基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統

庫曉斐

摘 要：變電站巡檢機器人在投運前需要進行變電站的巡檢模型配置，而現有的配置流程存在不足之處，針對這些不足設計并實現了一種基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統。闡述了該輔助配置系統的總體結構，介紹了Android應用程序的實現，論述了輔助配置流程。測試結果表明，該輔助配置系統提高了工程服務人員在現場的配置效率，降低了配置工作的強度，延長了單次配置的時間。

關鍵詞：Android；巡檢機器人；變電站；機器人；輔助配置

中圖分類號：TP24 文獻標志碼：A

Auxiliary Configuration System of Substation Inspection Robot Based on Android

KU Xiao-fei

（State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao，Shandong 26600，China）

Abstract：Before the substation inspection robot is put into use，it is necessary to configure the inspection model of the substation.However，deficiencies exist in current configuration process.Aimed at these deficiencies，the auxiliary configuration system of substation inspection robot based on Android was designed and developed.This paper describes the overall structure of the auxiliary configuration system，introduces the implement of the Android application，and discusses the process of auxiliary configuration.Experimental results show that，the auxiliary configuration system improves configuration efficiency of engineering service staffs in the field，reduces the intensity of the configuration work，and extends the time of a single configuration.

Key words：Android；inspection robot；substation；robot；auxiliary configuration

1 引 言

變電站設備巡檢在變電站正常生產和安全運行方面起到極其重要的作用[1]，尤其是特高壓變電站，變電站設備的可靠性是非常關鍵的。傳統的人工巡檢勞動強度大，檢測質量分散，受惡劣天氣干擾大[2]，并且不能及時準確的將檢測數據傳送到管理信息系統[3]，而應用于變電站設備巡檢中的變電站巡檢機器人，提高了設備巡檢的質量，并推進了無人值守變電站的進程[4]。

變電站巡檢機器人在變電站投運前需要工程服務人員進行現場調試，主要是進行變電站的巡檢模型配置，然而現有的配置流程存在工作效率低、工作強度大、單次配置時間短等不足。本文針對這些不足設計并實現了一種基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統，通過系統測試，結果表明該系統所使用的輔助配置流程克服現有配置流程存在的不足。

2 系統總體設計

2.1 關鍵問題分析

目前變電站巡檢機器人的導航方式逐漸地由磁導航[5]改用激光導航方式。激光導航機器人在投運前需要利用激光傳感器建立變電站環境的二維地圖[6]，地圖主要是用于機器人在變電站環境的定位。除了建圖，還需要進行變電站的巡檢模型配置，主要包括停靠點配置和巡檢任務配置。停靠點配置主要是配置機器人在巡檢路線上停止位置的激光導航坐標，以及在該?？奎c所需要執行的命令及參數，如果該?？奎c需要進行變電站設備的檢測，則還需要配置云臺預置位及視頻變倍等參數。巡檢任務配置主要是通過選擇需要檢測的變電站設備生成包含若干?？奎c的列表，以及任務啟動的時間和周期、任務檢測模式等參數的配置。

針對基于激光導航的變電站巡檢機器人，停靠點配置需要工程服務人員在機器人附近控制其到變電站設備附近，然后控制云臺和視頻，并通過播放的實時視頻來判斷機器人的位置是否需要調整，完成位置調整后，將所在位置的激光坐標保存下來。目前現有的方式是工程服務人員手持筆記本電腦通過網線直連機器人，然后控制機器人完成相應的配置。這種方式容易使工程服務人員產生疲憊，并且配置過程的時間受限于筆記本電腦電池的續航時間，然而筆記本電腦電池的續航時間一般只有2到4個小時。從而增加了工程服務人員的工作強度，降低了工程服務人員的工作效率。

2.2 系統總體結構

針對現有?？奎c配置存在的不足，本文提出一種基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統，該系統的總體結構如圖1所示，包括變電站巡檢機器人、Android移動設備、后臺監控系統。

變電站巡檢機器人包括機器人本體、無線網橋和USB WiFi。其中，無線網橋通過與后臺監控系統的無線網橋配對之后，建立無線網絡。USB WiFi插在機器人工控機的USB接口上，負責提供短距離的無線網絡，Android移動設備通過USB WiFi完成與變電站巡檢機器人的通信。后臺監控系統包括服務器、無線網橋、路由器、無線路由器。其中，路由器通過網線將其他設備連接在一起，負責組建后臺監控系統的網絡。無線路由器負責提供短距離的無線網絡，Android移動設備通過無線路由器完成與后臺監控系統的通信。endprint

3 系統實現

3.1 Android應用程序實現

輔助配置系統的核心部分是運行在Android移動設備上的Android應用程序。在Android應用程序的實現中，使用Android操作系統作為開發平臺，Android Studio作為開發環境，Java語言作為開發語言，SQLite數據庫作為開發數據庫，使用Google提供的Android SDK軟件開發工具包，視頻控制部分使用視頻設備廠家提供的SDK軟件開發工具包。

3.1.1 車體控制

圖2 車體控制界面

圖2是Android應用程序的車體控制界面，其中包括前進、后退、左轉、右轉和停止的基本控制。界面中的關閉連接按鈕指的是關閉與變電站巡檢機器人的通信連接，通信連接的狀態在界面的左上角顯示，在線表示連接正常，離線表示連接斷開，只有在連接正常的情況下才能進行常規的車體控制、切換模式和超聲操作，連接斷開后按鈕文字變成打開連接。界面中的停止播放按鈕指的是停止界面中視頻的播放，停止播放后按鈕文字變成播放視頻。界面中的切換模式按鈕指的是切換變電站巡檢機器人的控制模式，控制模式包括手動和自動，只有在手動控制模式下常規的車體控制和超聲控制才起作用，控制模式的狀態在界面左上角的連接狀態后面顯示。界面中使能超聲按鈕指的是使能變電站巡檢機器人的超聲傳感器，使能之后按鈕文字變成禁用超聲。界面右上角是激光坐標、激光導航匹配率、左右輪速度的實時數據顯示。界面中提供了?？奎cID的輸入，提供了?？奎c信息的保存、查看、刪除和清空功能。界面中還提供了上傳?？奎c的功能，通過點擊傳停靠點按鈕完成，上傳?？奎c的具體步驟將在第3.2節中介紹。

