輸變電設備機器人智能巡檢技術

前言
第 1 章 概述 1
1.1 電網巡檢模式簡介 1
1.2 輸變電設備對智能巡檢的需求 2
1.3 巡檢機器人技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 3
1.3.1 輸電線路巡檢機器人 3
1.3.2 變電站巡檢機器人 5
1.4 本書主要內容 6
第 2 章 架空輸電線路機器人巡檢方法 8
2.1 機器人巡檢問題分析 8
2.2 機器人行駛路徑的選擇 8
2.3 機器人巡檢模式 9
第 3 章 架空輸電線路機器人巡檢系統(tǒng) 12
3.1 機器人巡檢系統(tǒng) 12
3.2 機器人行駛路徑設計 13
3.2.1 穿越越障機器人 13
3.2.2 跨越越障機器人 17
3.3 機器人本體設備 18
3.3.1 穿越越障機器人 18
3.3.2 跨越越障機器人 24
3.4 地面監(jiān)控基站 29
3.5 塔上充電裝置 30
3.6 自動上下線裝置 32
3.6.1 工作原理 32
3.6.2 裝置總體結構 33
3.6.3 裝置各部分組成 33
3.6.4 裝置安裝 36
3.6.5 試驗驗證 38
3.7 任務載荷系統(tǒng) 40
3.7.1 任務載荷選型及集成 40
3.7.2 試驗驗證 45
第 4 章 輸電線路機器人視覺檢測定位技術 50
4.1 機器人視覺系統(tǒng)及其伺服控制機構 50
4.2 常規(guī)和異形障礙物的視覺檢測定位 51
4.2.1 檢測思路 51
4.2.2 檢測方法 51
4.3 手眼視覺模型及控制設計 59
4.3.1 手眼視覺模型 59
4.3.2 伺服控制設計 60
4.3.3 機器人自主找線流程 60
4.3.4 試驗驗證與評估 62
第 5 章 輸電線路機器人能耗預測技術 64
5.1 機器人能耗預測方案 64
5.2 機器人鋰電池剩余電量估計 64
5.2.1 負載電壓法 64
5.2.2 電池放電實驗 65
5.3 線路工況、 機器人構型及巡檢規(guī)劃 67
5.4 基于線路工況的能耗模型及續(xù)航預測 70
5.4.1 機器人靜態(tài)能耗 70
5.4.2 機器人動態(tài)能耗 70
5.4.3 機器人總能耗 75
5.4.4 續(xù)航里程估計 75
5.4.5 能耗預測軟件 75
第 6 章 輸電線路機器人風載檢測及控制技術 76
6.1 風載荷及其對機器人姿態(tài)的影響 76
6.2 機器人姿態(tài)檢測與巡檢作業(yè)控制 77
6.3 風載試驗驗證 79
第 7 章 輸電線路機器人全自主巡檢技術 81
7.1 機器人自主定位 81
7.2 機器人自主巡檢 85
7.2.1 巡檢作業(yè)對象 85
7.2.2 巡檢作業(yè)內容 86
7.2.3 巡檢作業(yè)方法和流程 86
7.3 機器人自主越障 89
7.3.1 自主越障規(guī)劃 89
7.3.2 面向對象的控制系統(tǒng)設計 90
7.4 機器人自主運行 93
7.5 機器人與地面基站自主交互 95
7.6 機器人自主故障診斷與復位 97
第 8 章 輸電線路機器人軟件系統(tǒng)設計 100
8.1 軟件開發(fā)平臺 100
8.2 機器人本體軟件 102
8.3 人機交互平臺 104
8.3.1 機器人運動交互控制系統(tǒng) 104
8.3.2 機器人視覺交互控制系統(tǒng) 106
8.3.3 太陽能充電控制系統(tǒng) 106
8.4 巡檢數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng) 107
8.4.1 系統(tǒng)結構 107
8.4.2 系統(tǒng)設計 108
8.4.3 系統(tǒng)實現(xiàn) 110
第 9 章 架空輸電線路機器人性能檢測 113
9.1 檢測目的 113
9.2 檢測對象 113
9.3 檢測項目與方案 114
9.3.1 電磁兼容性能試驗 116
9.3.2 氣候（ 環(huán)境） 防護性能試驗 119
9.3.3 風載試驗 121
9.3.4 淋雨試驗 122
9.3.5 整機振動試驗 122
9.3.6 運輸振動試驗 123
9.4 檢測結果與評價 124
9.4.1 檢測評價方法 124
9.4.2 檢測評價標準 126
9.4.3 檢測評價結果 127
第 10 章 架空輸電線路機器人巡檢應用 128
10.1 機器人巡檢系統(tǒng)實用化要求 128
