变电站设备巡检机器人系统项目方案Word格式.docx

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1.机器人本体能够沿着指定的巡检线路进行巡游；

2.机器人在巡游过程中对待检设备定位；

3.通过摄像仪和红外热像仪对变电站电气设备的运行状态进行监测；

4.采集机器人本体的状态参数，并将这些参数传送至控制中心；

5.对机器人本体的硬件进行检测，一旦出现故障，系统给出报警提示并采取相应措施，确保机器人在工作过程中的可靠性和安全性；

6.控制中心能够通过上传的视频和红外图像对电气设备进行监控；

7.控制中心通过电子地图来展现机器人巡检的工作过程；

8.工作人员能够对机器人本体的运动实现远程控制；

9.工作人员能够对视频和红外设备实现远程控制；

10.工作人员能够对机器人本体的工作状态进行监控；

11.机器人本体和控制中心之间能够通过网络进行通信。

2设计方案

2.1建设思路

通过重庆创格科技有限责任公司和重庆大学专家一起研讨，制定出一套切实可行的方案。

在该方案的基础上定制或研发相应的设备，经过组装、调试研制出机器人本体部分。

再根据项目的需求制定出配套软件的设计方案，然后通过编码完成项目的软件部分。

最后到现场进行联合调试，对出现的问题进行改进，最终将成果交付超高压局。

建设过程中坚持以下原则：

²

能够完成巡检任务；

不破坏变电站任何装置；

不影响电气设备的正常运行；

机器人在工作中保证可靠性；

在一定程度上减轻工作人员的巡检工作量。

2.2整体架构

系统由三个部分组成：

变电站控制中心软件、无线网络和现场巡检机器人。

控制中心软件运行在变电站控制室的计算机上，主要功能是对巡检现场的情况进行监控。

该软件包括以下几个主要功能：

1、电子地图的展现。

控制中心软件根据变电站平面图绘制出电子地图，对巡检机器人的工作过程进行展现。

2、视频、红外图像的显示。

机器人采集的视频图像信息和红外图相信息经网络传输到控制中心，控制中心软件就会在相应的窗口中显示视频图像和红外图像。

工作人员可以通过这两个窗口监视现场的工作情况和设备的运行情况。

3、机器人状态数据和电力设备状态数据的显示。

控制中心软件能够接收机器人回传的本体状态数据和电力设备状态数据并将其在窗口中显示出来。

这样工作人员可以及时地了解现场的巡检状况。

4、远程遥操作。

控制中心软件允许工作人员通过软件提供的操作面板对机器人本体、摄像仪和红外热像仪实施远程遥操作，不仅可以远程控制机器人行走而且可以控制摄像仪和红外热像仪的云台、焦距等。

无线网络负责中心软件和巡检机器人之间的通讯。

无线网络要求高带宽、高可靠性和低延迟，能够稳定地传输视频数据和其他数据。

在数据传输过程中误码率低。

巡检机器人主要承担设备巡检的任务并将采集的设备状态数据和其他数据上传到控制中心。

其主要功能包括：

1、机器人导航定位。

机器人要能够沿着巡检路线巡游，同时还要能够对电力设备的位置进行定位。

2、机器人本体故障诊断和自保护。

机器人本体软件系统对硬件进行检测，一旦发现故障，系统发出报警信息并采取相应措施进行自我保护。

3、电力设备的监测。

机器人通过其所携带的摄像仪和红外热像仪对电力设备进行监测，并将采集的图像数据和红外数据上传至控制中心。

2.3拓扑结构

机器人本体携带导航设备、监控设备、数据采集设备和网络设备。

控制中心软件运行在监控室的服务器上。

服务器与机器人之间采用点对点的无线网络连接。

在机器人上安装全向天线，确保在任何方向上都能够接收到无线网络信号。

服务器通过交换机和无线AP相连，在网络设置上保证机器人和服务器处于同一个局域网网段中，这样机器人和服务器就能够实现相互通信。

2.4系统工作方式

系统采用客户端/服务器的工作模式。

控制中心软件作为客户端，机器人作为服务器。

系统运行时，机器人首先启动，然后启动控制中心的软件系统。

在这个过程中机器人会和服务器建立网络连接。

机器人开机启动后，就会在导航系统的控制下沿着巡检路线行进，在各个监测点，机器人会停下来对电力设备进行监测的工作。

机器人所采集的监测数据和本体运行状态数据通过网络上传至控制中心。

控制中心接收机器人发回的数据，其中，视频和红外数据通过控制中心软件窗口显示；

机器人本体数据在状态窗口中显示。

控制中心软件还以电子地图的方式展现机器人在现场的工作情况。

另外，工作人员还可以通过软件控制面板对机器人的行走和摄像仪、红外热像仪的焦距、云台进行远程遥操作。

2.5系统可靠性

2.5.1可靠性隐患

1机器人在行走过程中出现无法检测到磁条、标签时会与行走路线产生较大偏差，超出了系统的控制范围；

2、机器人携带的设备可能出现故障；

3、网络可能会出现中断。

2.5.2可靠性解决方案

1. 

可靠的导航控制：

采用多种导航定位技术相融合的方案，确保机器人在行走过程中不会出现大的偏差和失控的情况。

一旦出现无法控制的情况，机器人采用多种处理方式使自己停止运行。

用户可以采用远程人工控制的方法，一旦系统导航系统出现故障，则可以采取人工对机器人的行走加以控制。

2. 

故障检测和机器人的自我保护：

机器人在运行过程中不断检测自身硬件设备的运行状况。

一旦出现故障，系统的故障处理程序会采取相应的处理措施，必要时可以让机器人停止工作。

这样可以避免机器人出现失控的情况下对自身和电力设备造成损害。

3. 

