专利名称：变电站程控巡检机及其程控巡检方法
技术领域：
本发明涉及一种程控巡检机及其程控巡检方法，尤其涉及一种用于无人值班变电 站通过人工遥控和预定路线自动对变电站内一、二次设备巡检的全天候、全视角轨道式程 控巡检机及其程控巡检方法。
背景技术：
目前，国内国家电网和农村电网无人值班变电站将占全部变电站的80%以上。国内外工业机器人在加工制造、仓储运输等行业广泛应用，工作效率和质量非常 高，对生产成本、生产效率和产品合格率带来了革命性的变化。国内中长期发展规划中，服 务机器人和危险作业机器人应用做为重点发展的对象。变电站的高压环境更是急需巡检机 器人。变电站内工况复杂，又是高压高危险环境。人工巡检效率低、成本高、风险大。国 内电力系统目前普遍采用多点视频远程观察的方式进行远程局部观察，如音视频监控、周 界监控、防盗监控。国内有立项研究变电站设备巡视智能移动机器人，但目前仍因各种不足 而没有得到普及和推广应用。目前所存在的变电站自动远程巡检产品和技术多存在以下问 题
变电站地形工况复杂，沿地面行走的轮式小车巡检机一旦导航失败会误入危险区域， 造成事故。携带电池的巡检机需要反复充电工作，不能连续在线运行。采用轮式小车巡检机，在路面上行走。为了保证行走的路线的覆盖，需要巡检路线 平坦、周围设置定位桩。定位精度和稳定性难以保证，车上采用了激光二维扫描传感器，需 要借助周围立体物做测量和定位标识，行走和定位精度难以控制、且不经济；当遇雨雪雾天 气，尤其是有积雪时，定位精度无法保证，并且会致盲，用户不能放心使用；轮式小车还有一 个问题是车载电源问题，小车充电电源的蓄电池本身很重，且有循环充电次数限制，不能连 续免维护工作。轮式小车移动机器人巡视设备部分解决了全线巡视的问题，但是其定位、导航、电 源及驱动单元的效率低、使得设备成本高、维护成本也高。总之，以往的巡检技术和产品、甚至行走机器人监控，都存在可靠性和监控能力的 限制；相关产品和技术均存在安全性低、工作效率低、实用性不高、可靠性低、维护量大和成 本高的问题。
发明内容
发明目的本发明提供一种变电站程控巡检机及其程控巡检方法，其目的是解决 以往的巡检设备作存在的以下技术问题(1)、安全性差、工作效率低；(2)、实用性差、不可 靠；(3)、设备成本和维护成本高。技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的
变电站程控巡检机，其特征在于所述变电站程控巡检机主要包括沿巡检路线布设的
3承载巡检机的轨道、沿轨道布设的供电滑轨、巡检主控机和设置在轨道上并能在轨道上移 动的程控巡检机；所述程控巡检机上设置有检测平台，所述程控巡检机与巡检主控机之间 无线通讯连接。所述检测平台通过伸缩杆设置在程控巡检机上，所述检测平台在伸缩杆的带动下 能做沿铅垂方向的上下伸缩移动、绕铅垂方向的回转运动或绕一水平轴的俯仰运动。检测平台上设置有机载检测设备。轨道为单侧立轨，沿轨道等距布设无线数字定位标签。所述程控巡检机是通过取电刷与供电滑轨连接取电；所述程控巡检机通过行走驱 动轮和支撑轮设置在轨道上，所述程控巡检机上还设置有位于轨道的两侧并约束程控巡检 机与轨道间的位置偏差足够小的导向轮。利用如上所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于所述方法具体 步骤如下
a、程控巡检机内安装有机载控制计算机，巡检主控机内安装有巡检主控计算机；巡检 主控机接受巡检主控机设置的巡检任务；
b、根据“a”步骤中所设置的巡检任务，程控巡检机自动调整程控巡检机的位置，使程控 巡检机在轨道上移动，使其到达指定巡检位置；
C、到达指定巡检位置后，程控巡检机控制伸缩杆来调整机载检测设备的工作姿态，并 调整机载检测设备的工作参数进行检测；
