CN107239072A - 一种户外自动巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种户外自动巡检系统，包括防护箱、导轨、巡检机器人，所述防护箱安装在导轨起始端，无线通讯模块、电量自检模块、驱动装置和电源模块均与中央控制模块电性连接，所述红外监测器和摄像头均与一后台主机电性连接，所述导轨起始端安装有固定充电端，巡检机器人上设置有移动充电端，所述固定充电端用于与移动充电端连接来为电源模块充电。本发明采用大容量锂电池供电，且本发明施工简单、应用安全、省时省心和应用范围广。本发明自带有气象系统，数据实时传送至后台主机，后台主机对气象信息进行判断，然后根据判断结果发送相应的控制信号至巡检机器人，来控制是需要返回防护箱内还是继续自动巡检。

Description

一种户外自动巡检系统

技术领域

本发明属于移动机器人领域，尤其涉及一种户外自动巡检系统。

背景技术

对于国内变电站或户外其它电气设备，因各种不明原因故障后造成的电网事故逐年递增；国外电网大面积停电事故原因的分析结果也表明，不仅电气设备自身故障一直是危及电网安全运行的主要原因，而且在电网故障中所占比例也相当大。

因此对于电气设备的状态监测是很有必要的，目前对于各种设备的监测，多是基于热电偶、热电阻、光纤传导等方式，这种测温方式易受传输距离、导线电阻等因素影响，而且该方式需将感温元件紧贴在被测物表面，属于接触式测温，对于大多数设备的安全运行会造成一定的隐患。通过红外监测器以非接触式测温方法对运行设备及其环境进行温度检测，并借助于可视光监视器对故障缺陷部分进行定位，以便对设备及环境的缺陷进行远程判断和提示；通过控制红外、可视光监测器的云台及镜头焦距，对设备进行不间断、全天候(有光和无光环境下)对设备温度的自动监测以及对工况环境防入侵、防盗监视和报警。目前市场上有跨座式巡检机器人、单轨吊装机器人、垂直巡检机器人，其取电方式均采用滑线取电方式。滑线取电需要另设支架安装及铺设，安装过程繁锁滑线取电在运行过程，因采用的是滑动接触方式取电，这样存在隐形的危害，如应用现场产生静电、打火等不良反应，给设备带来次生危害滑线取电后期维护繁琐，长期应用在半年到1年内就需要更换新的滑线。在面对长距离的滑线拆装，会让施工人员头疼，尤其在高空作业时，更难想像更换滑线的工作量。滑线大部分只能用于室内，如用在室外或化工环境，就需对滑线做更多的防锈防腐处理，这样不仅成本增加，工作周期更短，施工难度更大。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种自动充电和自动监测天气状况户外自动巡检系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种户外自动巡检系统，包括防护箱、导轨、巡检机器人，所述防护箱安装在导轨起始端，所述巡检机器人包括中央控制模块、无线通讯模块、电量自检模块、红外监测器、摄像头、云台、驱动装置和电源模块，所述无线通讯模块、电量自检模块、驱动装置和电源模块均与中央控制模块电性连接，所述红外监测器和摄像头均与一后台主机电性连接，且所述红外监测器和摄像头安装在云台上，所述电量自检模块与电源模块电性连接，所述巡检机器人通过无线通讯模块与后台主机进行数据传输；

所述电量自检模块，用于检测电源模块当前的电量值，并将检测结果传递至中央处理模块；

所述红外监测器，用于对外部运行设备及其环境进行温度检测；

所述摄像头，用于对外部运行设备进行视频监测；

所述中央处理模块，用于通过驱动装置驱动巡检机器人在导轨上一端，并根据来自电量自检模块传递的检测结果并产生相应的控制信号来控制巡检机器人的运动状态；

所述导轨起始端安装有固定充电端，巡检机器人上设置有移动充电端，所述固定充电端用于与移动充电端连接，所述固定充电端用于为电源模块充电。

优选的，还包括气象系统，所述气象系统包括风量传感器、雨量传感器和风向标，所述风量传感器和雨量传感器均与后台主机电性连接，所述风量传感器用于监测户外的风量，所述雨量传感器用于监测户外的雨量，所述风向标用于监测户外的风向。

优选地，还包括设置在导轨上的原点限位和设置在巡检机器人上的原点行程开关，所述原点限位用于在户外自动巡检系统设置预置位时作为参考点，所述预置位为巡检机器人在导轨上的停靠点。

