一种基于环形轨道的智能巡检系统的制作方法

本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种基于环形轨道的智能巡检系统。

背景技术：

在水电行业日常巡检中，需要每天进行巡回检查，目前巡回检查多使用巡检仪器进行。巡检人员将设备巡检仪与网络连接，根据预设的巡检路线上设备的监测信息进行现场巡检，采集巡检监测点参数数据。巡检结束后，巡检操作人员将的采集巡检监测点参数数据上传到生产管理系统，由生产管理系统来处理上传的数据。但是，由于监测点一般采用工业相机来进行监测，或者有些地方由于巡检人员不能到位，导致某些监测点无法获取监测数据，形成监控死角；因此，需要一种能对巡检路线上的监测点进行全方位巡检的装置。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题是提供一种基于环形轨道的智能巡检系统；该机器人能对巡检路线上的监测点进行全方位巡检。

(二)技术方案

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的基于环形轨道的智能巡检系统，包括安装支架、环形轨道和巡检机器人；所述安装支架设置于水轮机室内壁上；所述环形轨道设置于安装支架上；所述巡检机器人设置于环形轨道上。

进一步，还包括传输电缆和中心综合管理平台；所述传输电缆设置环形轨道上；用于为巡检机器人提供电能；同时为巡检机器人与中心综合管理平台之间提供通讯通道。

进一步，所述环形轨道内设置碳钢齿条，所述碳钢齿条与巡检机器人的齿轮啮合连接，以适于巡检机器人沿环形轨道移动。

进一步，所述环形轨道上设置轨道机、升降机构和球机；

所述轨道机与环形轨道连接；所述升降机构一端与轨道机连接；所述升降机构的另一端设置用于拍摄巡检机器人运行状态的球机。

进一步，所述环形轨道为圆形导轨。

进一步，所述水轮机室与环形轨道之间还设置有不锈钢护栏。

进一步，所述巡检机器人上设置有轨道控制模块、电机驱动模块、传动机构和承载板；

所述轨道控制模块用于接收控制中心发送的控制命令并驱动电机驱动模块；所述电机驱动模块与传动机构连接；所述承载板上一端与传动机构连接，另一端与碳钢齿条连接。

(三)有益效果

与现有技术和产品相比，本发明有如下优点：

本实用新型提供的基于圆形轨道的智能巡检机器人，巡检机器人设置于环形轨道上，提高了设备巡检的准确性和可靠性、减轻了运行维护人员的工作强度，降低了巡检的管理成本；该机器人能对巡检路线上的监测点进行全方位巡检，避免了监控死角；并实现24小时不间断巡检，同时减少了人的日常巡检频次，大大减少日常巡检的人工工作量，同时提高了发现设备故障的机率，降低了因人为巡检不到位或设备故障导致的设备非停带来的影响。

在环形轨道上设置有通讯轨道总成，采用交流电力电缆通信共载(载波)技术使得巡检机器人和中心综合管理平台之间供电传输控制一体化；具有介质容错性、宽容性和可靠性等特点。

附图说明

图1为智能巡检机器人系统结构图。

图2a为智能巡检机器人原理图。

图2b为轨道机连接示意图。

图3为水轮机层智能巡检机器人安装示意图。

图4为水轮机层智能巡检机器人安装立体图。

图中，1为安装支架、2为环形轨道、3为巡检机器人、4为水轮机室、5为不锈钢护栏；31为轨道机、32为升降机构、33为球机。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图所示，本实施例提供一种基于环形轨道的智能巡检系统，包括安装支架1、环形轨道2和巡检机器人3；

所述水轮机室4与环形轨道之间还设置有不锈钢护栏5。

所述环形轨道上设置轨道机31、升降机构32和球机33；

所述巡检机器人上设置有轨道控制模块、电机驱动模块、传动机构和承载板；

所述安装支架设置于水轮机室内壁上；所述环形轨道设置于安装支架上；所述巡检机器人设置于环形轨道上。

本实施例提供的轨道机31、升降机构32和球机33也可以设置于环形轨道上的巡检机器人上，以巡检机器人作为载体，在环形轨道上运行从而实现对水轮机室的环境信息以及巡检机器人的工作状态信息实时监控和采集，并传输获取的数据信息到中心综合管理平台进行分析处理。