d、读取巡检结果数据，并将数据上传到巡检主控机的数据库中存储。所述巡检方法可以采用人工遥控巡检和自主运行的程控巡检。所述“a”步骤中的巡检任务包括巡检项目和巡检周期，每个巡检项目包括各自的 机载检测设备工作姿态和工作参数，各自的程控巡检机位置和姿态参数，各自的巡检结果 数据。所述的巡检结果数据包括带有日期、时间、巡检项目号、数据类型、数据大小和数 据有效标识信息的视频、图片、量值和状态信息，这些巡检结果数据被采集和上传到巡检主 控机的数据库中被随时查询。在每个程控巡检周期，按照巡检任务列表进行逐个项目的巡检，按照顺序相应的 改变程控巡检机的位置，姿态，再调整机载检测设备的工作姿态和工作参数，然后相应的读 取机载检测设备的检测结果数据，将巡检结果数据用预定的固定格式传送给巡检主控机。优点及效果本发明提供一种变电站程控巡检机及其程控巡检方法，所述变电站 程控巡检机主要包括沿巡检路线布设的承载巡检机的轨道、沿轨道布设的供电滑轨、设置 在轨道上并能在轨道上移动的程控巡检机和巡检主控机；所述程控巡检机上设置有检测平 台，所述程控巡检机与巡检主控机之间无线通讯连接。本发明针对上述现有技术存在的问题而提供一种适合在无人值班变电站或开闭 所、开关站加装的无人值班变电站巡检机设备。这是一种轨道式自行走的移动设备，程控巡 检机上携带机载检测设备，可以沿轨检测电站中的相关设备。轨道为地面轨道或空中挂轨， 同时提供沿轨电力通道即供电滑轨。在巡检路线上设有若干检测点，程控巡检机运行到各 检测点停止行走，以机载检测设备进行检测作业。该设备可以在轨道上前进和倒退，以实现 往复观察。机载检测设备的检测平台具有三种运动能力沿铅垂方向在一定范围内上下移动、绕铅垂方向的回转运动、绕一水平轴的俯仰运动。在变电站的室内和外场安装巡检轨 道，程控巡检机在轨道上自动行走巡检。巡检机为全天候运行、精确定位、全视角设计，按照 人工巡检的路线和内容设计任务，对站内一、二次设备巡检。巡检分人工“遥检”和自动巡 检两种模式。本发明的有益效果是
1、轨道行走，滑轨供电为提供了精确定位和在线连续运行的条件，使变电站自动巡检 成为可能。轨道还限制了巡检机人不会出现“溜号”问题，在无人变电站可以放心使用。2、全天候密免维护高可靠设计，免维护，寿命长，保证了在线自动运行的可靠性。3、巡检机的升降机构保证机器人能够模拟巡检员的全部视角，可实现“仿生”巡 检。4、程控巡检机通过编排增减巡检项目自动巡检，及巡检结果分类查询，保证了设 备能够按照人工巡检的思路对变电站被关注的设备及其特征进行周期性巡检，以便及时发 现和解决问题，提高巡检效率和质量。
图1为本发明程控巡检机结构示意图； 图2为本发明程控巡检方法的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不因具体的实施例限制本发明。如图1所示，本发明提供一种变电站程控巡检机，所述变电站程控巡检机主要包 括沿巡检路线布设的承载巡检机的轨道1、沿轨道布设的供电滑轨10、巡检主控机11和设 置在轨道上并能在轨道上移动的程控巡检机5，程控巡检机5在轨道上精确定位；所述程控 巡检机5上设置有检测平台3，所述程控巡检机5与巡检主控机11之间无线通讯连接。程 控巡检机5在轨道上往复观察和检测变电站中的相关设备，具有按照编排的巡检任务自动 巡检和人工遥控巡检双运行模式。巡检主控机11以无线方式与程控巡检机5通讯，可控制 程控巡检机5按照编排的巡检任务自动巡检和人工遥控巡检。程控巡检机5装有机载控制 计算机，巡检主控机11装有巡检主控计算机，巡检主控计算机具有人机基面和数据库，操 作人员通过巡检主控计算机控制程控巡检机做人工遥控巡检或为程控巡检机设置巡检项 目，编排程控巡检任务，程控巡检机按照编排的程控巡检任务自主运行巡检，并把巡检结果 数据发送给巡检主控机，操作人员通过巡检主控计算机查询巡检结果数据。所述检测平台3通过伸缩杆设置在程控巡检机5上，所述检测平台3在伸缩杆的 带动下能做沿铅垂方向的上下伸缩移动、绕铅垂方向的回转运动或绕一水平轴的俯仰运 动。检测平台3上设置有机载检测设备4。伸缩杆能带动携带机载检测设备4的检测平台 3上下伸缩，精确定位并程控运行。轨道1为单侧立轨，沿轨道1等距布设无线数字定位标签。所述轨道可以设计成 围栏式样，高度也和普通变电站内围栏高度接近。所述程控巡检机5是通过取电刷8与供电滑轨10连接取电；所述程控巡检机5通 过行走驱动轮2和支撑轮6设置在轨道1上，所述程控巡检机上还设置有位于轨道1的两 侧并约束程控巡检机与轨道间的位置偏差足够小的导向轮7。