一種變電站巡檢路徑跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備運行監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變電站巡檢路徑跟蹤方法的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站是電力供電與傳輸系統(tǒng)的樞紐，其安全與穩(wěn)定運行關(guān)系到國民生產(chǎn)與生活能否正常運行，變電站設(shè)備巡檢是有效保證變電站設(shè)備安全運行、提高供電可靠性的一項基礎(chǔ)工作，主要分為例行巡檢和特殊巡檢:例行巡檢每天至少2次；特殊巡檢一般在高溫天氣、大負荷運行、新投入設(shè)備運行前以及大風(fēng)、霧天、冰雪、冰雹、雷雨后進行。此外，檢修人員還通過手持紅外熱像儀，一般每半個月一次對變電站設(shè)備進行紅外測溫?，F(xiàn)有巡檢方式主要為人工巡視，手工或手持掌上電腦記錄，每次巡視時間長。中國地域遼闊，有很多變電站的地理條件十分惡劣，人工巡檢存在勞動強度大、工作效率低、檢測質(zhì)量分散、管理成本高等明顯不足，檢測質(zhì)量與巡檢人員的責(zé)任心密切相關(guān)，人為疏忽很容易導(dǎo)致漏檢、誤檢，為重大電力事故埋下隱患。
[0003]隨著機器人技術(shù)的快速發(fā)展，將機器人技術(shù)與電力應(yīng)用相結(jié)合，基于室外機器人移動平臺，攜帶檢測設(shè)備代替人工進行設(shè)備巡檢成為可能。機器人攜帶可見光攝像機和紅外熱像儀等傳感器，對變電站檢測點的溫度、液位、外觀等狀態(tài)進行檢測，檢測數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綑z測中心，從而做到及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)防變電站供電故障，也大大降低檢測人員勞動強度，提高變電站供電安全。在變電站巡檢機器人控制系統(tǒng)中，可靠的機器人路徑跟蹤與定位技術(shù)成為該系統(tǒng)的重中之重。在變電站強電磁環(huán)境及場地條件限制，電磁感應(yīng)巡線是目前用于變電站巡檢機器人最可靠地導(dǎo)航方案。電磁感應(yīng)巡線是利用電磁感應(yīng)傳感器不斷感應(yīng)鋪設(shè)在巡檢路徑上的磁條，以保證機器人始終行駛在既定的巡檢路徑上，磁條是永磁鐵，不受環(huán)境光線、溫度、濕度、天氣條件、場地路面的影響。
[0004]中國知識產(chǎn)權(quán)局公布的公告號為:CN102420392的《基于磁導(dǎo)航的變電站巡檢機器人全局路徑規(guī)劃方法》中對環(huán)境建模以后確定最短連通路徑，然后轉(zhuǎn)換到以RFID序列標(biāo)示的行駛路徑，同時計算出機器人的轉(zhuǎn)彎角度。該專利涉及的方法處于變電站巡檢機器人領(lǐng)域的領(lǐng)先水平，但存在的問題是RFID卡在路徑規(guī)劃和?？勘O(jiān)測點(監(jiān)測點是指機器人停在當(dāng)前位置對設(shè)備進行監(jiān)測，下同)的依賴性較高，并且由于高壓變電站的強磁干擾，使之失效性較大，也不利于在惡劣環(huán)境的變電站中使用。同時基于最短路徑算法的可靠性低，對于不同場地的適應(yīng)性不強，很難推廣。
[0005]由于不同的變電站巡檢區(qū)域和巡檢內(nèi)容不同，需要對巡檢場地進行自適應(yīng)的路徑跟蹤。確保機器人在電磁感應(yīng)巡線、原地轉(zhuǎn)彎、掉頭、監(jiān)測點準(zhǔn)確?？恳约奥窂阶顑?yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的高度可靠，但是采用現(xiàn)有技術(shù)中方法難以達到上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中變電站巡檢機器人巡檢方法存在的可靠性低、抗干擾能力弱以及適應(yīng)性不強的問題而提供一種變電站巡檢路徑跟蹤方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種變電站巡檢路徑跟蹤方法，具體包括:
[0008]S1、在待測設(shè)備的有效檢測范圍內(nèi)設(shè)置巡檢機器人的巡檢路徑，所述巡檢路徑采用磁條實現(xiàn)，并對巡檢路徑中的停止點采用鋪設(shè)與路徑磁條垂直的橫磁條進行標(biāo)記，垂直點即為停止點；