优选地，所述预置位的定位精度为0.05mm。

优选地，还包括设置于导轨末端的末端限位和设置于巡检机器人的末端行程开关，所述末端限位与末端行程开关组成电子限位，所述电子限位用于使得巡检机器人运动至导轨末端时停止运动。

优选地，还包括设置与导轨模块的机械限位，所述机械限位用于使得巡检机器人在原点限位与机械限位之间运动。

优选地，所述无线通讯模块包括安装在巡检机器人上的无线发送模块和安装在防护箱上的无线接收模块，所述无线发送模块和无线接收模块组成一对无线网桥。

优选地，所述无线发送模块和无线接收模块之间不设置阻挡物。

优选地，还包括行程限位、充电开关、平行滑块、平行滑槽、固定端滑块和固定端斜滑槽，固定端斜滑槽安装在固定充电端靠近巡检机器人的一端，且固定端斜滑槽与水平方向形成一夹角，所述固定端滑块安装在固定端斜滑槽上，以使固定端滑块沿固定端斜滑槽滑动，所述平行滑槽安装在固定端斜滑槽的下方，所述平行滑块安装在平行滑槽上，以使平行滑块沿平行滑槽滑动，所述行程限位安装在固定端斜滑槽的上端，所述充电开关安装在固定充电端上，所述充电开关与一外部电源连接，所述巡检机器人上还设置有移动端滑块和移动端斜滑槽，移动端斜滑槽安装在移动充电端靠近固定充电端的一端，且移动端斜滑槽与水平方向形成一夹角，所述移动端滑块安装在移动端斜滑槽上，以使移动端滑块沿移动端斜滑槽滑动。

优选地，所述驱动装置包括驱动电机、电机定位板、定位板、同步轮组、驱动轴、驱动轮、从动定位组、从动轮和驱动连接板，所述驱动电机和所述驱动轴固定在电机定位板上，所述驱动轴的一端安装在驱动轮上，所述驱动轴的另一端通过同步轮组与驱动电机连接，所述驱动连接板分别连接电机定位板、定位板和从动定位组，所述驱动轮和从动轮随着驱动轴的转动在导轨上滚动。

本发明具有如下有益效果：

本发明供一种户外自动巡检机器人，供电方式采用大容量锂电池，且整个充放电过程均自动化进行，无需人工管理。相对于滑线取电的机器人来说，其一优势在于施工简单，本发明不需要另设支架安装及铺设，安装过程简单；其二在于应用安全，本发明采用自动充电方式不存在类似打火、产生静电等不良现象，即使是在打开充电过程，也采用了先接触后接通充电方式；其三优势在于省事省心，本发明自动充电方式的电池可用1.5—2年，更换只需拆下机器人的电池盖，更换新的充电电池即可；其四优势在于应用范围更广，本发明的充电方式，可用于户内外，石油化工等环境，可根据不同应用环境，对机器人的外壳材料及结构做不同的处理即可，成本相对不大。

本发明的其它优势在于给机器人提供了安全的防护箱，因机器人在户外应用，难免会出现恶劣天气，比如暴雨、台风天气，机器人也不适于在外工作。本发明自带有气象系统，数据实时传送至后台主机，然后通过后台主机向机器人传递相应的控制信号，来控制是需要返回防护箱内还是需要继续自动巡检。

附图说明

图1为本发明巡检机器人与导轨的结构示意图；

图2为本发明巡检机器人与防护箱的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明防护箱与导轨的结构示意图；

图5为本发明一种户外自动巡检机器人的原理框图。

附图标记：1、巡检机器人；2、导轨；3、防护箱；4、红外监测器；5、摄像头；6、固定充电端；7、移动充电端；8、无线接收模块；9、无线发送模块；11、原点行程开关；12、末端行程开关；21、原点限位；22、末端限位；23、机械限位；24、导轨支架；31、防护箱支架；61、行程限位；62、充电开关；63、平行滑块；64、固定端滑块；65、固定端斜滑槽；66、平行滑槽；71、移动端滑块；72、移动端斜滑槽。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明提供了一种户外自动巡检系统，包括防护箱3、导轨2和巡检机器人1，所述防护箱3安装在导轨2起始端，所述巡检机器人1包括中央控制模块、气象系统、无线通讯模块、电量自检模块、驱动装置、电源模块和云台，所述云台安装在巡检机器人1上，所述气象系统包括风量传感器、雨量传感器、风向标和安装支架，所述风量传感器、雨量传感器和风向标通过安装支架安装在导轨2附近或者防护箱3附近，气象系统的安装位置可以根据需求用户来选择安装位置。

