的220 280nm这个波段紫外光含量很少，几乎为零，所以在该波段，目标的紫外辐射强于太阳光的辐射，目标就很容易被显现出来，这也为在太阳辐射环境中进行紫外检测提供了有利条件。紫外检测主要通过检测电晕区域的大小来检测电力设备是否存在问题。如果电力设备存在电晕现象，由于电晕区域在220 ^Onm区域的辐射强度大于太阳光，所以在采集的紫外图像上电晕区域的亮度一定远大于其它区域，这样便可通过分析紫外图像上的亮度区域来判断电力线路上的设备是否存在放电现象，因此紫外检测对检测有电晕的电力设备缺陷非常有效。有统计表明，在电力设备的检测中，通过紫外检测发现的问题占了总问题数的50%，而红外和可见光则各占和22%，可见紫外检测在电力检测中已起到非常重要的作用。可见光检测、红外检测和紫外检测是目前常用的电力设备检测手段，可见光检测负责发现设备表面的一些缺陷，如导线断骨、附着异物、缺损等；红外检测主要通过检测设备温度变化识别相关设备的缺陷；紫外检测主要是通过检测电晕区域的大小来检测电力设备是否存在问题。由于这三种检测手段的工作原理和特点各不相同，通过检测手段相互配合，其得到的结果可以相互印证，可提高设备缺陷定位的准确性。目前从已公开的资料看，在变电站巡检机器人上还未有这方面的应用。 发明内容本实用新型目的是提供一种全时段故障检测的变电站巡检机器人，其同时结合可见光、红外和紫外检测的优势，可全天任何时段执行设备检测任务，及时可靠检测设备缺陷。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是全时段故障检测的变电站巡检机器人，包括检测单元，检测单元通过网络通信单元与机器人监控计算机相连，所述的检测单元包括红外检测单元和紫外检测单元；红外检测单元包含红外视频服务器和红外检测装置，红外检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过红外视频服务器接入网络通信单元，红外检测装置与机器人监控计算机的其它数据交换可经由红外视频服务器传送或者直接通过网络通信单元完成；紫外检测单元包含紫外视频服务器和紫外检测装置，紫外检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过紫外视频服务器接入网络通信单元，紫外检测装置与机器人监控计算机的其它数据交换可经由紫外视频服务器传送或者直接通过网络通信单元完成。所述的检测单元还包括可见光检测单元，可见光检测单元包含可见光视频服务器和可见光检测装置，可见光检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过可见光视频服务器接入网络通信单元，从机器人监控计算机下发的控制指令经网络通信单元通过可见光视频服务器传送至可见光检测装置。上述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，还包括控制各检测单元中检测装置位置的云台控制单元，控制机器人运行及运行路线的导航驱动单元，连接云台控制单元、导航驱动单元与网络通信单元的机器人控制计算机，以及为各单元供电的供电单元。所述的云台控制单元包含安装有检测单元中检测装置的云台和控制云台姿态的云台控制装置，云台控制装置控制云台姿态，从而使固定安装于其上的可见光、红外和紫外检测装置对准待检测电力设备。所述的导航驱动单元包含左右轮伺服电机、电机驱动器和导航控制装置，其用以控制机器人按预定路线运行和停靠。所述的供电单元包含电源管理装置、自动充电装置和充电电池，主要负责机器人电源管理、对电池充电及对各个设备或装置供电。本实用新型与现有技术比较，其优点和有益效果是1、紫外检测不存在类似红外检测的“盲区”，可准确检测到缺陷设备附近产生的异常电晕，通过读取紫外光子数可以判断其严重程度，放电位置也可以正确定位；2、紫外检测不受太阳辐射干扰，巡检机器人可在白天对变电站设备进行巡检，与可见光和/或红外检测配合，可以全天任何时间段对设备进行检测，提高了设备缺陷检测的及时性；3、由于紫外检测能够定量地得到设备周边放电产生的紫外光字数，因此可对设备缺陷前期进行预警；4、通过在巡检机器人变配电设备检测单元中结合紫外、红外、可见光检测的优势， 可提高设备缺陷检测的效率，准确可靠的对设备缺陷进行定位。
图1为本实用新型的机器人功能单元示意图；图中1、可见光视频服务器，2、可见光检测装置，3、红外视频服务器，4、红外检测装置，5、紫外视频服务器，6、紫外检测装置，7、云台，8、云台控制装置，9、导航控制装置，10、 电机驱动器，11、左右轮伺服电机，12、机器人控制计算机，13、电源管理装置，14，充电电池， 15、自动充电装置，16、网络集线器，17、机器人无线网桥，18、机器人监控计算机无线网桥， 19、机器人监控计算机。
具体实施方式
全时段故障检测的变电站巡检机器人，包括检测单元，检测单元通过网络通信单元与机器人监控计算机19相连，所述的检测单元包括红外检测单元和紫外检测单元，或者所述的检测单元包括红外检测单元、紫外检测单元和可见光检测单元。网络通信单元包含网络集线器16和机器人无线网桥17，一方面，巡检数据经由机器人无线网桥17以无线通信方式传送至机器人监控计算机无线网桥18，最终送入机器人监控计算机19，另一方面机器人监控计算机19下发的机器人控制指令也通过该信息传送路径反向传送至机器人各设备。红外检测单元包含红外视频服务器3和红外检测装置4，红外检测装置4采集设备图像得到的模拟视频通过红外视频服务器3接入网络集线器16，之后传送至机器人监控计算机19。机器人监控计算机19与红外检测装置4之间的其它数据交换可经由红外视频服务器3传送或者直接通过网络通信单元完成。紫外检测单元包含紫外视频服务器5和紫外检测装置6，紫外检测装置6采集设备图像得到的模拟视频通过紫外视频服务器5接入网络集线器16，之后传送至机器人监控计算机19。机器人监控计算机19与紫外检测装置6之间的其它数据交换可经由紫外视频服务器5或者直接通过网络通信单元完成。