[0009]S2、將所述步驟SI設(shè)置的巡檢路徑生成電子地圖，并存儲于巡檢機器人上的工控機中；
[0010]S3、根據(jù)所述步驟2生成的電子地圖，設(shè)置巡檢機器人的所有巡檢路段，以及計算各個巡檢路段之間的轉(zhuǎn)彎角度；
[0011]所述步驟S3中，兩個相鄰?fù)Ｖ裹c作為一條巡檢路段，所述電子地圖對每條巡檢路段進行路段編號，并且計算各個巡檢路段之間的轉(zhuǎn)彎角度。
[0012]所述計算各個巡檢路段之間的轉(zhuǎn)彎角度的具體方法為:設(shè)置巡檢機器人的運行的起點到第一個停止點之間為第一巡檢路段，第一個停止點到第二個停止點之間為第二巡檢路段；并且設(shè)置起點在電子地圖上的坐標(biāo)為(X(l，K)，終點為第一點，其坐標(biāo)為(Xl，yi)，第二巡檢路段的起始點與第一巡檢路段的終點重合，起點坐標(biāo)也為(Xl，yi)，終點為第二點，其坐標(biāo)為(x2，y2);
[0013]當(dāng)起點(X。，yQ)與第一點(X^y1)的y坐標(biāo)相同時，判斷第二點(x2，y2)與第一點(X1, Y1)的y坐標(biāo)；1、若y坐標(biāo)相等時，則第一巡檢路段和第二巡檢路段同直線，并且如果(X2-X1)* (X1-Xtl) >0，則巡檢機器人直行，否則巡檢機器人轉(zhuǎn)彎180° ;2、若y坐標(biāo)不相等時，巡檢機器人需要轉(zhuǎn)彎，如果(Y2I1XX1-Xtl)X),則巡檢機器人左轉(zhuǎn)90°，否則右轉(zhuǎn)90° ;
[0014]當(dāng)起點(Xc^ytl)與第一點(X^y1)的X坐標(biāo)相同時，判斷第二點(x2，y2)與第一點(X1, Y1)的X坐標(biāo)；1、若X坐標(biāo)相等時，則第一巡檢路段和第二巡檢路段同直線，并且如果(Y2I1)* (Y11)X),則巡檢機器人直行，否則巡檢機器人轉(zhuǎn)彎180° ;2、若X坐標(biāo)不相等時，巡檢機器人需要轉(zhuǎn)彎，如果(X2-X1Xy1Itl)M),機器人左轉(zhuǎn)90°，否則右轉(zhuǎn)90°。
[0015]S4、根據(jù)對待測設(shè)備的檢測需求，生成巡檢任務(wù)單，將巡檢機器人置于巡檢路徑上，巡檢機器人根據(jù)巡檢任務(wù)單完成巡檢任務(wù)。
[0016]進一步的，所述步驟SI中的停止點包括:監(jiān)測點和轉(zhuǎn)彎位置；所述巡檢機器人上的磁傳感器檢測路徑磁條，在路徑磁條的方向上運行，當(dāng)磁傳感器檢測到橫磁條時，其采樣點輸出的傳感信號增大到預(yù)設(shè)值，則巡檢機器人所處的位置即為停止點。
[0017]更進一步的，所述巡檢機器人的磁傳感器包括第一磁傳感器組和第二磁傳感器組，所述第一磁傳感器組和第二磁傳感器組分別位于巡檢機器人的前后兩端；所述巡檢機器人前進時，當(dāng)?shù)谝淮艂鞲衅鹘M檢測到橫磁條，巡檢機器人上的電機驅(qū)動器控制巡檢機器人做減速運動，直到第二磁傳感器組檢測到橫磁條時，電機驅(qū)動器控制巡檢機器人停止運動；
[0018]所述巡檢機器人后退時，當(dāng)?shù)诙艂鞲衅鹘M檢測到橫磁條，電機驅(qū)動器控制巡檢機器人做減速運動，直到第一磁傳感器組檢測到橫磁條時，電機驅(qū)動器控制巡檢機器人停止運動。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種變電站巡檢路徑跟蹤方法在待測設(shè)備周圍敷設(shè)路徑磁條，在由巡檢機器人上的磁傳感器對機器人的運動方向進行導(dǎo)航，并且采用設(shè)置與路徑磁條垂直的橫磁條對監(jiān)測位和轉(zhuǎn)彎位置進行標(biāo)記，為變電站巡檢機器人提供了高可靠性的路徑跟蹤方法，并且定位精度高，抗電磁干擾能力強；在機器人每一次進行巡檢任務(wù)前，可設(shè)置最優(yōu)的巡檢路徑，使監(jiān)測效率高，巡檢方式靈活；追蹤路徑采用電子地圖顯示，在后臺界面能直觀的顯示機器人當(dāng)前跟蹤路段以及工作狀態(tài)，且電子地圖繪制方便，推廣性強，適用于不同的變電站；采用后臺生成巡檢任務(wù)單的方式，能靈活適用變電站的多種巡檢模式，配合電子地圖的使用，能夠快速、直觀的確定機器人的當(dāng)前巡檢路段，方便運行人員進行巡檢模式的設(shè)置和監(jiān)測設(shè)備的校核，具有很強的條理性，極大降低了運行人員的工作強度，提供了重要的安全保障。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法的流程框圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法中巡檢機器人的動作流程圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法中變電站電子地圖的簡易繪制；