所述程控巡检机5，是通过取电刷8在供电滑轨上取电工作，其拖动电机驱动程控巡检机行走驱动轮2在轨道上往复行走，程控巡检机通过支撑轮6和行走驱动轮支撑位置， 并导向轮7约束程控巡检机5与轨道1间的位置偏差足够小，程控巡检机5带有惯性冲击 缓冲控制，程控巡检机5带有光学码盘并利用无线数字定位标签准确定位，光栅尺精确定 位的上下伸缩机构也就是伸缩杆带动检测平台使携带的机载检测设备4对准检测的对象 实现图像和声、光、电磁、振动、气体等检测量的检测。利用变电站程控巡检机的程控巡检方法，所述方法具体步骤如下
a、在程控巡检机(5)内安装机载控制计算机，在巡检主控机(11)内安装巡检主控计算 机，使巡检主控机(11)接受巡检主控机(11)设置的巡检任务；
b、根据“a”步骤中所设置的巡检任务，程控巡检机(5)自动调整程控巡检机的位置，使 程控巡检机在轨道(1)上移动，使其到达指定巡检位置；
c、到达指定巡检位置后，程控巡检机(5)控制伸缩杆来调整机载检测设备(4)的工作 姿态，并调整机载检测设备(4)的工作参数进行检测；
d、读取巡检结果数据，并将数据上传到巡检主控机(11)的数据库中存储。所述程控巡检方法可以采用人工遥控巡检和自主运行的程控巡检。人工遥控巡检 和编排巡检项目的方法是，通过人机界面在巡检主控机上调整程控巡检机的位置，姿态，调 整机载检测设备的工作姿态和工作参数，读取巡检结果数据，进行人工遥控巡检，根据需要 将该巡检项目定义为程控巡检项目，编排到巡检主控机的巡检项目列表中，根据需要修改 程控巡检任务的周期和删除修改巡检项目列表中的项目；自主运行的程控巡检任务的实现 方法为，在每个程控巡检周期，按照巡检项目列表进行逐个项目的巡检，首先按照顺序改变 程控巡检机的位置，姿态，再调整机载检测设备的工作姿态和工作参数，然后读取机载检测 设备的检测结果数据，将巡检结果数据用预定的固定格式传送给巡检主控机，巡检主机将 每个巡检结果数据存入数据库。所述“a”步骤中的巡检任务包括巡检项目和巡检周期，每个巡检项目包括各自的 机载检测设备工作姿态和工作参数，各自的程控巡检机位置和姿态参数，各自的巡检结果 数据。所述的巡检结果数据包括带有日期、时间、巡检项目号、数据类型、数据大小和数 据有效标识信息的视频、图片、量值和状态信息，这些巡检结果数据被采集和上传到巡检主 机的的数据库中被随时查询，采集过程通过程控巡检机完成，上传过程通过无线通讯传输 给巡检主机的数据库中。巡检任务的周期设定好以后，程控巡检机根据程控巡检任务，在每个程控巡检周 期，按照巡检项目列表进行逐个项目的巡检，按照顺序相应的改变程控巡检机的位置，姿 态，再调整机载检测设备的工作姿态和工作参数，然后相应的读取机载检测设备的检测结 果数据，将巡检结果数据用预定的固定格式传送给巡检主控机，巡检主机将每个巡检结果 数据存入数据库，为进一步判断和发现检测到的问题，提供在线数据。如图2所示，本发明程控巡检方法的流程图，首先进行人工遥控巡检，对人工巡检 关注的巡检点作为编排程控巡检的巡检项目。确定某个项目前，人工检测该点的检测信息， 设定好程控巡检机的位置姿态然后调整程控巡检机位置姿态，为每个巡检项目设定各自的 机载检测设备工作姿态和工作参数以及各自的程控巡检机位置和姿态参数，以便取得各自 的巡检结果数据。程控巡检任务通过设置由多个预定义的巡检项目来定义。操作人员通过
6人机界面在巡检主控机上调整程控巡检机的位置，姿态，调整机载检测设备的工作姿态和 工作参数，读取机载检测设备检测结果数据，进行人工遥控巡检，根据需要将该巡检项目定 义为程控巡检项目，编排到巡检主控机的巡检项目列表数据库中，根据需要修改程控巡检 任务的周期和删除修改巡检项目列表中的项目。 本发明采用轨道供电方式，保证设备随时处于可用状态，定位准确，具有高低温和 雨、雪、冰、霜、虫防护的功能，巡检效率高，不要求巡检路面，不会失控闯入非安全区域，适 合变电站占地面积大、设备、沟道布置复杂的户外场地环境连续巡检。
权利要求
