基于多源感知的智能巡检机器人系统的设计与实现

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随着科学技术的不断发展,变电站智能化程度越来越高。对于我国各电力行业,其所属的配电系统是电力系统的重要环节,随着煤炭、铁路、冶金类、造船类企业等电力行业现代化程度的提高,供电距离的增大以及供电范围的扩大,对其配电系统的可靠性、安全性、连续性方面提出更为严格的要求。目前变电站采用的人工巡检方式存在诸多弊端,故本文研发了一套基于多源感知的智能巡检机器人系统来对变电站的设备进行监测。在智能巡检机器人设计方面,巡检机器人系统采用无风扇嵌入式工控机研华ARK-3500作为主控制器,其具有性能好、功耗低、抗干扰能力强等特点,适合工业领域。通过主控器控制用于设备监测的传感器以及用于定位导航的传感器。高清摄像头、红外热像仪实现视频监控、温度监测等功能,内部传感器、激光传感器和视觉传感器融合控制,使巡检机器人能够准确定位导航。巡检机器人通信系统包括主体通信和边缘设备通信,可以实现全自动巡检,也可以让工作人员现场遥控操作进行巡检。在智能巡检机器人系统设计方面,巡检机器人采用B/S架构,实现与变电站系统内多种三方系统的融合对接,实现变电站综合系统对巡检机器人的调用与任务下发。控制中心的软件系统平台能够将采集的巡检数据进行存储、处理和分析,对异常状况能够预警,工作人员可以实时操作软件用户界面查看具体文件,从而能够及时发现设备缺陷,提高了变电站设备的安全性。电力行业的变电站一般建设在户外,由于复杂的室外环境,这就对巡检机器人定位导航技术提出较高要求。同时,自主导航技术更是进一步提高了巡检机器人智能化程度,而定位技术是导航系统中非常重要的一部分。文中采用激光SLAM和视觉SLAM技术相结合的方式进行定位导航。在复杂的巡检环境中,要实现高精准的定位,需要通过数据融合的方式,将不同类型的传感器进行信息融合,从而发挥出每一个传感器的有效性,使导航系统的定位功能更加准确。同时,巡检机器人在与边缘设备通信中,采用用于边缘设备操作的集成感知控制方法,提高了巡检的可靠性及效率。基于多源感知的智能巡检机器人系统在变电站中的应用,极大地提高了巡检工作效率。巡检机器人在变电站的推广具有非常高的安全效益、经济效益和社会效益。
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