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变电站轨道巡检机器人

1. 概述

变电站智能巡检机器人是一种主要用于变电站户内设备巡检的智能机器人。机器人采用吊装轨道导航,配置可升降的云台,云台标配安装可见光摄像机,可选配红外测温仪,按照预设的巡检任务计划,能够自主完成硬压板状态检查、数码表计读数记录、指示灯状态检查、把手位置检查等巡检工作。

1.1. 系统构成

A变电站智能巡检机器人系统的主要模块有:巡检机器人本体、吊装轨道、本地监控系统(站内后台)、自动充电模块及通信网络模块。

1.2. 外观图

1.1.1. 机器人

1.2.1.1. 外形尺寸

根据挂轨机器人云台使用功能的不同,分为标配版与高配版。标配版的云台为球形云台,内置1080P高清可见光相机;高配版的云台为双侧吊舱式,内置1080P高清可见光相机、红外热成像仪、定向拾音器等。

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1.2.1.2. 产品图解

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序号

接口

说明

行走驱动部件

1,给机器人行走提供动力

2

天线

2个,2.4GHz全向天线

3

手动充电口

1个,可人工插入充电插座对其充电。

4

状态指示灯

1个,机器人车体运行的状态指示。

5

电源开关

1个,机器人总电源开关。

6

前后防碰撞传感器

2个,探测前后的障碍物,防止行进过程发生碰撞

7

可见光摄像机

1个,用来采集可见光图像数据。

8

紧急拉绳限位开关

1个,当遇到紧急情况时,用来切断电机电源,使其停止运动。

9

升降防护罩

1个,用于防护内部升降机构。

10

下降防碰撞传感器

2个,探测下方的障碍物,防止下降过程发生碰撞。

11

红外热成像仪

1个,用来检测设备温度,获取热成像图像。

12

定向拾音器

1个,用来采集巡检场区内指定方向上的设备与环境声音。

13

可见光补光灯

1个,夜间巡检且需要可见光采集图像时开启。

1.2.2. 各功能模块

1.2.2.1. 行走驱动部件

挂轨机器人通过主动轮压紧轨道底面,将摩擦力转换为驱动力在轨道上行走;直流电机通过减速器直连主动轮,减少效率损耗,能够使机器人在轨道上以最高0.5m/s的速度行进。

1.2.2.2. 行走定位模块

挂轨机器人拥有一从动轮,其通过从动轮上的编码器进行导航定位,定位精度优于5mm。

1.2.2.3. 云台升降组件

挂轨机器人在定位完成后,对屏柜进行图像识别过程中,需根据被拍摄物体所在位置进行升降工作。本机升降装置通过直流电机带动尼龙带旋转实现升降,其最大行程可达到2m,最大升降速度可达到0.2m/s,重复定位精度达到2mm以内,外部保持部分采用交剪式结构,其结构简单可操作性高。

1.2.2.4. 可见光摄像机

支持最大1920�1080高清画面输出,标配版支持20倍光学变焦,16倍数字变焦,摄像机带有云台,水平旋转范围-180�~ 180�,垂直俯仰范围-90�~ 45�;高配版支持30倍光学变焦,云台的水平旋转范围-180�~ 180�,垂直俯仰范围-90�~ 90�

1.2.2.5. 红外热成像仪(高配)

测温范围-20℃~300℃,具备自动以及手动对焦功能,误差�2℃或�2%。

1.2.2.6. 定向拾音器(高配)

巡检机器人采用专业防水型定向户外拾音器,采用金属外壳,全密封处理;专业定向电容探头,高强度声音自动抑制;防水、防潮、防尘,符合IP65标准;工作温度范围-40℃~75℃;频率响应20Hz~20KHz。

1.2.2.7. 防碰撞传感器

机器人在工作过程中,会有前后移动及云台升降动作,通过前后防碰撞传感器和下降防碰撞传感器可探测机器人的行进方向及云台的下降方向是否存在障碍物,避免发生碰撞。

1.2.2.8无线通信模块

机器人与后台通讯由车载2.4GHz无线通信模块完成。 

1.2.2.9运行指示灯

运行指示灯采用三色LED半球形灯,通过颜色变换指示机器人的运行状态:

颜色

状态

绿

机器人正在执行巡检任务。

机器人遇到异常(如防碰撞传感器探测到人和物,或者拉绳限位开关被激活)。

机器人处于人工控制状态。

1.2.2.10. 自动充电

机器人在巡检工作完成后或者低电量报警的状况下,自动回到充电位置进行充电工作,如图1.2.2所示。

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1.3. 轨道环境搭建

挂轨机器人轨道采用铝合金专用轨道,配合其他零件实现轨道在工作环境内的安装工作。工作环境示意图如图1.3.1所示。

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环境中主要包括挂轨机器人、轨道、悬挂吊架组件和屏柜。将轨道通过悬挂吊架组件固定在可承重房顶上,要求房顶在单个悬挂吊架组件安装处可承重能力达到800N(约80kg),如实际环境中存在石膏板等吊顶之类物品,需按照轨道布置方向将部分吊顶前期去除,吊架直接穿过吊顶安装到房顶,待吊架安装工程结束后再进行复原工作。

