35KV变电站巡检机器人研制

发布时间：2017-08-01 16:14

  本文关键词：35KV变电站巡检机器人研制

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【摘要】：目前的变电站巡检机器人多应用于500KV及以上的大型变电站,其巡检机器人本体和监控端都位于变电站内,主要功能是代替站内值班人员执行每天的例行巡检任务。而35KV变电站规模较小,人工巡检劳动强度并不大,但是其位置分散,因而值班人员需要开车或步行较长路程赶往多个变电站现场进行巡检。因此35KV变电站迫切需要一种监控端在供电公司的巡检机器人,使得值班人员在供电公司就可以通过远程操控来完成例行巡检。本文以某35KV变电站为研究对象,根据其变电站特点和无人值守化运行的实际情况,研制了一种用于35KV变电站的巡检机器人。该35KV变电站巡检机器人的监控端在供电公司。巡检机器人本体位于35KV变电站内,并通过4G网络连接到互联网。二者采用WCF协议框架,通过新花生壳软件的动态域名解析服务和内网穿透功能实现互联网通讯。该巡检机器人采用磁轨导航方式,并通过RFID标签实现辅助定位。其搭载高清摄像头和红外成像仪,能够对变电站设备进行可见光拍摄和红外热成像拍摄。监控端能够控制巡检机器人的运动,并实时接收其回传的视频图像,然后通过图像匹配技术和OCR文字识别技术诊断出变电站设备的外观异常和温度异常。另外,针对传统巡检机器人充电机构对接有偏差的不足,本文还研制了一种地插式充电装置,采用磁轨导航定位和机械矫正相结合的方式提高了充电对接成功率,实现了巡检机器人的自动充电功能。该巡检机器人已经在安徽省淮南市某35KV变电站投入运行,运行结果表明,该巡检机器人性能稳定,能够以磁轨导航的方式完成巡检作业并实现自动充电功能。监控端可以实现巡检机器人的运动控制,可以实时显示并分析其回传的变电站设备图像,正确诊断外观异常和温度异常并报警。该巡检机器人采用互联网通讯方案,使得值班人员在供电公司就可以远程完成例行巡检任务,大大减少了值班人员现场巡检的次数,有效地减少了其劳动强度,提高了其工作效率,为变电站设备的安全运行提供更可靠的保障。
【关键词】：巡检机器人 35KV变电站 图像识别 互联网通讯 自动充电
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;TM63
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 第2章 系统总体设计14-22
• 2.1 系统组成14-17
• 2.2 机械结构设计17-21
• 2.2.1 外壳18-19
• 2.2.2 底盘19
• 2.2.3 驱动机构19-21
• 2.3 巡检机器人系统主要功能21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 运动及导航模块22-36
• 3.1 运动及导航模块硬件23-26
• 3.1.1 伺服电机23-24
• 3.1.2 磁传感器24-25
• 3.1.3 光耦隔离电路25
• 3.1.4 RFID辅助定位装置25-26
• 3.2 运动及导航的PID控制26-31
• 3.2.1 PID控制算法简介26-27
• 3.2.2 加权平均法27-29
• 3.2.3 PID闭环控制模型29-31
• 3.3 运动及导航模块软件设计31-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 自动充电模块36-46
• 4.1 自动充电模块组成36-37
• 4.2 充电插头和充电插座设计37-40
• 4.3 自动充电过程40-41
• 4.4 巡检机器人电源模块设计41-43
• 4.5 充电室控制柜43-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 监控模块46-55
• 5.1 互联网的点对点通讯46-49
• 5.1.1 通讯网络的搭建47
• 5.1.2 动态域名解析服务和内网穿透技术47-49
• 5.2 WCF通讯49-50
• 5.3 设备异常识别50-53
• 5.3.1 外观异常图像识别51
• 5.3.2 温度异常图像识别51-53
• 5.4 监控模块软件设计53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第6章 实际运行情况55-59
• 6.1 运动及导航和自动充电模块运行情况56
• 6.2 监控模块运行情况56-58
• 6.3 本章小结58-59
• 第7章 总结与展望59-61
• 7.1 总结59-60
• 7.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士期间发表论文与研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：605080