[0023]圖4為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法中機器人轉(zhuǎn)彎判斷；
[0024]圖5為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法中的巡檢任務(wù)單；
[0025]圖6為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤方法中的后臺界面當(dāng)前路段實時顯示圖；
[0026]圖7為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤系統(tǒng)的巡檢路徑敷設(shè)示意圖；
[0027]圖8為本發(fā)明的一種變電站巡檢路徑跟蹤系統(tǒng)中巡檢機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]其中:1_起始點，2-橫磁條，3-機器人，4-巡檢路徑段，5-工控機，6-電機驅(qū)動器，7-前排磁傳感器，8-后排磁傳感器。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0030]如圖1所示為本發(fā)明實施例一種變電站巡檢路徑跟蹤方法的流程框圖，其具體包括:
[0031]S1、在待測設(shè)備的有效檢測范圍內(nèi)設(shè)置巡檢機器人的巡檢路徑，所述巡檢路徑采用磁條實現(xiàn)，并對巡檢路徑中的停止點采用鋪設(shè)與路徑磁條垂直的橫磁條進行標(biāo)記，垂直點即為停止點；
[0032]S2、將所述步驟SI設(shè)置的巡檢路徑生成電子地圖，并存儲于巡檢機器人上的工控機中；
[0033]S3、根據(jù)所述步驟2生成的電子地圖，設(shè)置巡檢機器人的所有巡檢路段，以及計算各個巡檢路段之間的轉(zhuǎn)彎角度；
[0034]S4、根據(jù)待測設(shè)備的檢測需求，生成巡檢任務(wù)單，將巡檢機器人置于巡檢路徑上，巡檢機器人根據(jù)巡檢任務(wù)單完成巡檢任務(wù)。
[0035]本發(fā)明一種變電站巡檢路徑跟蹤方法，通過采用在變電站待測設(shè)備的有效檢測范圍內(nèi)預(yù)敷設(shè)路徑磁條，并且設(shè)置監(jiān)測點和轉(zhuǎn)彎點，能夠全方位對待測設(shè)備的運行狀況進行有效監(jiān)測，并且抗干擾能力強。其中，工控機的應(yīng)用為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，該工控機對磁傳感器和電機驅(qū)動器的控制過程本方案不再詳細介紹。所述步驟S4中的巡檢任務(wù)單可以由巡檢機器人的后臺生成，巡檢機器人按照任務(wù)巡檢單的需求完成對待測設(shè)備的檢測，并且可以在后臺界面進行實時監(jiān)測。下面將詳細上述步驟的實現(xiàn)過程:
[0036]其中，所述步驟SI中的停止點包括監(jiān)測點和轉(zhuǎn)彎位置；所述監(jiān)測點是根據(jù)待測設(shè)備的檢測需求在其有效的檢測范圍內(nèi)人為設(shè)定的位置，轉(zhuǎn)彎位置也是根據(jù)監(jiān)測點之間的路徑人為設(shè)定的；巡檢機器人對停止點的具體識別過程為:所述巡檢機器人上的磁傳感器檢測路徑磁條，在路徑磁條的方向上運行，當(dāng)磁傳感器檢測到橫磁條時，其采樣點輸出的傳感信號增大到預(yù)設(shè)值，該預(yù)設(shè)值是與磁傳感器在路徑磁條上正常運行時其采樣點輸出的傳感信號相比較，當(dāng)增大到一定的程度，表明該位置處存在橫磁條，則巡檢機器人所處的位置即為停止點。
[0037]更具體的，為了提高對停止點的精確定位，可以將巡檢機器人中的磁傳感器設(shè)置為兩組，包括第一磁傳感器組和第二磁傳感器組，所述第一磁傳感器組和第二磁傳感器組分別位于巡檢機器人的前后兩端；所述巡檢機器人前進時，當(dāng)?shù)谝淮艂鞲衅鹘M檢測到橫磁條，巡檢機器人上的電機驅(qū)動器控制巡檢機器人做減速運動，直到第二磁傳感器組檢測到橫磁條時，電機驅(qū)動器控制巡檢機器人停止運動，此時巡檢機器人處于停止點，并由巡檢機器人中的工控機判斷該停止點是否為監(jiān)測點和巡檢機器人的下一步動作，如圖