3.1.2 云鏡控制

圖3是Android應用程序的云鏡控制界面，包括云臺控制和視頻控制功能。其中，云臺控制包括上仰、下俯、左轉、右轉、停止和復位的基本控制，以及查云臺XY的功能。其中，查云臺XY指的是查詢當前云臺的XY坐標，點擊按鈕完成查詢后，會將查詢到的XY坐標在界面的右上角顯示出來。視頻控制包括播放視頻、切換視頻、焦距變大、焦距變小、停止焦距控制、IO控制。

切換視頻是指界面中的視頻在可見光視頻和紅外視頻之間進行切換。IO控制指的是打開或關閉視頻設備的IO接口，目前視頻設備的IO接口主要是用來控制其他設備的電源，例如紅外攝像儀的電源可以通過紅外視頻服務器的IO接口來進行控制，可以點擊關閉IO按鈕來關閉紅外熱像儀的電源。

3.2 輔助配置流程

輔助配置主要是指輔助完成激光導航巡檢機器人的?？奎c配置，因為?？奎c配置需要工程服務人員在變電站現場控制機器人完成，工作強度大，工作時間長。圖4給出了輔助配置流程，具體步驟如下：

步驟1：Android應用程序發送控制車體命令，變電站巡檢機器人完成車體移動，然后反饋激光坐標和車體速度，Android應用程序收到反饋數據后，更新并顯示激光坐標和車體速度。

步驟2：Android應用程序發送控制云臺命令和控制視頻命令，變電站巡檢機器人完成云臺轉動和視頻操作。

步驟3：在Android應用程序上根據可見光視頻和紅外視頻判斷當前位置是否符合變電站設備的檢測，并以此來判斷位置是否還需要進行調整。如果需要調整，執行步驟1；如果不需要調整，執行下一步。

步驟4：在Android應用程序上輸入?？奎cID，然后把?？奎cID和激光導航坐標（X、Y、車體角度）保存到SQLite數據庫中。如果本地數據庫中不存在該?？奎cID，則新建一個停靠點信息記錄；如果本地數據庫存在該?？奎cID，則修改該?？奎cID對應的?？奎c信息記錄。

步驟5：在Android應用程序上查看已經保存的?？奎c信息記錄，刪除錯誤的?？奎c信息記錄。并根據已經保存的信息來判斷是否已經完成了所需要的停靠點配置。如果未完成，執行步驟1；如果已經完成，則執行下一步。

步驟6：Android應用程序生成需要上傳給后臺監控系統的?？奎c信息列表，初始化當前index=0，index為停靠點信息列表的索引。

步驟7：Android應用程序上傳index對應的?？奎c信息，后臺監控系統接收到停靠點信息，完成?？奎c信息的保存與更新，并在完成后通知Android應用程序。

步驟8：Android應用程序判斷信息列表是否已經上傳完成。如果還沒有上傳完成，index++，然后執行步驟7；如果已經上傳完成，執行下一步。

步驟9：Android應用程序提示上傳?？奎c信息成功。

4 系統測試

如圖5所示，由工程服務人員在變電站現場進行測試，主要測試Android應用程序的車體控制、云臺控制、視頻控制等基本控制，測試變電站現場?？奎c信息的保存、修改、刪除等操作，以及測試Android應用程序將保存的?？奎c信息上傳到后臺監控系統。通過在變電站現場進行測試，比較了新的?？奎c配置方法與現有方法的差異，發現基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統提高了停靠點配置的工作效率，降低了工作強度，延長了單次配置的時間，為工程服務人員的現場調試工作提供便利。

5 結束語

介紹了變電站巡檢機器人現有的巡檢模型配置流程，并針對現有配置流程中存在的不足，提出

基于Android的變電站巡檢機器人輔助配置系統。闡述了該系統的總體設計、系統實現和系統測試。在系統總體設計中，分析了現有變電站巡檢模型配置的關鍵問題，介紹了輔助配置系統的總體結構。在系統實現中，描述了Android應用程序的實現，論述了輔助配置流程。通過系統測試，驗證了該系統提高了?？奎c配置的工作效率，降低了工作強度，延長了單次配置工作時間。

參考文獻

[1] 李向東，魯守銀，王宏，等.一種智能巡檢機器人的體系結構分析與設計[J].機器人，2005，27（6）：502-506.

[2] 楊旭東，黃玉柱，李繼剛，等.變電站巡檢機器人研究現狀綜述[J].山東電力技術，2015，42（1）：30-34.

[3] 熊澤群，黃石磊，李永熙，等.變電站巡檢機器人的控制檢測仿真測試系統[J].電氣自動化，2016，38（4）： 49-53.

[4] 魯守銀，錢慶林，張斌，等.變電站設備巡檢機器人的研制[J].電力系統自動化，2006，30（13）：94-98.

[5] 周立輝，張永生，孫勇，等.智能變電站巡檢機器人研制及應用[J].電力系統自動化，2011，35（19）：85-88.

[6] 李紅梅，王濱海，廖文龍，等.基于地圖匹配的變電站巡檢機器人激光導航系統設計[J].制造業自動化，2014，36（1）： 52-56.endprint