10.1.1 巡檢系統(tǒng)組成及功能要求 128
10.1.2 機器人功能及性能要求 128
10.1.3 地面監(jiān)控基站要求 130
10.1.4 巡檢數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)要求 130
10.1.5 自 動上下線裝置要求 131
10.1.6 塔上充電裝置要求 131
10.2 機器人巡檢應用技術規(guī)范 131
10.2.1 巡檢方式 131
10.2.2 巡檢作業(yè)要求 132
10.2.3 巡檢作業(yè)流程 134
10.3 示范應用情況 135
第 11 章 變電站機器人巡檢系統(tǒng) 138
11.1 巡檢系統(tǒng)組成 138
11.2 機器人本體 139
11.2.1 外形結構部件 139
11.2.2 運動控制系統(tǒng) 139
11.2.3 供電系統(tǒng) 142
11.2.4 傳感器系統(tǒng) 143
11.2.5 導航系統(tǒng) 146
11.3 充電系統(tǒng) 146
11.4 無線傳輸系統(tǒng) 147
11.5 本地監(jiān)控后臺 147
11.5.1 硬件設計 148
11.5.2 軟件設計 148
11.6 環(huán)境適應性 153
第 12 章 變電站機器人智能巡檢技術 155
12.1 組合導航技術 155
12.1.1 技術原理 155
12.1.2 實現(xiàn)方法 155
12.2 基于特征地圖的定位技術 158
12.2.1 技術原理 158
12.2.2 實現(xiàn)方法 158
12.2.3 應用效果 161
12.3 紅外與數(shù)字地圖輔助導航 162
12.3.1 技術原理 162
12.3.2 實現(xiàn)方法 162
12.3.3 應用效果 164
12.4 基于立體視覺的機器人輔助定位 164
12.5 任務路徑規(guī)劃 166
12.5.1 技術原理 166
12.5.2 實現(xiàn)方法 166
12.5.3 應用效果 170
12.6 可見光檢測及模式識別 171
12.6.1 技術原理 171
12.6.2 實現(xiàn)方法 171
12.7 儀表定位 173
12.7.1 技術原理 173
12.7.2 實現(xiàn)方法 174
12.7.3 應用效果 177
12.8 紅外熱像檢測 178
12.8.1 技術原理 178
12.8.2 實現(xiàn)方法 178
12.9 基于立體視覺和紅外熱像的設備提取 180
12.9.1 技術原理 180
12.9.2 實現(xiàn)方法 180
12.9.3 應用效果 183
12.10 聲音檢測及診斷 183
12.10.1 技術原理 183
12.10.2 實現(xiàn)方法 184
12.10.3 檢驗測試 186
12.11 機器人自動充電 188
12.11.1 技術原理 188
12.11.2 實現(xiàn)方法 188
12.12 充電房自動控制 189
12.12.1 自 動門控制 189
12.12.2 自 動充電控制 190
第 13 章 變電站機器人巡檢應用工程實施 191
13.1 現(xiàn)場勘查 191
13.2 任務規(guī)劃 191
13.3 設備安裝 191
13.4 巡檢準備工作 193
13.5 工程實施計劃 195
13.6 應用調試流程 195
第 14 章 變電站機器人巡檢應用實踐 196
14.1 紅外檢測電流致熱型發(fā)熱缺陷 196
14.1.1 單相絕對溫度測量 196
14.1.2 相間溫度對比測量 199
14.1.3 HGIS 站 SF 6 罐體測溫 200
14.2 可見光檢測開關分合閘狀態(tài) 201
14.2.1 刀閘開合狀態(tài)識別 201
14.2.2 開關分合狀態(tài)識別 202
14.3 可見光檢測表計讀數(shù) 203
14.3.1 SF 6 氣壓表 203
14.3.2 避雷器泄漏電流表 205
14.3.3 指針式避雷器計數(shù)器 206
14.3.4 數(shù)字式避雷器計數(shù)器 207
14.3.5 油位表 207
14.4 人工輔助診斷 209
14.4.1 紅外檢測電壓致熱型缺陷 209
14.4.2 可見光檢測設備外觀缺陷 209
14.5 音頻檢測設備異常振動或噪聲 214
14.6 巡檢應用中發(fā)現(xiàn)問題及改進 215
第 15 章 總結與展望 218
參考文獻 220