機(jī)房動(dòng)環(huán)巡檢機(jī)器人研制與應(yīng)用

汪文杰++劉輝舟

【摘 要】隨著高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大以及信息技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)房環(huán)境的復(fù)雜性隨之增加，對(duì)機(jī)房的巡檢工作也愈加重要。機(jī)房動(dòng)環(huán)巡檢機(jī)器人為機(jī)房巡檢提供了更加安全、智能、便捷的解決方案，推動(dòng)了機(jī)房巡檢的智能化。本文介紹了一種機(jī)房動(dòng)環(huán)巡監(jiān)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)，給出了基于該體系結(jié)構(gòu)的各模塊原理。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人 動(dòng)環(huán)巡檢 智能化

1 引言

對(duì)機(jī)房環(huán)境的巡檢是保證機(jī)房安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要舉措，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及信息通信技術(shù)的發(fā)展，機(jī)房運(yùn)行可靠性的重要性隨之增加，機(jī)房巡檢工作受到了更多的重視。機(jī)房巡檢機(jī)器人憑借其可靠、高效、智能等特點(diǎn)，在機(jī)房巡檢中發(fā)揮著越來越重要的作用。利用巡檢機(jī)器人完成對(duì)機(jī)房設(shè)備的巡檢，以至于連接上機(jī)器人的熱點(diǎn)就可以看到機(jī)房及其設(shè)備的狀態(tài)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 巡監(jiān)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與功能

機(jī)房環(huán)動(dòng)巡監(jiān)機(jī)器人結(jié)合人工巡檢的經(jīng)驗(yàn)和要求，以自動(dòng)尋跡的方式對(duì)機(jī)房進(jìn)行巡檢，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合多傳感器，攝像頭和無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的定時(shí)監(jiān)測(cè)，攝像頭實(shí)時(shí)采集機(jī)房?jī)?nèi)視頻信息和溫濕度信息并發(fā)送至PC端監(jiān)控程序。及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題和故障，提高工作效率，減少人為的疏漏，為無人值班機(jī)房提供了創(chuàng)新型的技術(shù)檢測(cè)手段。

2.1 機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

研制基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機(jī)房動(dòng)環(huán)巡檢機(jī)器人，通過機(jī)器人自帶溫濕度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)溫濕度的檢測(cè)，通過機(jī)器人自帶視頻采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)運(yùn)行狀況、門禁狀態(tài)、設(shè)備電源工作情況、燈具使用情況進(jìn)行綜合性監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除影響機(jī)房安全運(yùn)行的隱患，確保機(jī)房安全運(yùn)行。

2.2 機(jī)器人的功能要求

根據(jù)巡監(jiān)機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境和工作要求，對(duì)于功能有以下要求要求：

（1）機(jī)器人尋跡前進(jìn)，確保機(jī)器人永遠(yuǎn)運(yùn)行或停在特定的軌跡上。在前進(jìn)過程中，可以檢測(cè)到出現(xiàn)在前面的障礙物并自動(dòng)挺住，防止機(jī)器人撞在障礙物上導(dǎo)致的電機(jī)卡死。在完成一圈的檢測(cè)之后，機(jī)器人可以自動(dòng)停在充電位置進(jìn)行充電，當(dāng)充電時(shí)間結(jié)束，機(jī)器人再次前進(jìn)檢測(cè)。

（2）保證上下行信號(hào)穩(wěn)定通暢，攝像頭視頻可以清晰無卡頓地發(fā)送至PC端監(jiān)控軟件。傳感器采集數(shù)據(jù)并穩(wěn)定發(fā)送至軟件，下位機(jī)能根據(jù)上位機(jī)的操作調(diào)整拍攝方位和角度、機(jī)器人的運(yùn)行或停止等。

（3）監(jiān)控軟件可以解析下位機(jī)傳來的視頻信息和傳感器信息并顯示，可以通過軟件對(duì)下位機(jī)發(fā)送指令，控制機(jī)器人的監(jiān)控角度和運(yùn)行狀態(tài)。

3 巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成

整個(gè)環(huán)動(dòng)巡監(jiān)的過程可以分為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集、信息處理反饋三大部分，又可分為以下七個(gè)部分：

（1）機(jī)器人平臺(tái)。系統(tǒng)采用四驅(qū)智能小車作為機(jī)器人平臺(tái)，平臺(tái)包含機(jī)器人路徑檢測(cè)壁障系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、攝像頭云臺(tái)、電源系統(tǒng)。平臺(tái)可以根據(jù)預(yù)設(shè)指令實(shí)現(xiàn)自主尋跡或根據(jù)后臺(tái)指令遙控行走，平臺(tái)預(yù)留安裝孔，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的擴(kuò)展。