本实施例提供安装支架沿水平方向设置于水轮机室的内壁上，环形轨道沿水平方向设置于安装支架之上，巡检机器人套设于环形轨道上，并可沿环形轨道运动，在巡检机器人上可设置相关的数据采集设备，然后巡检机器人将数据采集设备采集的数据信息通过电力电缆通信共载技术传输数据，从而实现与接收数据的中心综合管理平台之间通讯传输，同时为相关设备和巡检机器人供电。

所述环形轨道内设置碳钢齿条，所述碳钢齿条与巡检机器人连接，

所述轨道机与环形轨道连接；所述升降机构一端与轨道机连接；所述球机设置于升降机构的另一端。

所述环形轨道为O形导轨。

所述环形轨道上设置有通讯轨道总成，所述通讯轨道总成用于将巡检机器人获取的数据传输到中心综合管理平台。

所述轨道控制模块用于接收控制中心发送的控制命令并驱动电机驱动模块；所述电机驱动模块与传动机构连接；所述承载板上一端与传动机构连接，另一端与碳钢齿条连接。

实施例2

本实施例提供一种基于环形轨道的智能巡检系统，可根据需求对电厂风洞、水机室进行智能巡检，实现对监控范围内的环境情况、设备运行状态、作业人员作业情况等进行实时监视、自动巡视、定点拍照、循环录像、火灾自动报警、自动分析汇总等功能。

本实施例提供的智能巡检系统由中心综合管理平台(后台软件平台)、传输网络(智能巡检机器人及系统平台之间的数据交互)及智能轨道式巡检机器人三大部分组成。

其中，分布于现场的轨道机器人采用现场信息后，通过区域交换机传递于核心交换机上，再有核心交换机通过总线分别中心综合管理平台连接；并在该平台上通过制定相应逻辑策略，实现智能报警输出及自动分析汇总。

在巡检机器人上挂载各类摄像机和各类传感器实现音视频采集、烟雾探测、异物监测、噪音监测、再将数据通过无线传输，其中，通过TCP/IP或RS485来控制摄像机(智能球机)等设备的在线控制。

采用O形导轨避免了直轨巡检机器人存在的巡检死角，同时还使得机器人数量减少。在导轨内安装碳钢齿条，可提高机器人移动定位的精确及稳定性，防止滑动、后溜等现象。

实施例3

本实施例采用通讯轨道总成技术，即基于交流电力电缆通信共载技术，摒除了传统的随行电缆及通讯电缆的使用，不仅更加节省空间，还有效杜绝了线缆被卷入转动构件的风险。

电力载波通讯通过PLC调制解调模块来实现，电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

控制过程中通过正反旋转增量编码器记录实际坐标，控制中心检测实际坐标后和设定坐标对比控制轨道机器人的行走路径，再通过电力载波把相关数据返回至数据中心。在运行轨道上设置基准位置校准点，每次轨道车路过校准点时会对正反转增量编码器实时校准，以消除系统在运行过程中的累计误差。

容错性：支持动态邻居防干扰技术，电力线和无线连接均采用加密算法保障安全，可以稳定传输大流量数据等业务；

宽容性：产品采用通用通讯协议和多种传输方式，可满足于各种类型的监控系统，并提供二次开发支持，能实现不同厂商、不同型号规格的设备或系统间的无缝对接。

可靠性：从元件、部件的选型到具体的实施方案，都考虑到系统可靠性的问题。

本实施例的轨道机采用多重防死机技术最大程度地让机器正常运行，同时也能够避免突然掉电对系统的损坏和遇到一般性软件故障时系统自动重新启动，保证系统工作的可靠性；

本实施例的轨道机包括分别与控制中心连接的水平电机驱动模块和垂直电机驱动模块，控制中心通过通讯模块与轨道通讯总成连接；垂直电机驱动与升降系统连接；水平电机驱动与传动系统连接；升降系统和传动系统均与承载板连接；承载板上可以分别设置摄像机、拾音器、投影仪、音响、射灯和风扇等用电设备。

规范性：支持通过web对设备进行配置管理，支持路由、桥接两种工作模式。支持homeplug AV标准，节能环保满足欧洲最新节能标准(cocv4第二阶段要求)。系统设计均符合国家的规范要求及建设方的管理和使用要求。控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议均遵循国家标准的规定。

