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关于智能变电站方面电大毕业论文范文 与基于激光定位技术的智能变电站巡检机器人设计相关论文范例

主题:智能变电站论文写作 时间:2024-01-19

基于激光定位技术的智能变电站巡检机器人设计,该文是关于智能变电站相关电大毕业论文范文和定位技术和激光定位技术和巡检类论文范例.

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【摘 要】 随着电网升级和建设规模的不断扩大,变电站现场设备巡视和维护的工作量进一步提高,传统人工作业的方式已经很难做到全面准确的巡检,给设备的运行带来一定的安全隐患.因此,利用自动化智能机器人进行辅助巡检,不仅能够节约人力资源,而且能够有效提升电厂设备巡检的可靠性.鉴于此,本文对基于激光定位技术的智能变电站巡检机器人设计进行深入分析,试图为之提供行之有效的可行性建议.

【关键词】 激光定位 变电站 巡检 机器人 设计

引言:

为了实现智能电网建设的目标,智能变电站巡检机器人已经逐渐取代了传统人工巡检工作,本文主要对智能巡检机器人的软、硬件设计以及激光定位关键技术进行研究,介绍了智能巡检机器人的工作原理,并且配合监控软件进行实施监控,做到各被测点的温度实时显示和视频图像显示,从而实现对变电站现场设备运行状况的实施监控,尤其是对复杂环境下变电站设备的巡检有很大帮助,极大地降低了人工巡检的工作强度和危险性,为智能变电站设备安全可靠运行提供了有力保障,应用前景广阔.

一、智能巡检机器人的特点评价

智能变电站巡检机器人具有较强的环境适应性,受自然环境因素影响较小,在雨雪、雷击等恶劣天气下均可正常工作.技术人员通过控制中心进行网络远程操控,就能对各个子变电站进行日常运维,现场作业由机器人完成.巡检机器人依靠大功率四轮驱动,分为轨道和无轨两种行走模式,具备超高的续航能力,涉水深度可达 110mm 以上;依靠电力进行驱动,巡检机器人还可以获得更高、更快的巡检速度和运算速度,巡检机器人可以进行 360°全方位无死角的监控,支持运动中激光定位技术和红外扫描测温,智能巡检路径规划,提高巡检效率;巡检机器人具备多重电磁干扰防护,可适用于 500kV 以上超高压变电站巡检,即使在通讯中断的情况下,巡检机器人仍可以自主返航,支持自主避障;基于激光定位技术和视觉伺服的智能视频分析技术,全面支持人脸识别、仪表、设备识别,红外线热缺陷诊断,精确识别电压电流致热性故障;设备异常声音识别判断.

同时,智能巡检机器人拥有更强劲的动力、超高的适应环境能力、高效灵活的完成巡检任务、抗干扰能力强、更加智能可靠.实践数据得知,智能巡检机器人在变电站设备区巡视 2 公里的路程,大概需要 10 个小时.而传统人工检测完成相同的巡检任务,至少需要 2-3 天时间.伴随着我国科学技术的不断发展,人工智能、机器人自动控制、数字化智能服务装备、图象处理与智能视频分析及嵌入式操作系统等领域的综合应用.自主研发并拥有自己独立知识产权的电力巡检机器人在世界范围内同类产品中具有领先优势.

二、智能变电站巡检机器人的设计

智能变电站巡检系统由:智能巡检机器人、机器人室、微气象及通信系统、本地监控后台、远程集控后台五大部分组成.变电站智能巡检机器人对变电站室内外设备进行自主巡检与数据采集;机器人室方便机器人提供充电及储存;通过无线通信系统,将巡检数据实时传输至本地监控后台,完成数据的分析处理及预警、告警等功能;通过远程集控后台实现系统远程集控管理.变电站智能巡检机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能,应用红外热成像和高清视频双视结合技术, 精确识别变电站内各类仪表读数及设备的电流、电压致热现象,及时发现设备缺陷,提高设备巡视效率,真正实现集电力预案于一体的变电站智能巡检解决方案,系统已在国家电网、南方电网得到规模化示范应用.下文就对智能变电站巡检机器人的设计进行详细分析:

2.1 硬件设计

变电智能机器人巡检系统由:远程集控后台、本地监控后台、通信系统、机器人室和变电站智能巡检机器人五大部分组成,其中巡检机器人是整个巡检系统的核心,其硬件结构包括智能充电控制系统、无线网络通信设备、继电器控制组、红外热像仪、云台控制系统、锂电池充电接入设备、高容量高功率聚合物锂电池组、散热器组控制系统、主CPU 控制系统、电池电量监控系统、继电器控制组、电机驱动控制系统、大功率高速直流电机、 激光定位自适应编码、解码控制系统、行程探测编码设备.智能巡检机器人如图 1 所示.

如图 1 所示,智能巡检机器人身高92 厘米,体重 80 公斤,脚上 4 个电力驱动轮.智能巡检机器人顶部配有广角双视云台、可见光摄像机以及红外热成像仪,不仅可以水平 360°旋转,还可以垂直 180°“抬头”、“低头”.智能巡检机器人依靠 WiFi 通信天线进行远程遥控,装有三色状态警示灯、超声波雷达传感器、扬声器、语音控制系统,在 60厘米范围内要是遇到障碍物就会自动停步.智能变电站在设备区铺设了长 2227 米的专用电磁轨道,为巡检机器人设置了 3000 多个观察点,实现所有设备区无死角全覆盖.2 台主变压器,1208 个表计、1288 个测温点、678 个可见光外观检查点,都是智能巡检机器人的巡检对象和范围.

