《地鐵站機(jī)房智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《地鐵站機(jī)房智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、地鐵站機(jī)房智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 摘要：現(xiàn)今以IT平臺(tái)為依托，大數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)不斷完善管理和優(yōu)化程序，提升運(yùn)營(yíng)水平已成為主要趨勢(shì)。本文首先分析地鐵站機(jī)房智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，然后探討系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，以期為地鐵站機(jī)房智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考。關(guān)鍵詞：智能巡檢機(jī)器人;地鐵機(jī)房;磁導(dǎo)航系統(tǒng);模塊化設(shè)計(jì)中圖分類(lèi)號(hào)：TP242;TP308文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168202132-0029-03DesignandApplicationofIntelligentInspectionRobotforSubwayStationRoomHOUNaChinaRa

2、ilwaySevenBureauGroupElectricalEngineeringCo.，Ltd.，ZhengzhouHenan450000Abstract：Nowadays，basedonITplatformandbigdata，ithasbecomethemaintrendtoimprovetheoperationlevelbyconstantlyimprovingmanagementandoptimizationprocedures.Firstly，thispaperanalysedtheschemedesignoftheintelligentpatrolrobotsysteminth

3、emachineroomoftheMetrostation，andthendiscussedthehardwarecircuitdesignandsoftwaredesignofthesystem，inordertoprovidereferencefortheapplicationoftheintelligentpatrolrobotsysteminthemachineroomoftheMetrostation.Keywords：intelligentpatrolrobot;subwayengineroom;magneticnavigationsystem;modulardesign1研究背景

4、通常鐵路配電室、配電所、繼電柜室、機(jī)房等采用724h專(zhuān)人值守的方式，工作人員需按時(shí)巡查機(jī)房根底設(shè)施，并對(duì)根底運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查核對(duì)分析。這種耗時(shí)費(fèi)力的方式，導(dǎo)致工作效率低下，巡檢標(biāo)準(zhǔn)化程度也相對(duì)難以得到保證。機(jī)房設(shè)備數(shù)量大、類(lèi)型多，需要巡檢人員具有相當(dāng)?shù)膶?zhuān)業(yè)知識(shí)背景，新進(jìn)人員必然需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)和實(shí)習(xí)，而地鐵站數(shù)量繁多且不斷增加，現(xiàn)有熟練工種數(shù)量往往跟不上高速開(kāi)展的需求。而提高監(jiān)測(cè)手段、提升綜合管控效率，引進(jìn)智能巡檢機(jī)器人必將成為解決這一問(wèn)題的最正確方案。應(yīng)用于鐵路及地鐵站室內(nèi)工作區(qū)機(jī)房、繼電柜室、配電室及配電所等的巡檢機(jī)器人：擁有可升降1.8區(qū)間并360任意水平角度旋轉(zhuǎn)的紅外熱成像和高清

5、視頻雙視結(jié)合技術(shù)的機(jī)頭;采用全模塊化高封閉式機(jī)器人，無(wú)需維護(hù)，全自動(dòng)化充電、自動(dòng)化作業(yè)，出現(xiàn)問(wèn)題部件可直接更換相應(yīng)模塊，簡(jiǎn)單快捷高效，且可以自由添加開(kāi)發(fā)各種新功能;能按照提前規(guī)劃的巡查線路自主行走;可以對(duì)機(jī)房各類(lèi)數(shù)據(jù)分別搜集并集中處理，定期對(duì)各種設(shè)備儀表進(jìn)行巡檢，集中排查，發(fā)現(xiàn)故障后及時(shí)通知后端處理并記錄，也可以對(duì)接機(jī)房出入管理系統(tǒng)，局部替代人工隨工監(jiān)督。很多原本需要人工處理的工作，被智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)取代后，不但節(jié)省了人工本錢(qián)，還防止了漏檢、檢測(cè)不仔細(xì)等情況，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)房管理自動(dòng)化。這些看似簡(jiǎn)單的功能，想要通過(guò)機(jī)器人全部完美實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單。而相對(duì)地鐵機(jī)房工作的特殊要求，機(jī)器人需要進(jìn)

6、行更復(fù)雜、更精細(xì)的工作。比方，機(jī)器人需要在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)房中自如穿行，并到達(dá)一定的移動(dòng)速度，機(jī)房工作人員往來(lái)，通道寬度有限，機(jī)器人需要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有良好的避障能力【1】。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)此方案先期模擬規(guī)劃城際場(chǎng)信號(hào)繼電器區(qū)和京廣場(chǎng)信號(hào)繼電器區(qū)的機(jī)器人自動(dòng)/手動(dòng)遙控巡檢任務(wù)。配置12臺(tái)巡檢AGV和1套自動(dòng)充電樁，巡檢AGV機(jī)器可每天自動(dòng)巡檢并將巡檢情況報(bào)送至上位機(jī)，也可手動(dòng)控制AGV巡檢機(jī)器人去檢查某個(gè)位置的繼電器柜工作情況。AGV巡檢機(jī)器人配置可升降攝像裝置，當(dāng)需要檢查對(duì)面電器柜工作情況時(shí)，機(jī)器人攝像裝置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)一定角度實(shí)現(xiàn)拍攝功能。機(jī)器人磁軌路徑規(guī)劃見(jiàn)圖1。該繼電器智能巡檢機(jī)器人對(duì)繼電器柜室內(nèi)外設(shè)

