專(zhuān)利名稱(chēng)：基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其涉及一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變電站設(shè)備巡檢是有效保證變電站設(shè)備安全運(yùn)行、提高供電可靠性的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。變電站巡檢機(jī)器人可以取代運(yùn)行人員自動(dòng)完成變電站日常設(shè)備巡視、紅外測(cè)溫、操作前后設(shè)備狀態(tài)檢查等工作，從而切實(shí)提高設(shè)備巡視的工作效率和質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和工作風(fēng)險(xiǎn)，提升變電站智能化水平，為變電站無(wú)人值守提供支撐。變電站巡檢機(jī)器人已經(jīng)成為變電站設(shè)備巡檢的重要輔助手段。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，越來(lái)越多的變電站引入該方案中的機(jī)器人，為實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守起了很大推動(dòng)作用。變電站巡檢機(jī)器人出現(xiàn)故障后需要遠(yuǎn)程維護(hù)，目前遠(yuǎn)程維護(hù)存在問(wèn)題有1.變電站不允許接入互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)法遠(yuǎn)程查看機(jī)器人的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，無(wú)法分析診斷機(jī)器人故障原因；2.由于無(wú)法判斷故障原因，領(lǐng)導(dǎo)層無(wú)法選擇派遣哪些專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員上門(mén)服務(wù)， 而且變電站一般處在荒郊野外，離市區(qū)距離較遠(yuǎn)，維護(hù)一次耗費(fèi)的費(fèi)用較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程維護(hù)難、技術(shù)支持不方便的問(wèn)題，提供一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，便于維護(hù)人員分析機(jī)器人故障，為機(jī)器人的安全可靠運(yùn)行提供遠(yuǎn)程的技術(shù)支持和故障維護(hù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、基站和機(jī)器人，基站包括移動(dòng)通信模塊、 上位機(jī)、無(wú)線通信模塊I，機(jī)器人包括承載于移動(dòng)平臺(tái)上的下位機(jī)、導(dǎo)航定位模塊、信息采集模塊、云臺(tái)控制模塊、顯示模塊、安全防護(hù)模塊、電源管理模塊、和無(wú)線通信模塊II，所述監(jiān)控中心通過(guò)移動(dòng)通信模塊與基站連接，所述基站和機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通信模塊I和無(wú)線通信模塊II連接，信息采集模塊將采集的信息傳送至下位機(jī)。所述移動(dòng)通信模塊包括GPRS模塊、3G模塊或者CDMA模塊。所述無(wú)線通信模塊I、無(wú)線通信模塊II為基于802. IlN的無(wú)線網(wǎng)橋。所述信息采集模塊包括以下單元視頻信息采集單元、圖像信息采集單元、聲音信息采集單元、溫/濕度信息采集單元；所述信息采集單元裝置包括可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、視頻服務(wù)器、云臺(tái)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、溫濕度傳感器、磁傳感器、拾音器、電池、 超聲傳感器中的一種或多種。下面結(jié)合本實(shí)用新型的構(gòu)造詳細(xì)說(shuō)明工作原理一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、基站和機(jī)器人，基站包括移動(dòng)通信模塊，上位機(jī)、無(wú)線通信模塊I，機(jī)器人包括承載于移動(dòng)平臺(tái)上的下位機(jī)、導(dǎo)航定位模塊、信息采集模塊、云臺(tái)控制模塊、顯示模塊、安全防護(hù)模塊、電源管理模塊、和無(wú)線通信模塊II，所述監(jiān)控中心通過(guò)移動(dòng)通信模塊與基站連接，所述基站和機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通信模塊I和無(wú)線通信模塊II連接，信息采集模塊將采集的信息傳送至下位機(jī)；所述移動(dòng)通信模塊包括GPRS模塊或者3G模塊；無(wú)線通信模塊I、無(wú)線通信模塊II為基于802. IlN的無(wú)線網(wǎng)橋。