1.变电站程控巡检机，其特征在于所述变电站程控巡检机主要包括沿巡检路线布设 的承载巡检机的轨道(1)、沿轨道布设的供电滑轨(10)、巡检主控机(11)和设置在轨道上 并能在轨道上移动的程控巡检机(5)；所述程控巡检机(5)上设置有检测平台(3)，所述程 控巡检机(5 )与巡检主控机(11)之间无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的变电站程控巡检机，其特征在于所述检测平台(3)通过伸缩 杆设置在程控巡检机(5)上，所述检测平台(3)在伸缩杆的带动下能做沿铅垂方向的上下 伸缩移动、绕铅垂方向的回转运动或绕一水平轴的俯仰运动。
3.根据权利要求2所述的变电站程控巡检机，其特征在于检测平台(3)上设置有机载 检测设备(4)。
4.根据权利要求1所述的变电站程控巡检机，其特征在于轨道(1)为单侧立轨，沿轨 道(1)等距布设无线数字定位标签。
5.根据权利要求1所述的变电站程控巡检机，其特征在于所述程控巡检机(5)是通过 取电刷(8 )与供电滑轨(10 )连接取电；所述程控巡检机(5 )通过行走驱动轮(2 )和支撑轮 (6)设置在轨道(1)上，所述程控巡检机上还设置有位于轨道(1)的两侧并约束程控巡检机 与轨道间的位置偏差足够小的导向轮(7 )。
6.利用权利要求3所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于所述方法 具体步骤如下a、程控巡检机(5)内安装有机载控制计算机，巡检主控机(11)内安装有巡检主控计算 机；巡检主控机(11)接受巡检主控机(11)设置的巡检任务；b、根据“a”步骤中所设置的巡检任务，程控巡检机(5)自动调整程控巡检机的位置，使 程控巡检机在轨道(1)上移动，使其到达指定巡检位置；c、到达指定巡检位置后，程控巡检机(5)控制伸缩杆来调整机载检测设备(4)的工作 姿态，并调整机载检测设备(4)的工作参数进行检测；d、读取巡检结果数据，并将数据上传到巡检主控机(11)的数据库中存储。
7.根据权利要求6所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于所述巡检 方法可以采用人工遥控巡检和自主运行的程控巡检。
8.根据权利要求6所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于所述“a”步 骤中的巡检任务包括巡检项目和巡检周期，每个巡检项目包括各自的机载检测设备工作姿 态和工作参数，各自的程控巡检机位置和姿态参数，各自的巡检结果数据。
9.根据权利要求6所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于所述的巡 检结果数据包括带有日期、时间、巡检项目号、数据类型、数据大小和数据有效标识信息的 视频、图片、量值和状态信息，这些巡检结果数据被采集和上传到巡检主控机的数据库中被 随时查询。
10.根据权利要求8所述的变电站程控巡检机的程控巡检方法，其特征在于在每个程 控巡检周期，按照巡检任务列表进行逐个项目的巡检，按照顺序相应的改变程控巡检机的 位置，姿态，再调整机载检测设备的工作姿态和工作参数，然后相应的读取机载检测设备的 检测结果数据，将巡检结果数据用预定的固定格式传送给巡检主控机。
全文摘要
本发明提供一种变电站程控巡检机，其特征在于所述变电站程控巡检机主要包括沿巡检路线布设的承载巡检机的轨道、沿轨道布设的供电滑轨、巡检主控机和设置在轨道上并能在轨道上移动的程控巡检机；所述程控巡检机上设置有检测平台，所述程控巡检机与巡检主控机之间无线通讯连接。本发明采用轨道供电方式，保证设备随时处于可用状态，定位准确，具有高低温和雨、雪、冰、霜、虫防护的功能，巡检效率高，不要求巡检路面，不会失控闯入非安全区域，适合变电站占地面积大、设备、沟道布置复杂的户外场地环境连续巡检。
文档编号G07C1/20GK102063746SQ20101055160
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月21日 优先权日2010年11月21日
发明者张 浩 申请人:沈阳华岩电力技术有限公司