导轨式巡检机器人（配电室巡检机器人解决方案室内挂轨式）

一、车间配电室需求分析

某车间有31个配电室，2台主变压器，地理分布非常分散，导致配电室巡检工作量剧增。传统配电室的日常巡检工作以人工为主，辅助巡检由固定式监测检测设备和手持式检测设备进行。

目前，传统的检测方法存在很多问题，主要表现在以下几个方面。

1)检查工作量大。

有大量的配电室、IDC、继电保护室、开关室等。且检查内容较多，难以根据实际业务需要全面覆盖人员检查。

2)缺乏提前预测

由于缺乏提前预测功能，相关值班人员只能做出事后回应异常发生后，并能不要发出预警，避免事故发生。

3)缺乏统一调度

现场监控没有联网，大量现场设备和环境数据没有整合，缺乏统一的调度单元。

4)工作安全隐患

人对现场环境的感知很差。检查中有毒有害气体无法预测，一些辐射场所也可能对人体产生明显影响。

二、系统方案设计

科恒钛业室内挂轨巡检机器人系统以巡检机器人为核心，集移动文章巡检、红外测温、环境监测、智能数据分析等功能于一体。从而实现对巡检区域内设备的实时监控和数据分析管理。巡逻机器人主要由控制中心、水平运动机构、轨道总成、升降运动机构和音文章设备五部分组成。其上的各种摄像机和摄像设备采集到相应的数据后，通过系统的数据传输通道(有线、无线、载波等)将网络数字信号或模拟信号传输到监控中心的控制平台。);核心解码器支持TCP/IP网络或RS485串行通信方式的直接控制，实现监控平台的在线控制功能。

2.1运行轨道

室内轨道智能巡检机器人沿着铺设在房间顶部的工字形铝制轨道运行。机器人的行走导轨铺设在房间顶部，机器人在轨道上运行，不影响下层通道的人员通行。

项目实施过程中，可根据现场测绘进行轨道设计。无转弯时，每隔3m安装一个吊架，转弯时每隔1.5m安装一个吊架。为了保证机器人的定位精度，每隔一定距离安装一个定位标签，在弯道处减少标签距离。轨道采用特殊定制的铝合金型材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。便于运输和施工，集中承重200Kg。在房间顶部安装轨道吊架，在预装的膨胀螺栓上安装高度可调的安装支架，然后抬起轨道，通过T型槽内的T型螺栓固定在安装支架上。支架可以上下左右调节，螺栓可以在工字形轨道的安装槽内来回滑动，降低了对预埋螺栓精度的要求。

通过室内房间调查，轨道按照转弯、爬坡、直线轨道预制，只需要现场调整轨道，不需要切割，提高了施工效率。

定制铝合金型材。截面尺寸：80mmx68mm，阳极氧化，设计使用寿命50年。长度为3000mm，具体结构和尺寸如下图所示。

最小弯曲轨道半径：500mm。规格根据现场具体情况确定。

2.2移动平台

机器人平台由电机驱动，由摩擦轮提供动力。摩擦轮与工字形轨道接触，靠自身重力与轨道压紧，摩擦力更大。摩擦轮由耐磨材料制成，与铝合金工字形轨面摩擦系数大，从而提供较大的驱动力。

2.3李

通过在运动控制系统中加入位置检测装置，控制板可以实时获得当前的升降位置，从而实现位置控制的功能。

2.4通信组件

机器人采用PLC电力线载波通信，机器人本地控制信号和文章信号转换成网络接口，与PLC power cat使用同一个开关实现机器人与后台的通信。由于电猫通信距离的限制，机器人导轨末端采用PLC电猫将网络信号转换成有线形式。

2.5摄像头

相机是一种挂载设备，可以挂载不同的相机。

三、铁路巡逻机器人的功能配置

3.1文章监控功能

文章系统包括一个高清可见光摄像机和一个高精度云台。

云台是高速高精度云台，最高转速80/s，可以快速找到目标位置。旋转角度水平方向360度，垂直方向90度，保证整个视野无盲区。定位精度高，能够准确捕捉预定位置的图像信息。

PTZ配备了一个集成的高清摄像机，用于室内可见光成像，由一个大倍率光学镜头控制。同时可见光一体化机芯具有稳像功能，可以明显抑制5-15Hz的震动。可见光摄像头采用200万像素CCD成像单元，可同时实现大范围监控和高清画质，有利于实现机器人的智能识别功能。采用高性能处理芯片和硬件平台，性能可靠稳定，文章压缩技术先进，压缩比高，处理灵活，超低码率。具有全自动对焦功能，使用方便。支持TCP/IP、HTTP、DDNS等网络通信协议。

3.2红外温度测量

智能巡检系统可实现红外文章图像采集功能，控制云台自由旋转，拍摄配电室各种设备的红外热像，并将采集的信息通过局域网实时传输到主控室。在自动巡检过程中，自动发现温度超限的节点和区域，根据DLT664规范检测站内设备的温度，自动分析判断电流、电压引起的缺陷或故障，并给出预警。并保存拍照的时间、地点和图片信息，以便主控室的工作人员根据图像判断该区域的各种设备是否安全。

3.3仪器检测读数的图像识别

智能巡逻机器人可以实现可视文章图像采集功能。机器人可以自动移动到指定位置，控制云台自由旋转，对区域内的各种仪表设备进行拍照，并将采集到的信息通过无线局域网实时传输到主控室。系统会根据图像信息自动识别仪表读数，并记录在数据库中。当仪表数据超过预设报警值时，会发出声光报警。