（2）實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視。機(jī)器人平臺(tái)加裝高清攝像頭，安裝在機(jī)器人云臺(tái)上。攝像頭采集到的數(shù)據(jù)可以通過WIFI傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)系統(tǒng)。通過視頻監(jiān)視可以實(shí)時(shí)了解機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的信息，確定機(jī)房環(huán)境是否正常，是否有人出入。視頻監(jiān)控清晰可靠，直觀的展現(xiàn)了機(jī)房監(jiān)控區(qū)域的全貌。

（3）遠(yuǎn)程控制。監(jiān)控中心通過客戶端可對(duì)所轄機(jī)房的機(jī)器人安裝的攝像機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遙控云臺(tái)的水平、俯仰調(diào)節(jié)，調(diào)整相機(jī)拍攝位置。同時(shí)客戶端也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車平臺(tái)的控制，操縱小車實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、停止功能。

（4）溫濕度監(jiān)測(cè)。機(jī)器人平臺(tái)加裝溫濕度傳感器，機(jī)器人對(duì)傳感器每隔兩秒進(jìn)行一次讀取，然后把當(dāng)前數(shù)據(jù)通過WIFI無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)，展示保存。溫濕度傳感器穩(wěn)定可靠，機(jī)器人通過該傳感器可以準(zhǔn)確地對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（5）尋跡避障。機(jī)器人平臺(tái)加裝尋跡避障系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人工作在自主尋跡工作模式時(shí)，機(jī)器人能夠按照預(yù)先在地面上鋪設(shè)好的軌道進(jìn)行自主巡檢工作。當(dāng)機(jī)器人因人為操縱或者其他原因?qū)е缕x預(yù)設(shè)軌道靠近障礙物時(shí)，能夠自主實(shí)現(xiàn)規(guī)避，防止碰撞事故的發(fā)生。

（6）自動(dòng)充電。機(jī)器人平臺(tái)加裝自動(dòng)充電系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器人完成一次巡檢工作后自動(dòng)停在充電位置。自動(dòng)充電系統(tǒng)接入外部電源，將根據(jù)當(dāng)前電池電量實(shí)現(xiàn)恒壓/恒流充電，檢測(cè)充滿后，充電系統(tǒng)會(huì)停止充電。當(dāng)充電時(shí)間用完后，機(jī)器人啟動(dòng)一次新的巡檢。

（7）后臺(tái)服務(wù)。后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)主要包含視頻數(shù)據(jù)展示、環(huán)境溫濕度展示、機(jī)器人運(yùn)行控制、攝像頭云臺(tái)角度調(diào)節(jié)等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種基于移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)房設(shè)備智能移動(dòng)巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的任務(wù)完成對(duì)機(jī)房巡檢工作，減輕了人力負(fù)擔(dān)，提高了工作可靠性，巡檢機(jī)器人在許多行業(yè)中均發(fā)揮了很大的作用。

但是缺點(diǎn)和不足也是存在的，首先對(duì)電池頻繁的充放電會(huì)加速電池容量的衰減，其次是無線模塊在機(jī)房這種電波干擾較大的環(huán)境中穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步提高；另外，運(yùn)動(dòng)的流暢度尚需提高，尤其在移動(dòng)方式上，基本采用的循跡方式，很大程度上限制了機(jī)器人的巡檢路徑規(guī)劃。在完成對(duì)下位機(jī)的硬件完善、無線模塊的更高效穩(wěn)定及逐步向理想型巡監(jiān)機(jī)器人靠攏后，可以逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)房環(huán)境及其設(shè)備的無人化巡檢，推進(jìn)機(jī)房信息化、智能化進(jìn)程，提高機(jī)房設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周立輝，張永生，孫勇，梁濤，魯守銀.智能變電站巡檢機(jī)器人研制及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，19：85-88+96.

[2]譚富民.無人值班變電站巡檢機(jī)器人的研究及應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2014.

[3]李玉娟.基于STM32的變電站巡檢機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西南交通大學(xué)，2013.

[4]阮翔.機(jī)房自動(dòng)巡監(jiān)機(jī)器人系統(tǒng)初探[J].無線互聯(lián)科技，2013，07：57-59.

[5]陳偉，李向東，劉成業(yè)，陳瑤.基于無線通訊的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].山東科學(xué)，2014，06：48-53.