輸變電設(shè)備機(jī)器人智能巡檢技術(shù)

前言
第 1 章 概述 1
1.1 電網(wǎng)巡檢模式簡介 1
1.2 輸變電設(shè)備對(duì)智能巡檢的需求 2
1.3 巡檢機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 3
1.3.1 輸電線路巡檢機(jī)器人 3
1.3.2 變電站巡檢機(jī)器人 5
1.4 本書主要內(nèi)容 6
第 2 章 架空輸電線路機(jī)器人巡檢方法 8
2.1 機(jī)器人巡檢問題分析 8
2.2 機(jī)器人行駛路徑的選擇 8
2.3 機(jī)器人巡檢模式 9
第 3 章 架空輸電線路機(jī)器人巡檢系統(tǒng) 12
3.1 機(jī)器人巡檢系統(tǒng) 12
3.2 機(jī)器人行駛路徑設(shè)計(jì) 13
3.2.1 穿越越障機(jī)器人 13
3.2.2 跨越越障機(jī)器人 17
3.3 機(jī)器人本體設(shè)備 18
3.3.1 穿越越障機(jī)器人 18
3.3.2 跨越越障機(jī)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(dòng)上下線裝置 32
3.6.1 工作原理 32
3.6.2 裝置總體結(jié)構(gòu) 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(yàn)驗(yàn)證 38
3.7 任務(wù)載荷系統(tǒng) 40
3.7.1 任務(wù)載荷選型及集成 40
3.7.2 試驗(yàn)驗(yàn)證 45
第 4 章 輸電線路機(jī)器人視覺檢測(cè)定位技術(shù) 50
4.1 機(jī)器人視覺系統(tǒng)及其伺服控制機(jī)構(gòu) 50
4.2 常規(guī)和異形障礙物的視覺檢測(cè)定位 51
4.2.1 檢測(cè)思路 51
4.2.2 檢測(cè)方法 51
4.3 手眼視覺模型及控制設(shè)計(jì) 59
4.3.1 手眼視覺模型 59
4.3.2 伺服控制設(shè)計(jì) 60
4.3.3 機(jī)器人自主找線流程 60
4.3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證與評(píng)估 62
第 5 章 輸電線路機(jī)器人能耗預(yù)測(cè)技術(shù) 64
5.1 機(jī)器人能耗預(yù)測(cè)方案 64
5.2 機(jī)器人鋰電池剩余電量估計(jì) 64
5.2.1 負(fù)載電壓法 64
5.2.2 電池放電實(shí)驗(yàn) 65
5.3 線路工況、 機(jī)器人構(gòu)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(yù)測(cè) 70
5.4.1 機(jī)器人靜態(tài)能耗 70
5.4.2 機(jī)器人動(dòng)態(tài)能耗 70
5.4.3 機(jī)器人總能耗 75
5.4.4 續(xù)航里程估計(jì) 75
5.4.5 能耗預(yù)測(cè)軟件 75
第 6 章 輸電線路機(jī)器人風(fēng)載檢測(cè)及控制技術(shù) 76
6.1 風(fēng)載荷及其對(duì)機(jī)器人姿態(tài)的影響 76
6.2 機(jī)器人姿態(tài)檢測(cè)與巡檢作業(yè)控制 77
6.3 風(fēng)載試驗(yàn)驗(yàn)證 79
第 7 章 輸電線路機(jī)器人全自主巡檢技術(shù) 81
7.1 機(jī)器人自主定位 81
7.2 機(jī)器人自主巡檢 85
7.2.1 巡檢作業(yè)對(duì)象 85
7.2.2 巡檢作業(yè)內(nèi)容 86
7.2.3 巡檢作業(yè)方法和流程 86
7.3 機(jī)器人自主越障 89
7.3.1 自主越障規(guī)劃 89
7.3.2 面向?qū)ο蟮目刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì) 90
7.4 機(jī)器人自主運(yùn)行 93
7.5 機(jī)器人與地面基站自主交互 95
7.6 機(jī)器人自主故障診斷與復(fù)位 97
第 8 章 輸電線路機(jī)器人軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 100
8.1 軟件開發(fā)平臺(tái) 100
8.2 機(jī)器人本體軟件 102
8.3 人機(jī)交互平臺(tái) 104
8.3.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)交互控制系統(tǒng) 104
8.3.2 機(jī)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(jié)構(gòu) 107
8.4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 108
8.4.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 110
第 9 章 架空輸電線路機(jī)器人性能檢測(cè) 113
9.1 檢測(cè)目的 113
9.2 檢測(cè)對(duì)象 113
9.3 檢測(cè)項(xiàng)目與方案 114
9.3.1 電磁兼容性能試驗(yàn) 116
9.3.2 氣候（ 環(huán)境） 防護(hù)性能試驗(yàn) 119
9.3.3 風(fēng)載試驗(yàn) 121
9.3.4 淋雨試驗(yàn) 122
9.3.5 整機(jī)振動(dòng)試驗(yàn) 122
9.3.6 運(yùn)輸振動(dòng)試驗(yàn) 123
9.4 檢測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià) 124