悬挂吊架组件(如图1.3.2)长度根据实际环境中屏柜顶部距可承重房顶实际距离定做,要求轨道安装高度高于屏柜顶部0.2m左右;轨道最小转弯半径为300mm,要求轨道左右两侧距最近物品正面距离不小于0.3m。在实际环境中可能有横梁问题存在,要求轨道安装时上表面距横梁不得小于0.15m。

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悬挂吊架组件通过M10的化学锚栓固定安装在房顶上,可减小打孔对房顶的影响,组件内部有螺纹杆可实现部分房顶存在斜坡需对悬挂高度进行微调的工作;定制轨道上具有标准滑槽,可通过滑槽螺母直接与组件相连,从而最终实现轨道的悬挂吊装。

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轨道截面外形尺寸为40�80mm,如图1.3.4所示

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1.4. 主要技术参数


序号

项目

参数

基本性能

导航方式

吊装轨道


控制方式

自主、手柄、后台


供电方式

锂电池


充电方式

自主充电 人工充电


充电时间

3h


续航时间

4h


续航距离

2500m


通信方式

2.4G无线


通信距离

200m

10 


巡视点数目

50000

11 

安全措施

非接触式防碰撞

有(前、后、下)

12 

行进运动性能

最大巡航速度

1m/s

13 


制动距离(1m/s时)

<50mm

14 


最小转弯直径

300mm

15 


重复定位精度误差

10mm

16 

升降运动性能

最大速度

0.2m/s

17 


重复定位精度误差

2mm

18 


最大行程

1.8m

19 

云台

垂直活动范围

-90�~ 45�(高配-90�~ 90�)

20 


水平活动范围

-180�~ 180

21 

可见光

摄像机

图像分辨率

19201080200万像素)

22 


视频分辨率

192010801080P

23 


变焦

20倍(高配30倍)

24 


可见光补光灯

5W

25 

红外测温

(高配)

量程

-20℃~ 300

26 


精度

2℃或2%(取绝对值大者)

27 


分辨率

320240640480

28 


图像

伪彩显示

29 

声纹采集

(高配)

最大监听距离

5m

30 


频率响应范围

20Hz20kHz

31 


灵敏度

-48dB

32 

环境

适应性

贮存、运输温度范围

-20℃~ 55

33 


交变湿热

25℃~55

34 


防护等级

IP14

35 

机器人

电磁兼容

静电放电抗扰度

4

36 


工频磁场抗扰度

5

37 


射频电磁场辐射抗扰度

3

38 

充电装置

电磁兼容

静电放电抗扰度

4

39 


工频磁场抗扰度

5

40 


射频电磁场辐射抗扰度

3

41 


电快速瞬变脉冲群抗扰度

4

42 


浪涌(冲击)抗扰度

3

43 


射频场感应的传导骚扰抗扰度

3

44 


脉冲磁场抗扰度

5

45 


阻尼振荡磁场抗扰度

5

46 


慢速阻尼振荡波抗扰度

3

1.5.产 品特色

1.5.1. 硬压板个体的状态识别

可准确识别每个硬压板个体的状态(不是简单的比对屏柜硬压板区域当前的图像与预存图像是否存在差异),并与当前运行方式预设的状态进行校核,准确定位有问题的硬压板个体。

1.5.2. 智能联动巡视

建立在线监测或SCADA系统的信号状态变化与设备巡检任务的关联,可根据在线监测或SCADA系统的信号状态变化自动执行关联的巡检任务,信息反馈更高效全面。

1.5.3.  智能自恢复

    当机器人停电关机或由人为断电恢复后,能自主找寻自身位置,进而继续执行恢复任务。

1.5.4. 高安全防护等级

    机器人拥有多种传感器,可对其周围环境行进智能感知,结合完善的安全防护预判策略,可有效防止机器人在运动过程中对临时出现的人员或物品的碰撞损伤。

1.6. 注意事项

1.运行过程中应保证机器人各传感器感应表面的清洁,以免传感器产生误判;

2.机器人电池低电压报警时请等待充分充电,勿强行安排巡检任务,以免机器人中途返回充电影响任务进程;

3.机器人长时间不用时请保持关机状态,并保证周围环境符合存储环境要求,尽量保证每月电池充放电至少1次;

4.机器人在运动过程中,避免在导轨下方及附近有障碍物,以免触发避障传感器,影响其工作;;

5.使用遥控手柄时,手柄与机器人的遥控距离不宜超过5m,以确保遥控信号稳定(非调试人员请勿采用手柄操作);

6.机器人在运行过程中或在充电位充电过程中,请勿触碰机器人,非特殊情况下尽量不要采用拉绳开关方式控制机器人;

7.对机器人进行拆机检修时,应在室内进行拆机,除特殊情况外,禁止将机器人从导轨卸下。

2. 系统互联

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