2.2 软件设计

智能变电站巡检机器人软件设计,包括:人机交互界面、控制模块、图像监测模块以及信息管理模块四大部分.巡检机器人在软件设计方面具备开放性的接口,支持与 SCADA等系统无缝兼容,实现平台联动和数据交互.巡检机器人软件设计具有个性化交互界面,人机交互是系统的最上层,用户进行操作的主要界面,操作员通过人机交互界面完成各项操作,并向下层发出指令.控制模块具有实时监控功能,录像存储、检索回放、电子地图编辑、巡检任务执行、巡检报表生成、系统用户权限以及设备设置功能,利用*可以实现巡检机器人云台的移动和光圈大小的调整.图像监测模块是分别对红外温度图像和可见光图像的监测,包括:图像信息采集、保存,红外温度图像显示、可见光图像显示、红外图像与可见光图像的匹配处理、匹配后合成图像的显示和显示窗口的切换以及实时对采集到的图像进行查询,通过红外热诊断技术,对变电站设备温度进行安全阀值判断,三项温度对比,并根据制热设备运行状态进行诊断分析,及时发现设备潜在缺陷并发出预警, 提前进行设备防护和隐患处理,提高变电站设备运行效率和寿命.

此外,智能巡检机器人的软件设计支持 RS232、RS485接口协议,客户端用户进行登陆、管理、查询.完成系统参数设置、系统配置和*服务等功能以及提供查询功能.巡检机器人具有良好的包容性、支持电子导航、激光定位,使地理信息与动态监控数据紧密结合.巡检机器人具有强大的实时数据库技术,提供大容量数据的分析和处理,拥有灵活的报警系统以及支持报警联动本地输出功能.智能变电站巡检机器人系统构架,如图 2 所示.

基于激光定位技术的智能变电站巡检机器人拥有强大的视频分析算法,可以实时对高清相机采集到的变电站设备状态图片、仪表信息、刀闸开关状态、异常入侵、漏液进行判断分析,结合红外线热成像技术确保巡检机器人可以有效替代人力,对变电站进行全方位监控和异常诊断,并对变电站设备状态信息进行自主判断和预警,真正意义上实现智能变电站无人值守状态.

三、巡检机器人关键技术特点及应用

智能变电站巡检机器人的设计,采用激光定位技术为基础,主要包括激光定位系统和跟踪系统两个部分,激光定位的性能也取决于这两部分结合匹配的可靠度.通过该技术的运用,能够有效实现移动监测的一体化解决方案,全面实现变电站室内外设备与环境状态的监控.并且能够提供丰富多样的导航配置,基于激光定位技术的巡检机器人,具备施工量小、定位准确、路径灵活等特点,能够帮助巡检机器人变电站全天候、全范围的智能导航.对于巡检机器人,定位技术主要是实现巡检路径的规划,准确运动的作用.定位技术具有定向发光、极高亮度,抗干扰性能好等优势.根据光沿直线传播的原理,发射一个激光信号,然后根据接收反射回来的信号的时间差来计算行走距离.

激光定位技术是巡检机器人一个核心环节,为巡检机器人规划路径,快速准确地进行实时定位、实现运动控制、提高巡检机器人的自动化水平和工作性能都有着至关重要的作用.当前,激光定位技术的设备,主要包括:激光测距仪激光位置信号处理控制部分和跟踪定位部分.其中,激光测距是利用激光脉冲信号或者使用连续光波,射向被测目标物收集反射信号,从而实现距离测量的方法.

脉冲法测距的原理与超声波测距类似,对往返光波脉冲进行计时,通过计算时间差来计算距离,该方法测量距离可以达到几千米, 并且误差可以有效控制在 &plun;1m 左右, 因此,适用于户外长距离测量.相位法则是使用连续固定的调制频率,对发射的激光进行调制,使其成为光强,随调制频率变化的调制激光波,光波遇到被测物体会返回,然后,通过发射激光和接收机光波之间的相位差,计算发射点与目标位置之间的距离.

激光测距传感器的灵敏性和稳定性,将直接决定着激光测距的准确性,由于激光相位法具有测量精度高、技术纯熟、设备应用广泛等优势,能够很好地满足巡检机器人领域的应用要求.

激光测距传感器参数,如下表 1 所示:

此外,随着智能电网的快速发展,变电站规模不断扩大,电力隧道、核辐射等恶劣环境中,智能机器人的应用逐渐代工操作,提升巡检安全性,同时,对巡检方案提出了更高的要求,采用先进的科学技术,为应用集成、业务融合、智能预警、实时联动、故障定位等,提供有力的技术支持和保障.

四、结论

综上所述,伴随着智能变电站的发展,电网设备智能化、信息化以及自动化水平不断提升.为了能够有效获取智能变电站的设备信息,巡检机器人的使用至关重要,但是,由于我国自主研发的激光定位系统较少,正处于发展中阶段,多数仪器设备都是从国外引进,不仅增加了成本,也没有技术核心竞争力.

相信随着电力、电子、多传感器、人工智能等技术的快速发展,对智能巡检机器人的无人守候解决方案会有更深入的研究,将会融入智能大数据分析、应急联动处置、远程控制运维等功能,满足电网用户对电力无人值守的需求,成为电力安全生产运行的必要保障手段,也将成为未来电力设备与环境监测领域的发展趋势.

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