采用高可靠性的网络：

采用高可靠性、高传输带宽的网络设备，一方面保证了机器人和控制中心之间的通讯畅通，另一方面可以使监控室的视频、红外图像保持流畅，减少了控制中心与机器人失去联系的情况。

同时为了以防网络出现中断，机器人配置了网络检测模块，该模块实时检测网络的连接状况，一旦检测到网络中断，机器人会停止运行。

2.6开发环境

以VisualC++6.0作为开发工具，电子地图采用MapX，数据库采用SQLServer数据库平台。

3功能设计

3.1导航定位

机器人本体沿着指定路线行走。

考虑到机器人两个电机性能的差异性以及在行走过程中出现的偏差，因此机器人控制系统包含对在行走过程中出现的偏差进行校正。

在路径转弯处能够识别转弯标志并且能够正确做出转弯动作。

在巡检过程中能够对监测点以及特殊位置实现定位。

机器人本体能够比较准确地读取监测点的标识信息，从而使机器人停止前进并对电气设备进行检测。

在路径转弯处，机器人也能够读取转弯标识从而使机器人能够做出正确的转弯动作。

3.2设备监测

在监测点，机器人本体可通过实现设定的预置位将可见光摄像仪和红外热像仪自动对准待监测电气设备，并对其运行状态、温度等进行监测，之后将采集的视频图像、红外图像以及温度等参数传送至控制中心，工作人员通过控制中心软件窗口在线检测电气设备的运行状态。

在巡检过程中，用户还可以对云台位置和焦距等参数进行设置，可使用录像和图像截取功能，还可对红外热像仪的参数进行设置。

3.3数据采集

机器人本体通过各种传感器采集机器人运动所需的各种数据，包括超声波、磁传感器、RFID标签、温度，这些数据能够传送到控制中心软件并显示出来。

3.4机器人本体硬件检测

机器人本体软件实现对自身硬件的检测，包括超声波、磁传感器、RFID读写器、网络等，确保系统各硬件能够正常工作。

一旦发现故障，系统会调用故障处理程序来作出相应的处理。

3.5故障报警处理

针对系统出现的故障，故障报警处理程序会根据不同故障的类别给出报警提示信息并采取相应的故障处理，这样就保证了系统的可靠性。

3.6参数设置

机器人本体软件允许用户对关键参数进行设置，这样使得系统可以运行在不同的配置环境下，从而提高了系统的灵活性。

3.7开机自启动

机器人系统加电后，下位机软件自动启动，读取设定的配置信息，进入工作状态。

3.8远程控制

控制中心软件能够对机器人本体和监测设备（摄像仪和红外热像仪）进行远程控制。

工作人员通过操作远程控制界面或键盘控制机器人本体前进、后退、左转、右转和停止。

控制中心软件提供对可见光摄像仪和红外摄像仪远程操作面板，可对其进行云台控制、焦距控制、录像、图像截取以及红外摄像仪各种功能的远程控制。

3.9预置位设置

系统提供对监测点的预置位设置，在监测点用户可以记录下云台的方位、俯仰角等信息，在实际巡检时机器人根据预置位自动将云台转动到预先设定的方位，便于工作人员对设备进行监测。

3.10电子地图展现

该功能根据机器人本体回传的数据展现机器人的巡检状况。

这使得工作人员以非常直观的方式了解现场的情况，也使得人机界面十分友好。

3.11视频和红外图像的显示

机器人本体采集的变电站设备视频和红外图像经网络传输后在窗口中显示，工作人员可以通过视频窗口红外窗口观察电气设备的运行状态。

3.12数据传输

系统提供数据传输的功能。

数据传输包括数据发送和数据接收，机器人本体软件和控制中心软件能够发送和接收不同格式、不同类型的数据，并能够对它们进行正确的处理和显示。

3.13用户管理

系统提供用户登录、添加、删除、用户信息修改等基本用户管理功能。

3.14数据存储

系统拥有数据库系统，可以实现对数据的存储

4实施方案

4.1实施策略

了解甲方的需求并给出切实可行的实施方案。

乙方在充分了解甲方的需求后，就项目的实施方案咨询有关专家、学者，在与专家、学者进行充分研讨后制定出符合甲方要求的可行的项目方案。

研制或定制项目有关的硬件设备。

本系统的开发需要硬件的支持。

乙方根据项目的实施方案，研制或定制相关的硬件设备，使得在硬件层次上保证项目满足用户的需求。

3.制定软件设计方案并开发软件系统。

根据项目的整体方案和客户需求，制定出软件设计方案，如概要设计、详细设计，最后开发出符合需求的软件系统。

4．采取先试点后推广的策略，确保实施工作稳步推进。

为保证项目实施工作有序、稳步进行，可采取先试点、后推广的策略。

通过试点，一方面验证软、硬件系统，另一方面为全局推广积累经验。

4.2项目组织机构

甲方项目组织

甲方成立项目领导小组，协调各项工作，并对重大事项作出决策；

成立项目工作小组，负责本项目协调沟通、组织管理和其它各项具体工作。

乙方项目组织

乙方成立变电站设备巡检机器人系统项目组，负责本项目具体实施工作。

乙方项目组的工作由乙方项目管理组织进行统一管理。

4.3项目计划安排

项目整体工作分为七个阶段：

（1）项目启动及业务需求交流、分析；

（2）制定硬件系统的方案；

（3）硬件设备的研制、定制及测试；

（4）制定软件系统的设计方案；

（5）软件系统的开发、测试；

（6）系统整体的测试；

（7）项目验收。

项目整体计划及各阶段工作时间见下图：

采取先试点后推广的策略，确保实施工作稳步推进

4.4项目各阶段的主要工作