7、備進(jìn)行自主巡檢與數(shù)據(jù)采集;機(jī)器人室便于為機(jī)器人提供充電及儲(chǔ)存;通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)，將巡檢數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至本地監(jiān)控后臺(tái)，完成數(shù)據(jù)的分析處理及預(yù)警、告警等功能;通過(guò)遠(yuǎn)程集控后臺(tái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)程集控管理。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)對(duì)智能循跡機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，將系統(tǒng)分為主控系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、速度控制檢測(cè)模塊、電源管理模塊、圖像采集模塊、存儲(chǔ)及顯示模塊，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行器件選型及相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選用德國(guó)MOTEC100W直流伺服+驅(qū)動(dòng)器+CANopen通信。該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器件具有很高的集成度，能提供足夠的輸出能力，同時(shí)在能耗和運(yùn)行性能方面具備良好的優(yōu)勢(shì)。CANopen通信的信號(hào)驅(qū)動(dòng)具有諸多優(yōu)

8、勢(shì)：物理層非常穩(wěn)定;數(shù)據(jù)鏈路層可靠，因?yàn)橄啾绕渌锌偩€，只有CAN可以到達(dá)漢明間距HammingDistanz為6，能檢測(cè)報(bào)文里多達(dá)5個(gè)隨機(jī)引入的位錯(cuò)誤及15位突發(fā)性錯(cuò)誤;靈活，兼容性高;可互操作性高;CAN產(chǎn)品尺寸小，節(jié)省空間;支持冗余備用。作為智能機(jī)器人“眼睛的圖像采集模塊，關(guān)鍵作用是要獲取更多質(zhì)量好的路況信息。數(shù)字圖像采集方法是利用大分辨率數(shù)字?jǐn)z像頭直接輸出數(shù)字信號(hào)，直接讀取傳感器的數(shù)字輸出。電源電路模塊的設(shè)計(jì)對(duì)整塊電路的供電是否穩(wěn)定起著決定性作用，除了要分別為各個(gè)電路提供穩(wěn)定的電源電壓外，同時(shí)也需要防止受到自身電路和其他電路的噪聲干擾和電磁干擾。含固定頻率振蕩器和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器，并具有完

9、善的保護(hù)電路、電流限制、熱關(guān)斷電路，輸出電壓穩(wěn)定。設(shè)計(jì)完成的智能車(chē)整體實(shí)物如圖2所示。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制策略是智能機(jī)器人設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。假設(shè)智能機(jī)器人的運(yùn)行速度過(guò)快，那么會(huì)導(dǎo)致智能機(jī)器人來(lái)不及反應(yīng)而沖出軌道。通過(guò)參加速度控制單元，使機(jī)器人的運(yùn)行速度和運(yùn)行狀態(tài)得以控制。假設(shè)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)有彎道，那么會(huì)減速運(yùn)行，如智能機(jī)器人向左偏離軌道，那么控制左側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到機(jī)器人直線行駛。磁導(dǎo)航是一項(xiàng)應(yīng)用性非常好的技術(shù)，主要通過(guò)測(cè)量路徑上的磁場(chǎng)信號(hào)來(lái)獲取車(chē)輛自身相對(duì)于目標(biāo)跟蹤路徑之間的位置偏差，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的控制及導(dǎo)航。磁導(dǎo)航具有很高的測(cè)量精度及良好的重復(fù)性，磁導(dǎo)航不易受光線變化等的影響。在運(yùn)行過(guò)程中，磁傳

10、感系統(tǒng)具有較高的可靠性和魯棒性。磁條一旦鋪設(shè)好后，維護(hù)費(fèi)用非常低，使用壽命長(zhǎng)，且增設(shè)、變更路徑較容易。系統(tǒng)整體軟件流程如圖3所示。平安輔助單元主要包括障礙物接觸緩沖器、接近監(jiān)測(cè)裝置、警示裝置、緊急停止按鈕，主要為了防止機(jī)器人之間、機(jī)器人與周?chē)矬w以及機(jī)器人與人之間的碰撞，是確保機(jī)器人平安運(yùn)行的重要系統(tǒng)。警示裝置包括警示燈和警示蜂鳴器，用以提醒應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)正在靠近的機(jī)器人并采取相應(yīng)的措施。操作位置及檢修位置均配置緊急停止按鈕。緊急停止按鈕用以在緊急情況下中斷機(jī)器人的運(yùn)行，為便于緊急情況下操作，磁導(dǎo)航小車(chē)在地面控制中心、小車(chē)車(chē)用遙控器和小車(chē)車(chē)身兩側(cè)設(shè)置紅色的急停按鈕。當(dāng)緊急停止按鈕按下后