上位機(jī)包含有以下模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存放巡檢各種數(shù)據(jù)，包括機(jī)器人上報(bào)的數(shù)據(jù)和基站系統(tǒng)自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；電子地圖模塊提供實(shí)時(shí)機(jī)器人位置信息；巡檢事項(xiàng)模塊將巡檢中產(chǎn)生的關(guān)鍵性?xún)?nèi)容生成事項(xiàng)；巡檢日志模塊將巡檢中產(chǎn)生的日志生成日志文件；圖像處理模塊可以進(jìn)行設(shè)備溫度分析和模式識(shí)別，獲得重要的超溫?cái)?shù)據(jù)，識(shí)別設(shè)備是否有缺陷、是否有異物。上位機(jī)通過(guò)無(wú)線通信模塊I接收到的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括視頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)、溫/濕度數(shù)據(jù)、RFID數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、目標(biāo)/障礙物距離數(shù)據(jù)、磁導(dǎo)航數(shù)據(jù)、機(jī)器人電池?cái)?shù)據(jù)(包括電流、電壓、溫/濕度數(shù)據(jù))與機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)，并發(fā)送遙控命令與其它指令信息。下位機(jī)采用基于RISC架構(gòu)的工業(yè)級(jí)智能服務(wù)器，內(nèi)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)，寬溫產(chǎn)品適用于惡劣的工作環(huán)境，下位機(jī)是整個(gè)巡檢機(jī)器人的核心處理部分。下位機(jī)通過(guò)無(wú)線通信模塊II傳送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括由信息采集模塊采集到的視頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)、溫/濕度數(shù)據(jù)，由導(dǎo)航定位模塊采集到的RFID數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、目標(biāo)/障礙物距離數(shù)據(jù)、磁導(dǎo)航數(shù)據(jù)，由安全防護(hù)模塊采集到的機(jī)器人電池?cái)?shù)據(jù)(包括電流、電壓、溫/濕度數(shù)據(jù))與機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)，并接收上位機(jī)發(fā)送的遙控命令與其它指令信息。導(dǎo)航定位模塊包括兩個(gè)RFID閱讀器、一個(gè)GPS單元、一個(gè)磁導(dǎo)航單元與一個(gè)激光測(cè)距單元，所述GPS單元接收GPS定位信息，通過(guò)RFID閱讀器讀取RFID導(dǎo)航信息，通過(guò)磁導(dǎo)航單元讀取磁導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，通過(guò)激光測(cè)距單元讀取目標(biāo)/障礙物距離信息，信息采集后傳送至下位機(jī)。顯示模塊包括LCD顯示器、觸摸屏、指示燈中的至少一種以及按鍵，用于顯示下位機(jī)的輸出數(shù)據(jù)，并提供操作命令輸入功能，并且該顯示模塊通過(guò)IO接口、VGA接口或RS232 方式與下位機(jī)進(jìn)行通信連接。信息采集模塊包括以下單元裝置視頻信息采集單元、圖像信息采集單元、聲音信息采集單元、溫/濕度信息采集單元，所述信息采集模塊采集信息的單元裝置具體包括可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、視頻服務(wù)器、云臺(tái)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、溫濕度傳感器、磁傳感器、拾音器、電池、超聲傳感器中的一種或多種。安全防護(hù)模塊包括超聲障礙檢測(cè)單位、倒車(chē)后視單位、坑洼檢測(cè)單位和安全觸邊， 超聲障礙檢測(cè)單位用于檢測(cè)機(jī)器人行進(jìn)方向的障礙物、防止自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的意外碰撞，倒車(chē)后視單位提供機(jī)器人后方實(shí)時(shí)視頻、輔助遙控機(jī)器人后退，坑洼檢測(cè)單位檢測(cè)機(jī)器人行進(jìn)方向地面的坑洞、防止機(jī)器人意外跌落，安全觸邊最后一關(guān)防護(hù)機(jī)器人意外碰撞。移動(dòng)平臺(tái)基于中國(guó)第2009200294 號(hào)實(shí)用新型專(zhuān)利，它主要包括車(chē)輪、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械臂、艙室與移動(dòng)小車(chē)，下位機(jī)能夠控制移動(dòng)平臺(tái)的車(chē)輪行進(jìn)、控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。