无人值班变电站巡检机器人的研究及应用

摘要

随着科技的不断进步、电力体制的不断改革、国家对电网发展的大力支持，电力系统自动化程度也在不断的提高，变电站巡检工作慢慢趋于无人化或少人化。变电站日常巡检任务主要依赖于人工巡视，感官判断电力设备运行状态，很难做到快速、准确判断设备存在的安全隐患。变电站设备的可靠运行，直接影响到输变电生产安全和社会稳定。
　　本论文设计了一种无人值班变电站巡检机器人监测系统，介绍了红外热成像仪测温成像原理。该系统包括巡检机器人移动车体、轨道、充电房、自动充电装置，通讯系统、人机交互监控系统。移动车体沿着轨道移动，可以自主巡检和遥控运行，车体携带红外热成像仪、高清摄像头、噪声传感器、铁磁传感器，辅助人工完成对变电站电力设备红外巡检和变压器噪声检测;通讯系统负责将采集的数据发送到集控中心;人机交互监控系统实时监控显示被测设备点温度信息和高清图像显示，处理数据并对异常设备报警，通知工作人员采取相应措施。数据库保存历史温度数据、测温图像，方便工作人员维护和检修。本论文还对变电站巡检机器人在灯光下导航和图像校准追踪巡检电力设备进行了研究，其他导航方式相比，具有移动速度快、定位准确、成本低、可靠性高的特点。
　　基于现有的无线充电技术，本论文还对变电站巡检机器人无线充电技术进行了研究及设计，不受机器人接触不好、受电端铜氧化而出现对巡检机器人蓄电池无法充电而影响机器人工作，其可靠性高、操作方便、美观。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文的目的及研究意义

1．2 当前国内外研究现状

1．2．1 变电站巡检机器人研究现状

1．2．2 机器人远程控制技术

1．3 论文题目来源

1．4 论文各章节安排

第二章 变电站巡检机器人系统组成

2．1 无人值班变电站巡检需求分析

2．2 巡检机器人系统组成

2．3 巡检机器人机械结构

2．4 巡检机器人轨道铺设

2．5 本章小结

第三章 变电站巡检机器人硬件系统

3．1 巡检机器人控制电路

3．1．1 控制器选择

3．1．2 控制器介绍

3．2 传感器检测模块

3．2．1 铁磁传感器

3．2．2 行程开关

3．2．3 温度传感器

3．3 电源电路

3．4 通信系统

3．5 图像采集模块

3．5．1 红外摄像机

3．5．2 高清摄像机

3．6 音频系统

3．7 自动充电装置

3．8 本章小结

第四章 变电站巡检机器人软件设计

4．1 人机交互监控系统

4．1．1 客户端登陆界面

4．1．2 客户端显示界面

4．1．3 数据库显示界面

4．1．4 巡检地图显示界面

4．2 变电站巡检机器人工作模式

4．2．1 自动巡检模式

4．2．2 手控巡检模式

4．3 本章小结

第五章 灯光追踪与红外图像校准导航定位方法

5．1 灯光成像大小测量

5．1．1 红外成像二值化

5．1．2 Candy轮廓检测

5．1．3 最小二乘拟合

5．2 变电站巡检导航灯规划

5．3 巡检导航定位方法

5．3．1 导航灯测距定位

5．3．2 红外图像校准及灯光追踪导航

5．4 本章小结

第六章 变电站巡检机器人无线充电技术研究

6．1 无线充电技术介绍

6．2 无线充电装置设计

6．3 磁耦合谐振式无线充电理论分析

6．4 发射端高频逆变电路分析

6．5 谐振电路分析

6．6 磁耦合谐振式无线充电效率分析

6．7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间参加的科研项目)