11、，機(jī)器人切斷一切設(shè)備的動(dòng)力供給，啟動(dòng)制動(dòng)器并報(bào)警，在排除緊急停止原因之前機(jī)器人維持停止?fàn)顟B(tài)。頭部成像端部具有自動(dòng)升降功能，可升降最大高度1.8m，可檢測(cè)最高位置2.2m，旋轉(zhuǎn)360;還具有端部旋轉(zhuǎn)功能：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要檢測(cè)對(duì)面電器柜式，端部檢測(cè)裝置可旋轉(zhuǎn)360實(shí)現(xiàn)水平任意角度的檢測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，攝像頭端部可升降，可旋轉(zhuǎn)，適應(yīng)1.8m高度內(nèi)對(duì)稱(chēng)擺放的電器柜巡檢。智能巡檢機(jī)器人成品圖見(jiàn)圖4。所有故障信息發(fā)生時(shí)間及試驗(yàn)進(jìn)程的歷史記錄可在計(jì)算機(jī)上查詢(xún);軟件設(shè)置具備工程密碼，需要專(zhuān)業(yè)人員可進(jìn)入。巡檢點(diǎn)ID，即在地圖中設(shè)置的機(jī)器人工作站點(diǎn)，一個(gè)巡檢點(diǎn)包含多個(gè)監(jiān)視點(diǎn)?！把矙z統(tǒng)計(jì)模塊分為“數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和“曲線圖兩個(gè)

12、界面。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)局部以每個(gè)儀表名稱(chēng)監(jiān)視點(diǎn)ID為主鍵，包括巡檢時(shí)間、監(jiān)測(cè)數(shù)值、儀表屬性量程，類(lèi)型、云臺(tái)拍攝的圖片路徑。篩選功能：用戶(hù)可根據(jù)監(jiān)視點(diǎn)ID、儀表類(lèi)型、巡檢時(shí)間篩選出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，也可根據(jù)需求進(jìn)行打印，導(dǎo)出Excel表格和PDF文檔。曲線圖：曲線顯示局部以每個(gè)巡檢點(diǎn)為主鍵，顯示每個(gè)巡檢點(diǎn)下的監(jiān)視點(diǎn)數(shù)據(jù)。巡檢時(shí)間為橫軸，監(jiān)測(cè)數(shù)值為縱軸。5結(jié)語(yǔ)地鐵各類(lèi)機(jī)房機(jī)器煩瑣，各種儀表數(shù)量頗多，加之準(zhǔn)確率、排查率和平安性要求極高，人工巡查很難保證完全不出錯(cuò)漏，而且對(duì)巡檢人員職業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)性要求很高，需要其有相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)及責(zé)任感，且需要多人24h不間斷輪流巡查，各項(xiàng)本錢(qián)也相應(yīng)較高。而應(yīng)用于鐵路及地

13、鐵站室內(nèi)工作區(qū)機(jī)房、繼電柜室、配電室、配電所等的巡檢機(jī)器人：擁有可升降1.8區(qū)間且360任意水平角度旋轉(zhuǎn)的紅外熱成像和高清視頻雙視結(jié)合技術(shù)的機(jī)頭;采用全模塊化高封閉式機(jī)器人，無(wú)需維護(hù)，全自動(dòng)化充電、自動(dòng)化作業(yè)，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的部件可直接更換相應(yīng)模塊，簡(jiǎn)單快捷高效，且可以自由添加開(kāi)發(fā)各種新功能;機(jī)器人替代人工巡查既可以大大降低各項(xiàng)本錢(qián)，也能通過(guò)各項(xiàng)功能和系統(tǒng)提高準(zhǔn)確率和排查率，從而進(jìn)一步確保地鐵系統(tǒng)的平安運(yùn)營(yíng)。在今后的開(kāi)展過(guò)程中，要為機(jī)器人執(zhí)行模塊添加更多新功能，如在巡檢過(guò)程中，使機(jī)器人實(shí)時(shí)感知機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度，并能很“聰明地將數(shù)據(jù)分析消化，然后自動(dòng)繪制出熱能分布圖和濕度分布圖。此外，未來(lái)更會(huì)突破每臺(tái)主機(jī)只能操作一臺(tái)機(jī)器人的限制，可以一臺(tái)主機(jī)同時(shí)監(jiān)控超過(guò)20臺(tái)巡視機(jī)器人，可同時(shí)在該主機(jī)上對(duì)其所控制的所有巡查機(jī)器人進(jìn)行信息錄入與問(wèn)題篩檢。不斷改進(jìn)和強(qiáng)化機(jī)器人巡查系統(tǒng)，使其替代人工巡查，將是未來(lái)地鐵機(jī)房巡查的必然趨勢(shì)。未來(lái)地鐵運(yùn)營(yíng)業(yè)將因此更加平安可靠。參考文獻(xiàn)：【1】劉順明.機(jī)房低壓供配電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)J.中國(guó)金融電腦，20213：84-88.