本實用新型涉及電力設施領域。

背景技術：

隨著我國現(xiàn)代化經濟的迅猛發(fā)展，電網容量的不斷增加，為保證電網的輸配電質量，電力系統(tǒng)對輸配電設備提出了越來越高的要求。因此各監(jiān)控子系統(tǒng)(如變電站整體環(huán)境、動力設備、環(huán)境設備、安防、IT等)必須時刻處于正常工作狀態(tài)。尤其是處于偏遠地區(qū)長期無人值守的變電站，一旦變電站內備出現(xiàn)故障，且無法被管理人員及時發(fā)現(xiàn)，可能就會影響到電網系統(tǒng)的運行，若事故嚴重又沒有得到及時的處理，就可能損壞硬件設備，造成嚴重后果。

目前，變電站會采用機器人對設備、設施、環(huán)境進行監(jiān)控，保障站內正?？煽康倪\轉，但這樣的機器人存在監(jiān)控不全面，并且機器人自身也需要工作人員定期充電維護，保障其正常運轉。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是實現(xiàn)一種可以監(jiān)控變電站內設備、設施、環(huán)境，并能自我維護充電的變電站監(jiān)控機器人。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案為：變電站巡檢監(jiān)控機器人系統(tǒng)，機器人包括殼體、動力單元、主控單元、監(jiān)測單元、通信單元和電源管理單元，所述動力單元固定在殼體底面驅動機器人移動，所述主控單元輸出驅動信號至動力單元，所述監(jiān)測單元固定在殼體內并將巡檢監(jiān)測的信號輸送至主控單元，所述主控單元通過通信單元與變電站內的站內通訊器通信，所述電源管理單元為機器人供電，所述電源管理單元設有為電池充電的無線充電接收端，所述變電站內設有無線充電發(fā)射端。

所述監(jiān)測單元包括溫濕度監(jiān)測單元、煙霧監(jiān)測單元、火焰監(jiān)測單元。

所述監(jiān)測單元包括攝像頭，所述殼體頂部固定有照明燈。

所述監(jiān)測單元包括讀表器，所述變電站內部分設備設有與讀表器匹配的信息讀取單元，所述信息讀取單元連接該設備的控制單元，并將該設備的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至讀表器。

所述動力單元包括前進動力輪、舵機轉向輪和支撐從動輪，所述支撐從動輪上設制動機構，所述主控單元輸出驅動信號至制動機構。

所述變電站內均勻分布有至少兩個通訊器，所述機器人的通信單元僅與一個通信信號最強的通訊器連接通信，每個所述通訊器與變電站內控制主機連接，所述控制主機通過互聯(lián)網與遠端通信。

所述變電站地面設有行徑軌跡線，所述機器人殼體底面設有用于讀取行徑軌跡線的循跡單元，所述循跡單元輸出循跡信號至主控單元，所述無線充電發(fā)射端置于行徑軌跡線上。

本實用新型的優(yōu)點在于該機器人結合傳感器網絡、無線通訊技術和無線充電技術等，實現(xiàn)對變電站內環(huán)境參數(shù)、煙霧濃度和火災情況進行監(jiān)測及預警，有效保護變電站內設備的安全，并且自身自檢充電裝置，解決偏遠變電站長期無人值守時機器人無法充電的問題。

附圖說明

下面對本實用新型說明書中每幅附圖表達的內容作簡要說明：

圖1為變電站巡檢監(jiān)控機器人結構框圖；

圖2為無線充電發(fā)射端電路圖；

圖3為無線充電接收端電路圖；

圖4為主控單元電路圖；

圖5為溫濕度監(jiān)測單元電路圖；

圖6為火焰監(jiān)測單元電路圖；

圖7為舵機轉向輪舵機驅動電路。

具體實施方式

變電站巡檢監(jiān)控機器人系統(tǒng)主要包括站內輔助單元和機器人，站內輔助單元可以在站內設置多個通訊器，通訊器用于與機器人的通信單元通信，機器人的通信單元僅與一個通信信號最強的通訊器連接通信，設置多個通訊器可以保證機器人在變電站內任何位置均能與通訊器可靠、穩(wěn)定、快速的進行數(shù)據(jù)通信，每個通訊器與變電站內控制主機連接，控制主機通過互聯(lián)網與遠端通信，方便用戶利用互聯(lián)網在任何地方均能可靠的對變電站內的機器人進行控制。

站內輔助單元還包括變電站地面設置的行徑軌跡線，行徑軌跡線可以根據(jù)需要設定，定義機器人的自動巡檢路線和充電路線，在行徑軌跡線途中或終點可根據(jù)需要設置一個或多個無線充電發(fā)射端，無線充電發(fā)射端用于與機器人上的無線充電接收端匹配，為機器人進行充電。機器人殼體底面設有用于讀取行徑軌跡線的循跡單元，可以讀取到機器人的行徑路線，并將所讀取的信息輸送至主控單元，主控單元可以根據(jù)讀取的信息驅動動力單元控制機器移動。

