基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台及巡检方法与流程

本发明涉及一种基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台，可应用于输电线路、配电线路或者其他设备的巡检工作。本发明还涉及一种基于多传感器模块的电力智能巡检方法

背景技术：

随着社会的发展，电力对人们的生活越来越重要，而电力公司为了保证电力输送的稳定，需要定期对输电线路、配电线路或者其他设备进行巡检。

目前巡检方式主要是人工巡检，小部分采用巡检机器人。人工巡检方式已经无法胜任对电力设备的全面监测，而机器人也因为高成本和复杂性高只能用于某些特定场景难以推广。

由于电力设备种类众多，人工巡检和维护存在效率低，危险性大，数据也不全面和准确等很多问题，而机器人巡检较人工巡则因为成本太高，复杂度大难以推广，而且机器人的体积过大，不适合在某些狭小的空间和场合(如配电环网柜)使用。

同时现有的巡检方式采用人工巡检，采用纸质材料记录，汇总和录入，受限于电力设备结构复杂，很多设备及零部件难以近距离观测，自然环境及巡检人员自身条件限制，人工巡检效率低且很多时候难以得到准确数据。

电力智能巡检是利用机器人或者移动平台搭载各种所需传感模块对输、配电线路或者设备进行巡检，用于替代以往人工方式巡检。相对于传统的人工巡检，智能巡检具有可靠性、便捷性、精确性和经济性等优点。

让巡检人员携带大量各类的测试仪表既费时费力也不现实，在实施本发明的过程中，本发明人发现：智能巡检平台通过搭载各种传感器模块，把以前很多测试功能都集成在一个微型平台上，配合事先安装好的运动辅助设备(如导轨、云台)，便可以完全替代人工自动对电力设备进行智能巡检及在相关任务点的操作，有效避免了传统人工巡检的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台，通过选择搭配相关功能模块，实现对多种配电设备的智能巡检。具有安装方便，可靠性高，价格便宜，适用范围广，可扩展性好等特点。

本发明的目的还在于提供一种基于多传感器模块的电力智能巡检方法，以实现对多种配电设备的智能巡检。

为此，本发明一方面提供了一种基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台，数据采集模块，为多种传感器模块的组合，用于采集各种待巡检电力设备指标；智能处理模块，用于调度和协调各传感器模块协同工作，根据接收指令和任务执行指定的动作和相应数据采集功能，并且对采集的数据进行分析和录入；网络传输模块，用于与外界的主控服务器进行数据交互。

进一步地，上述微型电力智能巡检平台还包括用于搭载各种小型设备或者操作模块的可扩展接口。

进一步地，上述数据采集模块包括用于检测配电设备环境温度红外测温传感器、用于检测设备环境湿度的湿度传感器，用于检测设备局放的局放传感器。

进一步地，上述智能处理模块还用于对采集的数据进行有效性判断。

进一步地，上述智能处理模块还用于对采集的数据进行预处理，所述预处理包括去燥、增强、筛选、积差分、以及求均值。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于多传感器模块的电力智能巡检方法，包括以下步骤：a、模块初始化；b、运动到预设任务点；c、数据采集；d、判断数据质量是否良好，否则调整参数，重新采集；e、对采集的数据进行筛选和预处理；f、根据筛选和预处理的数据判断巡检设备状态是否正常；以及g、若设备状态正常则上传数据，若不正常则确定设备代号并报警，然后上传数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本微型智能巡检平台具有反应快，效率高，造价低等特点，由于体积小，质量轻，高度集成等特点，很方便固定在电力设备指定位置或者通过导轨等手段附加和安装在电力设备上。

(2)微型智能巡检平台留有标准扩展接口，在搭建完毕后可以根据需求删节或者增加功能模块形成不同应用场景下的组合系统。例如选择红外测温传感器来检测设备环境温度，湿度传感器来检测设备环境湿度，局放传感器来检测设备局放，加入远距离数据传输来远程操控等一系列功能。完全做到一平台多用途，有效提高了巡检效率，出现故障只需更换相应模块，便于维护。

