变电站/配电房挂轨巡检机器人技术方案20XX年XX月目录一、项目简介 (3)二、系统设计方案 (4)2.1系统框架设计 (4)2.2机器人配置设计 (4)2.3轨道配置方案设计 (5)2.4充电配置方案设计 (6)2.5网络配置方案设计 (7)2.6机器人系统软件平台 (8)2.7材料清单 (9)三、机器人简介 (11)3.1巡检机器人介绍 (11)3.2.1巡检机器人技术参数 (11)3.2.2充电系统参数 (14)3.2.3通讯设备参数 (15)3.2.4轨道参数 (15)3.3功能介绍 (16)3.3.1多种巡检模式 (16)3.3.2配电房内设备测温功能 (16)3.3.3配电房内异物识别 (16)3.3.4遥控实时监控功能 (16)3.3.5环境数据采集、监测功能 (17)3.3.6配电房配套自动化设备对接 (17)3.3.7人员入侵检测功能 (17)3.3.8双向语音对讲功能 (17)3.3.9自检及自身安全防护 (17)3.3.10自主充电 (18)3.3.11固定摄像机信号接入功能 (18)3.5拓展性 (18)3.5.1固定摄像机信号接入功能 (18)3.5.2配电房配套自动化设备对接 (18)3.5.3传感器灵活增加 (18)四机器人运维方案 (19)4.1 机器人硬件设备检查 (19)4.1.1 外观检查 (19)4.1.2机械部件检查 (19)4.1.3电池检查维护 (19)4.2软件平台维护 (19)4.2.1设备通信 (19)4.2.2网络通信检查 (19)4.3充电系统检查 (20)4.4通信箱检查 (20)4.4.1无线AP检查 (20)4.4.1交换机检查 (20)4.5备件更换 (20)4.5.1行走轮、导向轮更换 (20)4.5.2电池更换 (20)4.6 常见问题与异常恢复 (20)4.6.1机器人启动异常 (20)4.8.2故障检测办法 (21)五效益分析 (23)5.1经济效益分析 (23)5.2社会效益分析 (23)一、项目简介XXX配电房挂轨式智能巡检机器人项目，计划在XXXX配电房采用智能巡检机器人，通过机器人自身搭载的高清摄像机、红外热像仪等传感设备，实现对配电房内图像识别、电缆温度以及设备温度检测等作业内容，确保了现场设备的安全、可靠运行。

项目现场配电房2套，巡检路径共计600米（每套300米），计划配置2台机器人进行日常巡检工作，并配备若干无线通讯设备、自主充电设备、1套机器人集控系统及1套后台处理系统等,从而实现配电房现场的巡检与通讯要求。

二、系统设计方案2.1系统框架设计智能巡检机器人系统整体架构分为三层体系：执行层、通讯层和管理层。

执行层：主要由机器人本体、自主充电模块、在线式数据采集模块及其他辅助类设施等组成，实现智能巡检机器人数据采集，自主充电等功能；通讯层：主要由网络通讯设备组成，采用无线通讯模式，通过现场搭建自主局域网，实现巡检区域的网络覆盖，实现在巡检区域内的数据的实时传输；管理层：含盖本地监控后台、集控后台、监控中心等，主要进行数据分析，任务编排&下方以及数据查询等工作。

系统架构如下图所示：图2-1智能巡检机器人体系架构图2.2机器人配置设计布置区域：XX市XXXX配电房；设计采用机器人：挂轨式智能巡检机器人；数量：2套；图 2.2 巡检机器人2.3轨道配置方案设计轨道型材采用高强度铝合金，可拼接，并且可以根据配电房地形设计弯曲度和坡度，如下图所示：设计轨道650米。