所述无线通讯模块、电量自检模块、驱动装置和电源模块均与中央控制模块电性连接，所述红外监测器4和摄像头5均与一后台主机电性连接，所述电量自检模块与电源模块电性连接，所述巡检机器人1通过无线通讯模块与一后台主机进行数据传输，所述无线通讯模块包括安装在巡检机器人1上的无线发送模块9和安装在防护箱3上的无线接收模块8，所述无线发送模块9和无线接收模块8组成一对无线网桥。所述无线发送模块9和无线接收模块8相对安装，中间不设置阻挡物，这样的做的目的是是的无线传输的距离更远。

所述电量自检模块用于检测电源模块当前的电量值，并将当前的检测结果实时反馈回中央处理模块，并由中央处理模块判断当前是否需要充电。

所述驱动装置用于驱动巡检机器人1在导轨2上移动，所述驱动装置包括驱动电机、电机定位板、定位板、同步轮组、驱动轴、驱动轮、从动定位组、从动轮和驱动连接板，所述驱动电机和所述驱动轴固定在电机定位板上，所述驱动电机通过同步轮组来驱动驱动轴，所述驱动轴的一端安装在驱动轮上，所述驱动轴的另一端安装在定位板上，所述驱动连接板分别连接电机定位板、定位板和从动定位组，所述驱动轮和从动轮随着驱动轴的转动分别在导轨2两侧的下部板上平面上滚动。

所述红外监测器4和摄像头5安装在云台上，所述红外监测器4用于对运行设备及其环境进行温度检测，所述摄像头5用于对运行设备故障缺陷部分进行监测，所述云台能够水平旋转和俯仰转动，这样能够更好的调节摄像头5和红外监测器的位置来对需要观察的设备进行更为细致的查验。

所述导轨2起始端安装有固定充电端6，所述固定充电端6还设有行程限位61、充电开关62、平行滑块63和固定端滑块64，所述固定端滑块64通过一固定端斜滑槽65安装在固定充电端6，所述平行滑块63通过一平行滑槽66安装在固定充电端6，所述巡检机器人上还设置有移动端滑块71，所述移动端滑块71通过一移动端斜滑槽72安装在移动端滑块7。所述固定充电端6用于与移动充电端7连接来为电源模块充电。巡检机器人1需要充电时，巡检机器人1往固定充电端6移动，相应的移动端滑块71随巡检机器人1向固定充电端6移动，当移动端滑块71与固定端滑块64端面接触后，移动端滑块71与固定端滑块64分别沿移动充电端7所设的滑槽及固定充电端6设的滑槽向上移动，当固定端滑块64的上边沿接触到行程限位61后，巡检机器人1会减速至停止。同上运动过程，固定充电端6的平行滑块63向固定充电端6所设的充电开关62移动，当平行滑块63所设的凸块接触并按下充电开关62，固定充电端6上电，同时移动充电端7通过内部机构即可对机器人内部的锂电池充电。充电过程在防护箱3内完成。

所述导轨2还设置有机械限位23，所述机械限位23用于使得巡检机器人1在失控时不冲出轨道。

该户外自动巡检系统还包括设置在导轨2上的原点限位21和设置在巡检机器人上内的原点行程开关11，所述原点限位21用于在户外自动巡检系统设置预置位时作为设置参考点，所述预置位为人为设置的巡检机器人1在导轨2上的停靠点，停靠点即是巡检机器人1在巡检过程中需要停下来对外部设备进行监测的点，在起始阶段通过用户来设置巡检机器人1设置的相对应的停靠点，这些点的设置主要是以导轨2上的原点限位21为参考进行设置的，导轨2的起始端，原点限位21传递一个相应的坐标信号至巡检机器人，在到达需要设置预置位的点的时候，通过后台来对其进行相应的操作，在该点设置预置位，在整个设置预置位的过程中都以原点限位21为参考坐标来设置。所述预置位的定位精度为0.05mm。

还包括设置于导轨2末端的末端限位22和设置于巡检机器人的末端行程开关12，所述末端限位22与末端行程开关12组成电子限位，所述电子限位用于使得巡检机器人减速停止。

本发明的工作原理：

本发明的户外自动巡检系统能够根据该装置当前的电量和当前户外的天气情况来做出相应的判断，是需要返回防护箱3还是继续巡检。当电量自检模块检测到电源模块当前的电量不足35％的时候，中央控制模块控制巡检机器人1返回固定充电端6，对巡检机器人1进行充电；在充电过程中，当检测到当前的电量为100％时，巡检机器人1自动退出充电机构，充电机构自动关闭，然后根据用户设定，到达设置好的设备重点监测位置，开始自动巡检。