可见光检测单元包含可见光视频服务器1和可见光检测装置2，可见光检测装置2 采集设备图像得到的模拟视频通过可见光视频服务器1接入网络集线器16，之后传送至机器人监控计算机19。机器人监控计算机19下发的控制指令，通过可见光视频服务器1传送至可见光检测装置2。变电站巡检机器人含有可见光检测、红外检测和紫外检测装置或含有红外检测和紫外检测装置，其中紫外检测装置采集设备周边电晕所激发的紫外光，并根据紫外光的范围的大小判定设备工作是否正常。需要说明的是，由于紫外检测装模拟视频输出一般是将紫外检测结果叠加至可见光图像，如果紫外检测装置具有可见光视频单独输出功能，其在本机器人中可完全替代可见光检测装置。上述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，还包括控制各检测单元中检测装置位置的云台控制单元，控制机器人运行及运行路线的导航驱动单元，连接云台控制单元、导航驱动单元与网络通信单元的机器人控制计算机，以及为各单元供电的供电单元。机器人控制计算机12负责监控机器人上云台控制单元、导航驱动单元和供电单元工作，连接云台控制装置8、导航控制装置9和电源管理装置13。机器人控制计算机12 将监控得到的相关数据通过网络单元传送至机器人监控计算机19。[0032]云台控制单元包含云台7和云台控制装置8，云台控制装置8控制云台7的姿态， 从而使固定安装与云台7上的可见光检测装置2、红外检测装置4和紫外检测装置6对准带检测电力设备。导航控制单元包含导航控制装置9、电机驱动器10和左右轮伺服电机11，导航控制装置9控制机器人沿预定路线运行，其控制指令经电机驱动器10进行功率放大后驱动左右轮伺服电机11运行。供电单元包含电源管理装置13、充电电池14和自动充电装置15，由电源管理模块 13负责分配电池电源给机器人上各个设备或装置供电，并控制自动充电装置15为充电电池14充电，另外，在自动充电装置15工作时，电源管理模块13将自动切换至外部电源为机器人供电。可见光、红外和紫外检测装置将其采集到的模拟视频数据传送至各自视频服务器，之后直接传送至网络通信单元；网络通信单元包含网络集线器16和机器人无线网桥 17，其中网络集线器16负责连接各单元传送的网络数据，而机器人无线网桥17负责与后方机器人监控计算机19交换数据；为了与外界进行数据交换或接收控制信号，可见光、红外和紫外检测装置分别通过控制线连接其对应视频服务器，同时红外和紫外检测装置也直接与网络集线器16连接；机器人控制计算机12连接云台控制单元、导航驱动单元和供电单元，以控制各单元内设备工作，获取其状态信息，并通过网络通信单元与后台监控计算机19 进行数据交互。
权利要求1.全时段故障检测的变电站巡检机器人，包括检测单元，检测单元通过网络通信单元与机器人监控计算机相连，其特征是，所述的检测单元包括红外检测单元和紫外检测单元； 红外检测单元包含红外视频服务器和红外检测装置，红外检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过红外视频服务器接入网络通信单元，红外检测装置与机器人监控计算机之间的其它数据交换经由红外视频服务器传送或者直接通过网络通信单元完成；紫外检测单元包含紫外视频服务器和紫外检测装置，紫外检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过紫外视频服务器接入网络通信单元，紫外检测装置与机器人监控计算机之间的其它数据交换经由紫外视频服务器传送或者直接通过网络通信单元完成。
2.根据权利要求1所述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，其特征是，所述的检测单元还包括可见光检测单元，可见光检测单元包含可见光视频服务器和可见光检测装置，可见光检测装置采集设备图像得到的模拟视频通过可见光视频服务器接入网络通信单元，从机器人监控计算机下发的控制指令经网络通信单元通过可见光视频服务器传送至可见光检测装置。
3.根据权利要求1所述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，其特征是，还包括控制各检测单元中检测装置位置的云台控制单元，控制机器人运行及运行路线的导航驱动单元，连接云台控制单元、导航驱动单元与网络通信单元的机器人控制计算机，以及为各单元供电的供电单元。
4.根据权利要求3所述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，其特征是，所述的云台控制单元包含安装有检测单元中检测装置的云台和控制云台姿态的云台控制装置。
5.根据权利要求3所述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，其特征是，所述的导航驱动单元包含左右轮伺服电机、电机驱动器和导航控制装置。
6.根据权利要求3所述的全时段故障检测的变电站巡检机器人，其特征是，所述的供电单元包含电源管理装置、自动充电装置和充电电池。
专利摘要本实用新型涉及一种全时段故障检测的变电站巡检机器人，包括检测单元，检测单元通过网络通信单元与机器人监控计算机相连，所述的检测单元包括红外检测单元和紫外检测单元；红外检测单元包含红外视频服务器和红外检测装置，紫外检测单元包含紫外视频服务器和紫外检测装置。紫外检测不存在类似红外检测的“盲区”，可准确检测到缺陷设备附近产生的异常电晕，通过读取紫外光子数可以判断其严重程度，放电位置也可以正确定位；紫外检测不受太阳辐射干扰，巡检机器人可在白天对变电站设备进行巡检，与可见光和/或红外检测配合，可以全天任何时间段对设备进行检测，提高了设备缺陷检测的及时性。
文档编号G05B19/418GK202177817SQ20112027466
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月30日 优先权日2011年7月30日
发明者孙勇, 王滨海, 肖鹏, 陈西广, 韩磊 申请人:山东鲁能智能技术有限公司