(3)由于是微型平台，很容易对一些不方便人工巡检的设备进行巡检，且该平台具有一定的数据分析能力，可以自主判别数据的有效性和真实性，通过分析功能可以及时发现故障点和潜在风险，对采集到的数据可以及时通过无线网络上传至中心服务器，特别对于没有无线信号的环境也可以通过自主组网，通过能使用无线网络的节点将数据传输出去。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的用于多种配电设备的智能巡检的微型导轨系统的结构图；以及

图2是根据本发明一实施例的用于多种配电设备的智能巡检方法的流程图。

图3为根据本发明一实施例的基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台的结构框图；

图4是根据本发明另一实施例的基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台的结构框图；

图5是根据本发明一实施例的基于多传感器模块的微型电力智能巡检平台的工作流程图；

图6是根据本发明一实施例的用于多种配电设备的智能巡检方法的巡检现场一的示意图；以及

图7是根据本发明另一实施例的用于多种配电设备的智能巡检方法的巡检现场二的示意图。

附图标记说明

100、拼接型微型导轨；200、智能巡检微型导轨平台；

210、智能控制模块；220、机械运动模块。

300、数据采集模块组；400、智能处理模块；

500、网络传输模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在一实施例中，本发明为具有自检功能的智能巡检微型导轨系统，由微型导轨和微型智能可扩展平台两部分组成。可以搭载功能模块对其进行功能扩展，具有自检及搜寻位置等功能，可在预设任务点上可以进行必要的操作。

在本实施例中，微型导轨可以搭载各种传感单元，自动在闭环路径中进行智能巡检及在相关任务点的操作，有效避免了传统人工巡检的缺陷，也避免了人工巡检过程中的潜在危险；另外，微型导轨质量轻安装方便，价格低廉，维护简单，效率较高并可以根据电量自动进行充电，非常适合作为智能巡检的运行平台。

在一实施例中，微型导轨系统由两部分组成：可拼接的微型导轨，可扩展功能的平台。微型导轨有两种安装模式：磁性吸附安装和固定安装，并且引入标准模块化的概念，由长、短直线段及弯段组成，可以根据实际环境搭建组合成圆形、环形和s形等形状。

在本实施例中，该系统具有成本低，安装简便，支持自检和智能自我维护，质量轻便便于附加在各种设备上，未来可扩展性强等特点。可扩展平台自带智能处理单元，可以对平台上的设备进行检测和充电等操作，并且可以控制平台的机械运动速度和方向，定位平台位置，寻找预设任务点。

在一实施例中，本发明的微型导轨系统包括智能控制模块和机械运动模块，所述智能控制模块包括微处理芯片(stm32)、自检模块、电源充电模块、速度控制模块、任务点识别模块、以及多个数据采集模块；所述机械运动模块包括微型导轨、在微型导轨上移动的滑轮、以及用于驱动滑轮的直流减速电机。

在本实施例中，微处理芯片负责监控微型导轨系统的整体健康状态(如是否需要对模块进行充电)，控制平台运动速度和方向，识别各种预先定义的任务点位置并进行指定的操作(如数据采集或替代人工完成相应动作)。

在一实施例中，如图1所示，本发明的微型导轨系统包括拼接型微型导轨100、智能巡检微型导轨平台200、智能控制模块210以及机械运动模块220；其中，所述智能巡检微型导轨平台200设置在拼接型微型导轨100上，所述智能控制模块210、机械运动模块220设置于智能巡检微型导轨平台200上。

在本实施例中，智能控制模块210包括微处理芯片(stm32)、自检模块、电源充电模块、速度控制模块、任务点识别模块、以及多个数据采集模块；所述机械运动模块220包括微型导轨、滑轮、以及直流减速电机。