由于在户外，因此也需要更多的关注户外的天气状况。当户外雨量达到暴雨状态时，也就是雨量传感器检测到24小时降雨量为50mm以上时，巡检机器人1能够自动返回防护箱3内，或者当户外风量大于6级时，巡检机器人1也能够自动返回防护箱3内。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种户外自动巡检系统，其特征在于，包括防护箱、导轨和巡检机器人，所述防护箱安装在导轨起始端，所述巡检机器人包括中央控制模块、无线通讯模块、电量自检模块、红外监测器、摄像头、云台、驱动装置和电源模块，所述无线通讯模块、电量自检模块、驱动装置和电源模块均与中央控制模块电性连接，所述电量自检模块与电源模块电性连接，所述红外监测器和摄像头均与一后台主机电性连接，且所述红外监测器和摄像头安装在云台上，所述巡检机器人通过无线通讯模块与后台主机进行数据传输；

所述电量自检模块，用于检测电源模块当前的电量值，并将检测结果传递至中央处理模块；

所述红外监测器，用于对外部运行设备及其环境进行温度检测得到温度信号；

所述摄像头，用于对外部运行设备进行视频监测得到视频信号；

所述中央处理模块，用于通过驱动装置驱动巡检机器人在导轨上一端，并根据来自电量自检模块传递的检测结果产生相应的控制信号以控制巡检机器人的运动状态；

所述导轨起始端安装有固定充电端，巡检机器人上设置有移动充电端，所述固定充电端用于与移动充电端连接，所述固定充电端为电源模块充电。

2.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，还包括气象系统，所述气象系统包括风量传感器、雨量传感器和风向标，所述风量传感器和雨量传感器均与后台主机电性连接，所述风量传感器用于监测户外的风量，所述雨量传感器用于监测户外的雨量，所述风向标用于监测户外的风向。

3.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，还包括设置在导轨上的原点限位和设置在巡检机器人上的原点行程开关，所述原点限位用于在户外自动巡检系统设置预置位时作为参考点，所述预置位为巡检机器人在导轨上的停靠点。

4.如权利要求3所述的户外自动巡检系统，其特征在于，所述预置位的定位精度为0.05mm。

5.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，还包括设置于导轨末端的末端限位和设置于巡检机器人的末端行程开关，所述末端限位与末端行程开关组成电子限位，所述电子限位用于使得巡检机器人运动至导轨末端时停止运动。

6.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，还包括设置于导轨模块的机械限位，所述机械限位用于使得巡检机器人在原点限位与机械限位之间运动。

7.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，所述无线通讯模块包括安装在巡检机器人上的无线发送模块和安装在防护箱上的无线接收模块，所述无线发送模块和无线接收模块组成一对无线网桥。

8.如权利要求7所述的户外自动巡检系统，其特征在于，所述无线发送模块和无线接收模块之间设置有阻挡物。

9.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，还包括行程限位、充电开关、平行滑块、平行滑槽、固定端滑块和固定端斜滑槽，固定端斜滑槽安装在固定充电端靠近巡检机器人的一端，且固定端斜滑槽与水平方向形成一夹角，所述固定端滑块安装在固定端斜滑槽上，以使固定端滑块沿固定端斜滑槽滑动，所述平行滑槽安装在固定端斜滑槽的下方，所述平行滑块安装在平行滑槽上，以使平行滑块沿平行滑槽滑动，所述行程限位安装在固定端斜滑槽的上端，所述充电开关安装在固定充电端上，所述充电开关与一外部电源连接，所述巡检机器人上还设置有移动端滑块和移动端斜滑槽，移动端斜滑槽安装在移动充电端靠近固定充电端的一端，且移动端斜滑槽与水平方向形成一夹角，所述移动端滑块安装在移动端斜滑槽上，以使移动端滑块沿移动端斜滑槽滑动。

10.如权利要求1所述的户外自动巡检系统，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机、电机定位板、定位板、同步轮组、驱动轴、驱动轮、从动定位组、从动轮和驱动连接板，所述驱动电机和所述驱动轴固定在电机定位板上，所述驱动轴的一端安装在驱动轮上，所述驱动轴的另一端通过同步轮组与驱动电机连接，所述驱动连接板分别连接电机定位板、定位板和从动定位组，所述驱动轮和从动轮随着驱动轴的转动在导轨上滚动。