图 2.3 高强度铝合金轨道轨道作为巡检机器人设备的承载主体，实现巡检机器人的移动监控。

本系统采用工字型铝合金型材，经氧化处理，既提高抗腐蚀能力，又可加强表面硬度，增加抗磨损性能。

基于有限元分析技术设计的机器人轨道及吊装结构，能够最大程度的保障轨道机器人的安全性，为高稳定性的机器人巡检系统提供保障。

1)轨道技术指标：➢轨道规格型号：高强度铝合金轨道➢直轨道标准长度：不小于2米（非标准长度需要定制）➢弯轨道弯曲半径：R1500➢轨道固定支架：在直线段，每隔1.5～1.8米安装一只，弯道处每隔0.5米装一只。

➢轨道防锈：采用铝合金特质型材，然后氧化处理，既能提高抗腐蚀能力，又可以提高表面的硬度，增加抗磨损性能。

2)轨道安装方式➢将支架用化学螺栓固定到配电房顶部；➢将长T形螺栓螺母装好滑入轨道槽拧紧；➢将T形螺栓头穿过支架上的孔，用螺母固定。

2.4充电配置方案设计1)配置方案：为保证机器人巡检的时效性以及电量保证，需在轨道的起点和巡检过程路段安装自主充电桩。

配置充电桩2套。

2)充电方式设计机器人采用电池和分布式接触充电系统结合的供电方式。

机器人充电桩应高于配电房地面，具体高度为预测最大积水高度高出500mm以上，防止地面积水对充电设施损坏。

分布式充电点采用交流220V作为电源输入，有效保证在配电房中可靠运行；a.机器人采用电池供电，电压满足安全电压要求，不超过30V；b.机器人搭载电池容量满足满负荷（充电一次）行走里程大于3km；c.充电站设计从原理上保证绝不产生火星，以保证安全；❖充电要求1）每个充电点处需提供220V电源。

2）全套供电系统正常工作时，总功率小于1000W2.5网络配置方案设计1)配置方案：因配电房本体性质，存在防火分区的结构模式，为保证机器人巡检数据传输的稳定性及机器人跨越分区时无线网络切换速率，需要在每个防火分区设置一套无线AP装置。

本方案无线AP装置配置如下：无线AP基站2套2)机器人独立网络设计该机器人无线网络方案为5.8G网络，采用私有协议进行控制，单独供机器人传输信息。

机器人无线网络系统拓扑图如下：图2.6 机器人无线网络拓扑图每200~500米一个AP进行全向覆盖，进行整个配电房覆盖。

AP箱采用不锈钢304材质，防护等级IP65，箱内设备包括，1个交换机，1个光纤收发器和2个光纤模块,一个5口电源排插。

同时，每个光纤箱提供一根网线与主网进行通信,光纤箱通过光纤连接。

机器人内置支持移动切换无线接入装置，并配置外置全向双频天线，与配电房接入点进行覆盖移动切换传输。

进行双无线连接线路，切换的时候只是其中一条无线连接切换，另外一条无线连接正常，以保证客户端在移动传输视频及相关数据的稳定性。

a.网络布置要求需要在每个AP处提供电源，电源功率不小于500W整个网络采用桥接模式，需要在入口处提供一个网络端口机器人不管处在什么位置，通信带宽均不小于60Mbps2.6机器人系统软件平台图 2.7后台控制软件界面机器人集控系统平台系统由机器人控制管理系统、智能巡检可视化平台组成，机器人控制管理系统能够实时对机器人远程管理、远程控制、系统配置、任务分配、数据查询、异常报警等设备管理，巡检可视化系统能够同步在集中控制中心大屏进行动态的数据呈现。

2.6.1实时监控及数据显示通过机器人系统软件实时监控界面可以监控机器人摄像机拍摄到的现场画面，支持手动/自动拍照、录像等功能，界面显示各个传感器采集的现场环境数据，机器人运行轨迹，当前执行的任务列表，机器人自身电机、电池、温度等信息。

机器人采集到的数据实时显示的同时可做历史曲线图，音频数据可做波形显示。

监控视频存盘，根据要求调整硬盘大小，通常存储90天。

2.6.2机器人控制及电子地图通过界面控制按钮可控制机器人前进、后退、速度设置、到达指定位置设置，机器人摄像机可以通过界面控制其上下左右旋转以自由调整视角，以及摄像机和热像仪变焦。