3.4局部放电检测

瞬态地波(TEV)检测方法用于检测开关设备的局部放电。瞬态地波(TEV)传感器实时监测开关设备局部放电信号的主要特征量，包括局部放电脉冲的数量和幅值。通过研究不同缺陷模型下时域相位、脉冲数与测量阈值的关系，结合超高频传感器和脉冲电流传感器，消除现场干扰信号，对开关柜绝缘故障进行报警。

物理上采用分布式传感器设计，局部放电传感器固定在开关柜的适当位置。该传感器是自供电的，由高能电池供电。传感器采用吸附式设计，体积小，安装时无损耗。采集的数据通过zigbee无线通信技术或有线传输。设计采用独立的噪声处理通道屏蔽现场噪声。现场数据处理和传输单元自带操作系统，可以根据现场环境独立设置环境参数，使数据移动

系统具有预警功能，可以完成历史数据统计和趋势分析，提前预测巡视区域可能出现的设备故障和运行环境缺陷，及时发出预警信息通知后台管理人员。

设备高温警报

仪表读数超限报警

当通信中断或接收到的消息内容异常时，系统设备在失去网络后可能无法正常工作，后台有网络通信断开的报警。每台设备的目录里都收集了很多每台设备检查结果的照片，系统逻辑清晰，方便后期排故。

3.6信息交换和通信网络功能

1、机器人后台应能实现与其他文章监控系统的互联，并能接入其他文章平台或自身系统添加的文章数据，进行高级智能分析和识别功能。

2、机器人的后台可以与其他环境检测系统互联，可以访问其他平台上附加的环境检测传感器的数据或者自己的系统进行存储、分析和报警。

3.7实时定位功能

光电编码器配合RIFD电子标签，在关键位置设置RIFD标签，精确定位设定的工作位置和弯曲。

当室内轨道智能巡检机器人接近任务点时，会提前减速停车，调整云台方向，采集任务点设备信息。

室内轨道智能巡逻机器人在接近转弯点时，会自动减速通过。根据设定的弯道允许速度，将机器人减速到允许速度。

室内轨道智能巡检机器人在运动过程中通过伺服电机编码器和定位标签的结合进行定位，保证室内轨道智能巡检机器人控制器和远程中央管理平台能够实时了解巡检机器人的位置信息。

四、软件功能描述

4.1自动巡检

自动巡检是挂轨机器人按照预设的规划路径自动巡检的一种方式。根据各种检测设备如高清摄像机、高灵敏度红外热像仪、摄像机等。机器人按照既定规则完成对室内各部分设备拍照、抄表、红外测温、环境监控等巡视活动，并将巡视数据自动传输至后台管理系统保存，并生成检测分析报告。

4.2手动远程检查

该系统可以通过远程检测对机器人进行实时遥控。

4.3数据统计

该平台具有监测数据的存储、分析、统计和检索功能。监控平台对数据进行标准化的整理和分类，并支持Excel报表的导出和保存。运维人员可以根据任务或监控点在监控平台中搜索数据，快速查看监控数据。

4.4报告输出

挂轨机器人执行一个任务后会自动生成报告，运维人员可以根据时间、巡视类型、任务名称等在监控平台上搜索查看报告。运维人员可以根据需要搜索、查看、导出各类报表。

4.5预警和联系

在巡检过程中，挂轨机器人可以通过数值分析、阈值比较、趋势分析、数据库等相关技术对异常数据进行自动预警。告警信息以界面告警和声光告警两种方式呈现，及时提醒运维人员。

五、轨道机器人的特点

5.1较强的转弯和爬坡能力

该智能巡检机器人可沿轨道平稳行走，最小转弯半径低至500mm，最大爬坡能力可达30。当机器人通过弯道、坡道等特定位置时，在这些路段前10米读取RFID信息，机器人自动减速，确保机器人安全通过特殊路段。通过特殊路段后，它读取新的RFID信息，然后确定通过特殊路段，并开始自动加快正常检查速度(10m/min)。

5.2灵活的测试组织

主检测单元由高清晰度

报表系统能够对海量数据进行自动存储、统计和智能分析处理，如巡检点数据查询和统计、报警信息查询和缺陷异常分析、环境记录数据和红外测温数据分析等。所有报表都支持查询、导出和打印。导出数据支持EXECL格式和文本格式，导出信息完整，记录准确完整，便于存储、上报、决策和归档。

结论

6.1直接效益分析

1)降低设备检查的人工成本。

智能机器人的使用在一定程度上可以代替人工劳动，完成设备的巡检，减少运维人员的投入，降低人员成本。

2)提高运维快速反应能力，有效控制设备损坏率。

通过集成红外热成像、声音和高清在线监测功能，为设备的安全正常运行提供可靠的科学依据，从而缩短维修时间。

6.2社会效益分析

1)实现数字化电网，提高整体管理水平。

在安全生产领域高效开展生产工作，提高专业技能，实现配电室数字化管理水平，提高企业竞争力。

2)规范设备操作流程，加强安全管理。

智能机器人可以规范配电室设备的巡视流程，减少人身伤害。充分利用人事管理资源，降低生产管理成本。

6.3提升企业社会形象

有助于提高公司在行业中的地位，同时可以促进人力水平的提高，获得良好的社会效益。

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