9.4.1 檢測(cè)評(píng)價(jià)方法 124
9.4.2 檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 126
9.4.3 檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果 127
第 10 章 架空輸電線路機(jī)器人巡檢應(yīng)用 128
10.1 機(jī)器人巡檢系統(tǒng)實(shí)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(jī)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(dòng)上下線裝置要求 131
10.1.6 塔上充電裝置要求 131
10.2 機(jī)器人巡檢應(yīng)用技術(shù)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(yīng)用情況 135
第 11 章 變電站機(jī)器人巡檢系統(tǒng) 138
11.1 巡檢系統(tǒng)組成 138
11.2 機(jī)器人本體 139
11.2.1 外形結(jié)構(gòu)部件 139
11.2.2 運(yùn)動(dòng)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(dǎo)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(tái) 147
11.5.1 硬件設(shè)計(jì) 148
11.5.2 軟件設(shè)計(jì) 148
11.6 環(huán)境適應(yīng)性 153
第 12 章 變電站機(jī)器人智能巡檢技術(shù) 155
12.1 組合導(dǎo)航技術(shù) 155
12.1.1 技術(shù)原理 155
12.1.2 實(shí)現(xiàn)方法 155
12.2 基于特征地圖的定位技術(shù) 158
12.2.1 技術(shù)原理 158
12.2.2 實(shí)現(xiàn)方法 158
12.2.3 應(yīng)用效果 161
12.3 紅外與數(shù)字地圖輔助導(dǎo)航 162
12.3.1 技術(shù)原理 162
12.3.2 實(shí)現(xiàn)方法 162
12.3.3 應(yīng)用效果 164
12.4 基于立體視覺的機(jī)器人輔助定位 164
12.5 任務(wù)路徑規(guī)劃 166
12.5.1 技術(shù)原理 166
12.5.2 實(shí)現(xiàn)方法 166
12.5.3 應(yīng)用效果 170
12.6 可見光檢測(cè)及模式識(shí)別 171
12.6.1 技術(shù)原理 171
12.6.2 實(shí)現(xiàn)方法 171
12.7 儀表定位 173
12.7.1 技術(shù)原理 173
12.7.2 實(shí)現(xiàn)方法 174
12.7.3 應(yīng)用效果 177
12.8 紅外熱像檢測(cè) 178
12.8.1 技術(shù)原理 178
12.8.2 實(shí)現(xiàn)方法 178
12.9 基于立體視覺和紅外熱像的設(shè)備提取 180
12.9.1 技術(shù)原理 180
12.9.2 實(shí)現(xiàn)方法 180
12.9.3 應(yīng)用效果 183
12.10 聲音檢測(cè)及診斷 183
12.10.1 技術(shù)原理 183
12.10.2 實(shí)現(xiàn)方法 184
12.10.3 檢驗(yàn)測(cè)試 186
12.11 機(jī)器人自動(dòng)充電 188
12.11.1 技術(shù)原理 188
12.11.2 實(shí)現(xiàn)方法 188
12.12 充電房自動(dòng)控制 189
12.12.1 自 動(dòng)門控制 189
12.12.2 自 動(dòng)充電控制 190
第 13 章 變電站機(jī)器人巡檢應(yīng)用工程實(shí)施 191
13.1 現(xiàn)場(chǎng)勘查 191
13.2 任務(wù)規(guī)劃 191
13.3 設(shè)備安裝 191
13.4 巡檢準(zhǔn)備工作 193
13.5 工程實(shí)施計(jì)劃 195
13.6 應(yīng)用調(diào)試流程 195
第 14 章 變電站機(jī)器人巡檢應(yīng)用實(shí)踐 196
14.1 紅外檢測(cè)電流致熱型發(fā)熱缺陷 196
14.1.1 單相絕對(duì)溫度測(cè)量 196
14.1.2 相間溫度對(duì)比測(cè)量 199
14.1.3 HGIS 站 SF 6 罐體測(cè)溫 200
14.2 可見光檢測(cè)開關(guān)分合閘狀態(tài) 201
14.2.1 刀閘開合狀態(tài)識(shí)別 201
14.2.2 開關(guān)分合狀態(tài)識(shí)別 202
14.3 可見光檢測(cè)表計(jì)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(jì)數(shù)器 206
14.3.4 數(shù)字式避雷器計(jì)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(cè)電壓致熱型缺陷 209
14.4.2 可見光檢測(cè)設(shè)備外觀缺陷 209
14.5 音頻檢測(cè)設(shè)備異常振動(dòng)或噪聲 214
14.6 巡檢應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題及改進(jìn) 215
第 15 章 總結(jié)與展望 218
參考文獻(xiàn) 220