将微型导轨分成若干适合拼接的形状，每种形状表示和完成一种动作，几乎所有复杂的动作都可以通过导轨实现；滑轮采用内吸附式滑轮，具有运行稳定，安全可靠的特点。

速度调节模块作为智能控制模块的一部分，可以根据具体工作命令通过电机控制平台运行速度。

任务点识别模块通过机器视觉或者操作命令对预先设置好的任务点或自定义的任务点进行识别，从而达到准确定位的目的。

自检模块及电源充电模块作为智能控制模块的一部分，通过使用之前进行电量检测保证所有模块都处于良好状态。

自检模块作为智能控制模块的一部分，可以在工作之前对设备状态进行检测，如果发现其出现故障则将信号传回服务器通知维护人员进行处理，如果是电量不足则会对相关模块进行自动充电。

在本实施例中，采用结构化可拼接型微型导轨，采用磁性吸附或固定安装方式固定于配电设备上，并辅以小型工作平台，便于搭载各种巡检模块对多种电力设备进行智能巡检。

所述可拼接型微型导轨分为长短直线段，弯段等形状，支持拼接，可以组合成各种复杂的形状，适用于绝大多数电力设备。采用磁性吸附或固定安装两种模式，可以很方便的附加在各种电力设备上。

该微型导轨上设有智能巡检微型导轨平台，可以搭载各种功能模块，并能根据颜色等预设标志准确移动定位，具有很高的准确性和可靠性，并且支持工作状态自检，可自主对各模块充电，也可以为未来搭载的模块提供稳定的电源。

采用所述微型导轨的智能巡检系统相对于传统人工和特定场景机器人巡检可以大大的提高工作效率；该微型导轨系统安装方式灵活，可任意拼接组合形状，造价成本低，适合各种环境的安装，且稳定性高，可长期不间断正常进行工作，组装容易且具有互换性。

在一实施例中，本发明的微型导轨系统包括微型导轨式自动巡检装置，所述微型导轨式自动巡检装置主要由智能控制模块、电机驱动模块、承载平台以及微型导轨组成。

在本实施例中，系统工作电压3.3-5v，电流0.1a，功率0.5w，单个平台搭载能力0.5-1.5kg；该系统可搭载多个运动平台。

本发明的微型导轨系统搭建完毕后，后期可以结合智能巡检平台、智能图传平台、智能网络平台，做到一平台多用途，在提高巡检效率，及时发现问题及时处理，保护配电设备的同时，提高人员的工作安全性。

在一实施例中，如图2所示，本发明的控制方法包括以下步骤：

s101、设备自检；

s103、判断设备状态是否良好；

s105、如果设备状态良好进入模块初始化及相关数据写入；

s107、运动到预设任务点；

s111、如果设备状态差确定设备代号并报警；

s113、通知相关人员维护。

在本实施例中，该控制方法分为设备自检阶段和控制阶段。

在设备自检阶段，通过数据获取单元获取导轨相关模块和主要器件的健康状态，根据需要选择对相关模块进行充电操作，并对其余模块进行初始化和工作命令写入；在控制阶段，能够自动识别当前位置，控制搭载平台部分运动速度及方向，根据命令和预置位置信息将搭载平台移动到预设任务点位置。

本发明设计了一种基于多种标准传感器模块的智能巡检平台，该平台在搭载传感器模块的同时具有一定数据处理能力。

如图3所示，在一实施例中，本发明的微型智能巡检微型平台包括：数据采集模块300、智能处理模块400、以及网络传输模块500。

如图4所示，数据采集模块300适合各种待巡检电力设备指标的传感器模块的组合，如红外测温传感器310、湿度传感器320、局放传感器330、图像传感器。

智能处理模块400用于调度和协调各采集模块工作，接受和执行具体的指令，对采集数据进行有效性判断，对数据进行处理并传递。

网络传输模块500负责数据的交互和传输。考虑到电力设备分布广，环境复杂，有无线网络的环境可以直接进行数据传输，针对有些地方无法使用已有网络，网络传输模块具有自组网的功能，可以把数据逐级传输。

在本实施例中，智能处理模块负责调度和协调各传感器协同工作，并接受指令和任务完成指定的动作和相应数据采集功能，并且能够对采集的数据进行分析(如差分，求均值，污损判断，锈蚀判断等)，从而对数据进行科学采集和录入，也可判断已采数据的有效性，并根据分析结果得到巡检设备的运行状态并进行相关后续操作(报警，数据传输等)。