可扩展性：系统可扩展性主要体现在两个方面，一个是在系统结构合理并保持一致的情况下，系统的模块化设计可根据实际业务的需要增加或减少系统设备。另外一个是系统功能的可扩展性，在所采集的道路交通基本信息的基础之上，由于设备的接口丰富和功能完善还可以扩展更多处理功能。这样，就可以实现保护客户投资目的。

传输速率：支持802.11n，采用双天线MIMO技术，电力无线速率高达500Mbps，无线速率高达300Mbps，兼容802.11b/g。

传输距离：可达300米

本实施例提供的智能轨道式巡检机器人主要由轨道总成系统、运动控制系统。轨道总成系统主要由运行轨道、通信系统和供电系统组成，实现机器人巡检线路、供电和通讯支撑。运行轨道按巡检路线分为直线轨道和转弯轨道两种，按材料分为玻璃钢轨道和铝合金轨道两种，按结构可分为C型轨道和I型轨道两种。

运动控制系统主要由能源供给系统、网络通信系统以及机器人机械结构等模块组成。实现机器人的运动控制、导航定位、能源管理补给以及状态信息上传等功能，结合基站控制系统，完成机器人的遥控巡视和自动规划巡视等功能。运动控制系统主要由通信模块、控制中心、电源模块、电机驱动、传动系统、传感器定位检测等系统组成。

控制中心采用高性能嵌入式CPU控制，采用ARM构架，全工业化元器件，模块化热插拔设计，实现机器人运行控制逻辑和多元化功能。负责采集导航定位信息的采集处理，根据监控主站控制命令，控制机器人运动，控制检测传感器，进行检测数据的采集和上传，并上传机器人状态信息。运动控制系统包括机器人的车轮、传动机构、驱动电机、运动控制器等设备，实现机器人的行驶运动。包括供电管理、电源管理器、通信组合及分离等模块，为机器人的长期可靠运行提供保障，可以实现能源的分配、管理，提供供电及通信的集成解决方案。

智能轨道式巡检机器人，在出厂时已在控制中心下发机器人最低转速和最高转速，用户可以在最高最低转速和最高转速范围内实现0～64级无极变速。

巡检机器人可实现长距离的往返移动，移动采用进口直流步进电机驱动，启动与停止具有S曲线减速缓冲功能且加减速缓冲时间，实现巡检机器人的启动和停止的运行稳定功能。

智能轨道式巡检机器人接受控制，可以手动控制巡检机器人的左右、上下移动及停止，并能断电保存在行走过程中的位移坐标，形成巡检路线，实现轨道机完全在线受控于指令中心的手动控制模式和定时自动巡检功能。

智能轨道式巡检机器人挂载部分主要由电源部分和通讯部分组成。电源部分为挂载设备提供稳定的可控工作电源，通讯部分提供RJ45接口和RS485接口，负责把挂载设备的数据信息透传回数据中心。

轨道采用铝合金6063-T5材质，采用模具化生产切割保证生产工艺精度。轨道连接安装采用专用的欧标槽条一字连接件和加强连接板连接。

升降系统采用绞剪架形式，具备顶端位置、实时坐标位置、故障报警反馈等功能。具备现场意外断电再来电时首先自检升降系统，当升降系统自检完成并回到最顶端后再反馈指令给水平系统自检，避免了再自检过程中遇到狭窄空间时，升降系统会碰触障碍物的情况。轨道总成系统中设计了高强度的碳钢齿条，具有耐磨损、耐腐蚀的特性，是传动系统的重要组成部分。负责把电机的扭矩传递到轨道车上，提供行走的动力，和有效的防止轨道车滑动、后滞等现象的出现。

通过智能巡检机器人对电厂内重要设备的巡检监视，有效的提高了设备巡检的准确性和可靠性、减轻了运行维护人员的工作强度，降低了巡检的管理成本；智能巡检机器人实现了对对监控范围内的环境情况、设备运行状态、作业人员作业情况等进行实时监视、自动巡视、定点拍照、循环录像、火灾报警联动功能、自动分析汇总等功能；智能巡检系统实现了与电厂工业电视系统、环境监测系统及火灾报警系统的联动，有效的整合了电厂资源，提升了电厂的信息化及智能化水平。

以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。