云臺(tái)控制模塊能夠調(diào)節(jié)云臺(tái)支架的俯仰角度和轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲取精確位置達(dá)到信息采集模塊中各設(shè)備所需的采集角度，本云臺(tái)支架技術(shù)基于本公司已發(fā)表的中國(guó)第200920029359. 6號(hào)實(shí)用新型專(zhuān)利。電源模塊設(shè)有自動(dòng)充電裝置，機(jī)器人通過(guò)導(dǎo)航定位模塊進(jìn)入充電站并運(yùn)行至充電站中充電位實(shí)現(xiàn)主動(dòng)充電。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的流程是首先機(jī)器人利用自身的數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的巡檢數(shù)據(jù)(包括電池電量、驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)和速度、云臺(tái)狀態(tài)、障礙物信息、磁傳感器信息、圖像信息、 音頻信息、溫濕度數(shù)據(jù))，通過(guò)無(wú)線通信模塊傳輸?shù)交鞠到y(tǒng)；然后基站系統(tǒng)利用自身的各個(gè)功能模塊將巡檢數(shù)據(jù)處理后生成巡檢日志、巡檢事項(xiàng)和巡檢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)移動(dòng)通信模塊將巡檢日志、巡檢事項(xiàng)和巡檢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上報(bào)到監(jiān)控中心，方便技術(shù)人員及時(shí)了解機(jī)器人狀況，并對(duì)機(jī)器人故障進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的維護(hù)。本實(shí)用新型的有益效果是1.及時(shí)了解機(jī)器人各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集；2.便于遠(yuǎn)程查看機(jī)器人的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，分析診斷機(jī)器人故障原因，針對(duì)機(jī)器人故障原因提供有針對(duì)性的技術(shù)支持；3.便于遠(yuǎn)程維護(hù)，提高效率，節(jié)省成本。

圖1為本實(shí)用新型基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、監(jiān)控中心，2、基站系統(tǒng)，3、機(jī)器人，21、移動(dòng)通信模塊，22、上位機(jī)，23、無(wú)線通信模塊1，31、無(wú)線通信模塊11，32、下位機(jī)，33、導(dǎo)航定位模塊，34、云臺(tái)控制模塊，35、顯示模塊，36、移動(dòng)平臺(tái)，37、信息采集模塊，38、安全防護(hù)模塊，39、電源管理模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。結(jié)合圖1，一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心1、基站2和機(jī)器人3，基站2包括移動(dòng)通信模塊21，上位機(jī)22、無(wú)線通信模塊I 23， 機(jī)器人3包括承載于移動(dòng)平臺(tái)36上的下位機(jī)32、導(dǎo)航定位模塊33、信息采集模塊37、云臺(tái)控制模塊34、顯示模塊35、安全防護(hù)模塊38、電源管理模塊39、和無(wú)線通信模塊II 31，所述監(jiān)控中心1通過(guò)移動(dòng)通信模塊21與基站2連接，所述基站2和機(jī)器人3通過(guò)無(wú)線通信模塊 123和無(wú)線通信模塊II 31連接，信息采集模塊37將采集的信息傳送至下位機(jī)。所述移動(dòng)通信模塊21包括GPRS模塊或者3G模塊。所述上位機(jī)22包含以下模塊用于存放各種巡檢數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，提供實(shí)時(shí)機(jī)器人位置信息的電子地圖模塊；將巡檢中產(chǎn)生的關(guān)鍵性?xún)?nèi)容生成事項(xiàng)的巡檢事項(xiàng)模塊；將巡檢中產(chǎn)生的日志生成日志文件的巡檢日志模塊；可以進(jìn)行設(shè)備溫度分析和模式識(shí)別的圖像處理模塊。所述無(wú)線通信模塊I 23、無(wú)線通信模塊II 31為基于802. IlN的無(wú)線網(wǎng)橋。所述下位機(jī)32采用基于RISC架構(gòu)的工業(yè)級(jí)智能通訊服務(wù)器。