机器人控制界面设有电子地图，电子地图通过不同的工作场景实地测绘构图。

电子地图上实时显示机器人当前位置、状态、速度、巡视轨迹。

2.6.3巡检任务分配实现对配电房系统状态的巡检：智能配电房巡检机器人支持全自主和集控巡检模式。

全自主模式包括常规和特殊巡检两种方式。

常规模式下，系统根据预先设定的巡检任务内容、时间、路径等参数信息，自主启动并完成巡视任务；特殊巡检由操作人员设定巡视点，机器人对巡检点自主完成巡检任务。

集控巡检模式由操作人员手动控制机器人，完成巡视工作。

可实现对配电房系统进行反复巡检，并实现对配电房系统状态的连续、动态的数据采集及系统存储。

2.6.4巡检记录查询可查询内容包括巡检任务名称、开始时间、结束时间、检查项、及巡检任务执行过程中拍摄的照片、传感器采集到的数据、产生的报警项等。

巡检完成系统自动生成报表，巡检记录报表可导出为Excel格式文档，方便数据整理及打印查阅。

2.6.5告警日志机器人软件系统自动记录机器人工作过程中巡检产生的报警项及机器人本体报警项并生成告警日志，可以在线查询或导出为Excel格式文档。

2.6.6参数配置配置参数包括多台机器人添加、固定摄像机添加、有害气体报警阈值设置、低电量值设置等。

需要人为设定参数的功能均预留开放接口，方便调试及机器人参数配置。

2.7材料清单机器人项目部署范例清单如下表。

表2-1系统配置清单三、机器人简介3.1巡检机器人介绍智能巡检机器人是我公司研制的一款智能轨道行走式挂载机器人，如下图所示，搭载了红外热像仪、可见光高清摄像机、气体检测仪、温湿度传感器、交互式实时对讲平台、声光报警器、光照检测等，系统采用高性能嵌入式硬件平台，全工业化元器件设计，系统运行可靠，功能齐全。

图3.1巡检机器人本体3.2机器人系统参数 3.2.1巡检机器人技术参数升降云台红外避障指示灯光照传感器电源开关气体传感器扬声器温湿度传感器电源开关3.2.2充电系统参数3.2.3通讯设备参数3.2.4轨道参数3.3功能介绍3.3.1多种巡检模式智能巡检机器人可进行定时巡检、定点巡检、指定任务临时巡检、遥控巡检多种巡检方式。

常用的定点巡检可以根据指定的路径和指定的巡检目标点进行自动匀速巡检，只需要设定巡检路径并启动自动巡检即可使机器人自动完成一次巡检。

巡检过程中机器人每到一个巡检工作位置，能自动准确停车探测，做完预设的动作后再按照路径自动往下一个巡检目标点前进，不需要人为操作控制，即可完成巡检作业，并自动记录、保存所采集到的数据。

3.3.2配电房内设备测温功能智能机器人搭载的红外热像仪，根据红外热成像原理，能准确检测电控柜、水质分析仪等设备运行时的表面温度。

同时在后台监控界面上，准确显示当前拍摄设备的运行温度，如果温度值超出预先设定的阈值，系统自动发出警报。

3.3.3局放检测机器人搭载局放检测传感器，可对配电室内设备局放检测，数据实时长传至控制中心。

3.3.4遥控实时监控功能除机器人自动进行例行巡检外，还可以通过人工遥控巡检的方式对机器人进行实时遥控。

该项应用模式适用于运维人员以及管理单位需要对配电房内紧急状态进行锁定与监测，尤其对于在机器人自主巡检过程中如检测违章停车、行车事故、环境状态异常并向管理人员告警时，管理人员可以在第一时间操控机器人快速到达事故发生位置，及时对事故现场或异常设备进行查看并核实报警信息，以便迅速制定响应策略。