如圖1所示，機器人包括殼體、動力單元、主控單元、監(jiān)測單元、通信單元和電源管理單元。

動力單元固定在殼體底面驅動機器人移動，主控單元輸出驅動信號至動力單元，動力單元包括前進動力輪、舵機轉向輪和支撐從動輪，前進動力輪用于驅動機器人前行，舵機轉向輪用于控制機器人轉向，支撐從動輪用于支撐機器人保持其平衡，可以根據(jù)需要設定多個從動輪，可以在其中一個或多個從動輪上設置制動機構，配合前進動力輪、舵機轉向輪控制機器人移動，主控單元輸出驅動信號至制動機構。舵機轉向輪的驅動電路由光電隔離芯片TLP521和外圍元器件組成，如圖7所示，R9、R7、JP5和控制信號PWM1構成機器人轉向舵機驅動電路,R12、R13、JP6和控制信號PWM2構成火焰檢測傳感器水平掃描舵機驅動。R9和R12為光電隔離二極管限流電阻，減小流過TLP521中發(fā)光二極管的電流，放置大電流燒壞發(fā)光二極管，R7和R13為隔離芯片漏極輸出引腳8和6的上拉電阻，用于增強隔離芯片輸出端驅動能力。JP5和JP6為舵機接口，用于連接外部舵機電源和信號。

機器人采用MSP430F149芯片作為主控單元，用于實現(xiàn)對各元器件的控制，如圖4所示，圖中U3為主控芯片，用于運行驅動程序與控制各單元模塊。C11、C12與Y1為主控芯片U3提供時鐘，確保主控在固定頻率穩(wěn)定工作，其中C11和C12為晶振Y1的起振電容，在系統(tǒng)上電時啟動晶振Y1，使其按照固定頻率震蕩輸出一定頻率脈沖，協(xié)調主控運行。圖中R16和C13為系統(tǒng)復位電路，在系統(tǒng)上電時復位控制器，使控制器從程序起始位置開始運行。

監(jiān)測單元固定在殼體內并將巡檢監(jiān)測的信號輸送至主控單元，主控單元通過通信單元將巡檢監(jiān)測的信號輸送至通訊器，監(jiān)測單元包括溫濕度監(jiān)測單元、煙霧監(jiān)測單元、火焰監(jiān)測單元，用于檢測站內環(huán)境狀況。

如圖5所示，溫濕度監(jiān)測單元系統(tǒng)采用SHT21芯片作為溫濕度傳感器，為系統(tǒng)提供溫濕度檢測數(shù)據(jù)，SHT21芯片有一個經過改進的電容式濕度傳感器和一個標準的能隙溫度傳感元件組成，圖中JP7為SHT21溫濕度檢測傳感器，用于實現(xiàn)變電站內環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)檢測。C10為電源濾波電容，用于濾出輸入電源紋波，確保SHT21芯片平穩(wěn)工作，R14和R15為芯片時鐘信號SCL引腳和數(shù)據(jù)信號SDA引腳的上拉電阻，用于提高時鐘信號和數(shù)據(jù)信號的驅動能力，增強數(shù)據(jù)傳輸能力。

如圖6所示，火焰檢測單元有紅外火焰檢測傳感器D3和比較器LM393及外圍電路組成，圖中R10為火焰?zhèn)鞲衅鱀3上拉電阻，使得傳感器在沒有檢測到火焰時引腳為高電平，C9為信號濾波電容，確保傳感器輸?shù)臋z測信號穩(wěn)定無雜波干擾。R8為靈敏度調整電阻，調節(jié)R8的大小可以方便調整傳感器的檢測范圍。U2為LM393信號比較器，火焰檢測傳感器把輸出信號經過濾波電容之后輸入到比較器的正向輸入引腳INA+，輸入信號與INA-輸入的靈敏度調整信號進行比較運算，并根據(jù)比情況從信號輸出引腳OUTA端口輸出檢測結果，R11為檢測結果輸出信號上拉電阻，使上輸出引腳無信號輸出時保持高電平。

此外，監(jiān)測單元還包括攝像頭，并在殼體頂部固定有照明燈，可以采集變電站的圖像信息，方便工作人員實時監(jiān)控現(xiàn)場狀況，監(jiān)測單元還包括讀表器，變電站內部分設備設有與讀表器匹配的信息讀取單元，這些設備無法將數(shù)據(jù)直接上傳，可以通過機器人間接讀取并利用機器人上傳，方便工作人員維護監(jiān)控，信息讀取單元連接該設備的控制單元，并將該設備的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至讀表器。

電源管理單元為機器人供電，電源管理單元設有為電池充電的無線充電接收端，變電站內設有無線充電發(fā)射端。如圖2所示，無線充電發(fā)射單元有專用發(fā)射芯片XKT-510芯片和外圍電路組成，圖中JP3為外部直流電源輸入端，R6連接與如電源和-510的AO功能調整引腳，通過調整R6的阻值可以調整發(fā)射功率和發(fā)射頻率。圖中R3經過元連接與芯片的FIN頻率引腳用于實現(xiàn)芯片對輸出的監(jiān)測，R4和C8連接與芯片的AIN引腳，芯片用于監(jiān)測輸入電壓。C5、C6和L3組成系統(tǒng)發(fā)射電路，用于發(fā)射無線電，為后級接收線圈提供輸入。如圖3所示，無線充電接收端采用T3168芯片和外圍電路組成，圖中L2為接收線圈，接收的電信號經過濾波電容C7和單向導通二極管D1輸入到濾波電容C4并最后輸入到T3168的電壓輸入引腳，R13是輸出使能端的限流電阻，當L2無信號輸入時，T3168的使能端電壓為低電平，輸出端無電壓輸出。L1和C13構成濾波電路，減少輸出電壓紋波，提高電源穩(wěn)定性，R2和R5為分壓電阻，為VA引腳提供電壓調整取樣值，D2為鉗位二極管，防止輸出電壓過高損壞后級電路，圖中P1、C2和C3組成電源管理單元，用于為系統(tǒng)提供電能。

上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。