所述導(dǎo)航定位模塊33包括RFID 閱讀器、GPS單元、磁導(dǎo)航單元與激光測(cè)距單元，所述GPS單元接收GPS定位信息，所述RFID 閱讀器讀取RFID導(dǎo)航信息，所述磁導(dǎo)航單元讀取磁導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，所述激光測(cè)距單元讀取目標(biāo)與障礙物距離信息，將采集的信息后傳送至下位機(jī)；所述導(dǎo)航定位模塊33包括兩個(gè)RFID閱讀器、一個(gè)GPS單元、一個(gè)磁導(dǎo)航單元與一個(gè)激光測(cè)距單元。所述云臺(tái)控制模塊34包括調(diào)節(jié)云臺(tái)支架的俯仰角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度的裝置。所述顯示模塊35包括LCD顯示器、觸摸屏、指示燈中的至少一種以及按鍵，所述顯示模塊35通過(guò)IO接口、VGA接口或RS232方式與下位機(jī)進(jìn)行通信連接。所述信息采集模塊37包括以下單元裝置視頻信息采集單元、圖像信息采集單元、聲音信息采集單元、溫/濕度信息采集單元；所述信息采集模塊37采集信息的單元裝置包括可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、視頻服務(wù)器、云臺(tái)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、溫濕度傳感器、磁傳感器、拾音器、電池、超聲傳感器中的一種或多種。所述安全防護(hù)模塊38包括超聲障礙檢測(cè)單位、倒車(chē)后視單位、坑洼檢測(cè)系單位和安全觸邊。所述電源管理模塊39 設(shè)有自動(dòng)充電裝置。所述移動(dòng)平臺(tái)包括車(chē)輪、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械臂、艙室與移動(dòng)小車(chē)，所述下位機(jī)能夠控制移動(dòng)平臺(tái)的車(chē)輪行進(jìn)、控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是，包括監(jiān)控中心、基站和機(jī)器人，所述基站包括移動(dòng)通信模塊，上位機(jī)，無(wú)線通信模塊I，所述機(jī)器人包括承載于移動(dòng)平臺(tái)上的下位機(jī)、導(dǎo)航定位模塊、信息采集模塊、云臺(tái)控制模塊、顯示模塊、 安全防護(hù)模塊、電源管理模塊和無(wú)線通信模塊II，所述監(jiān)控中心通過(guò)移動(dòng)通信模塊與基站連接，所述基站和機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通信模塊I和無(wú)線通信模塊II連接，信息采集模塊將采集的信息傳送至下位機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是，所述移動(dòng)通信模塊包括GPRS模塊或者3G模塊或者CDMA模塊。
3.如權(quán)利要求1所述基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是，所述無(wú)線通信模塊I、無(wú)線通信模塊II為基于802. IlN的無(wú)線網(wǎng)橋。
4.如權(quán)利要求1所述基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是，所述信息采集模塊包括以下單元視頻信息采集單元、圖像信息采集單元、聲音信息采集單元、溫/濕度信息采集單元；所述單元裝置包括可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、視頻服務(wù)器、云臺(tái)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、溫濕度傳感器、磁傳感器、拾音器、電池、超聲傳感器中的一種或多種。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；包括監(jiān)控中心、基站和機(jī)器人，基站包括移動(dòng)通信模塊，上位機(jī)、無(wú)線通信模塊I，機(jī)器人包括承載于移動(dòng)平臺(tái)上的下位機(jī)、導(dǎo)航定位模塊、信息采集模塊、云臺(tái)控制模塊、顯示模塊、安全防護(hù)模塊、電源管理模塊、和無(wú)線通信模塊II，所述監(jiān)控中心通過(guò)移動(dòng)通信模塊與基站連接，所述基站和機(jī)器人通過(guò)無(wú)線通信模塊I和無(wú)線通信模塊II連接，信息采集模塊將采集的信息傳送至下位機(jī)?；诒緦?shí)用新型的變電站巡檢機(jī)器人遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、便于維護(hù)人員分析機(jī)器人故障，為機(jī)器人安全可靠運(yùn)行提供遠(yuǎn)程的技術(shù)支持和故障維護(hù)。
文檔編號(hào)H02B3/00GK202167775SQ20112027488
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者傅崇光, 劉延興, 張寶喜, 王振利, 韓磊 申請(qǐng)人:山東電力研究院