在一实施例中，微型智能巡检平台包括：数据采集模块300，通过传感器获取待巡检电力设备的健康状态和指标；智能处理模块400，接受指令和完成指令，协调各传感器协同工作；以及网络传输模块500，负责和主控服务器进行数据交互。

在一实施例中，微型平台为可扩展的开放的集成平台，有统一的传感器模块接口，支持用户根据实际使用环境进行更换、选择及组合，由智能处理模块统一调度协调。数据处理算法：对采集到的数据进行预处理，如去燥，增强，筛选，及差分，求均值等。网络模块：支持自组网，可以在节点之间交换数据，节约存储空间；也可以直接通过无线网络进行数据传输。

在一实施例中，本发明的微型平台可搭载各种小型的设备或者操作模块带有可扩展接口的平台，也可以搭载或安装在某些设备上，可独立完成某种功能，也可通过搭载附加功能模块完成某些特定功能，具有体积小，结构紧凑，安装便利，可扩展性强，使用方便等优点。

在一实施例中，本发明的微型平台通过设计标准化中央控制模块、标准化传感模块、标准化网络传输模块及标准化接口，传感模块的采集到的数据通过中央控制模块计算分析并做出对应处理，同时通过传输模块发送给控制中心。

在本实施例中，该平台还能够接收控制中心下发的数据对相关任务点进行定位并执行相关操作，具有标准化、模块化、简便化、可方便扩展、支持数据分析和远程数据传输等特点。

如图5所示，本发明的微型智能巡检平台工作过程如下：

s201：微型智能巡检平台中数据采集模块组300的初始化及智能处理模块400中相关数据写入。

s203：微型导轨系统将上述微型智能巡检平台传送到设备上的设定任务点。

s205：微型智能巡检平台上的数据采集模块组300对电力设备进行检测，即通过多个传感器获取待巡检电力设备的相关数据。

s207：智能处理模块400对采集模块组300测量的数据与设定的初始数据进行比对，判断测量数据是否有效，数据质量是否良好。

s209：智能处理模块400对有效的测量数据进行筛选和预处理。

s211：智能处理模块400对筛选及预处理的测量数据与设定参数进行比较，判断微型智能巡检平台当前巡检的电力设备状态是否正常。

s213：当智能处理模块400判断微型智能巡检平台当前巡检的电力设备状态处于正常状态时，网络传输模块500通过网络将智能处理模块400将筛选及预处理的正常数据传输给主控服务器。

s215：智能处理模块400判断采集模块组300测量数据无效时，智能处理模块400调整采集模块组300测量参数。

s217：当智能处理模块400判断微型智能巡检平台当前巡检的电力设备状态处于非正常状态时，智能处理模块400确定设备代号并报警，并且网络传输模块500通过网络将智能处理模块400将设备代号并报警信号传输给主控服务器。

在一实施例中，如图6所示，在直线性可拼接导轨100a上，依次设有充电点、多个巡检任务点p1、p2、p3、p4和p5、以及用于近场传输数据的专用网络节点。

在一实施例中，如图7所示，在圆形可拼接导轨100b上，依次设有一个充电点和可见光巡检任务点p11、温湿度巡检任务点p12、红外巡检任务点p13、用于近场传输数据的专用网络节点、声音巡检任务点p14、振动巡检任务点p16、以及用于自检充电的充电点。

本发明通过建立一个微型的智能平台，预留标准的模块接口，整合多种传感器模块并使之能够协同工作，可以极大简化工作复杂度，提高电力设备巡检效率及准确性，通过内置在智能控制模块中的算法，可以快速对采集数据进行筛选和判断，可以准确的检测设备的工作状态。

通过网络通讯模块，可以很便捷的利用无线网络进行数据传递，极大的提高了电力监控系统的工作效率，解决了传统巡检的低效和数据不准确等问题。该微型平台还有体积小，质量低，便于安装和搭载等特性，很好的满足了对电力设备的智能巡检需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。