变电站巡检机器人控制系统设计

机器人技术

文章编号:1008-0570(2009)02-2-0220-03

《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第2-2期

变电站巡检机器人控制系统设计

DesignofcontrolsystemforSubstationEquipmentInspectionrobot

（1．济南大学信息科学与工程学院；）董吉文12．山东电力研究院

冯立强

1,2

鲁守银

2

DONGJi-wenFENGLi-qiangLUShou-yin

摘要:本文针对变电站设备巡检工作的实际情况,提出了一种基于嵌入式Linux操作系统的巡检机器人控制系统的软件体

系结构;完成了在PC104硬件模块上的机器人控制系统的设计,介绍了本嵌入式系统软件的总体流程;给出了PMAC运动控制卡驱动程序的实现过程。现场运行试验表明,该控制系统可以真正形成全监控方式,可以大大提高变电站设备运行的安全性、可靠性和实时性。

关键词:机器人;嵌入式Linux;控制系统;设备驱动程序中图分类号:TP242.6;TP273+.5文献标识码:B

技术创新

Abstract:Accordingtotherealconditionofthejobofthesubstationequipmentinspection,thispaperintroducesakindofsoftwarearchitectureofrobotcontrolsystembasedonembededLinuxoperatingsystem;Wehavefinishedthedesignoftherobotcontrolsys-temonthePC104hardwremoduleboardandintroducedthewholeflowofthisembededsystemsoftware;ThepaperalsopresentstherealizationprocessofthePMACdevicedriver.Theindustrialoperationofthesystemshowsthatthecontrolsystemcanformakindoffullmonitorsystemforsubstationtogreatlyimprovethesafety、dependablityandrealityofthesubstationinspection.Keywords:robot;embeddedLinux;controlsystem;devicedriver

1引言

随着科技进步和电力体制改革的不断深入和发展，电力系统自动化程度已有了很大提高，变电站设备的电气信号可以通过监视控制和数据采集系统、高压设备绝缘检测、继电保护等装置获得，从而也实现了变电站主设备的远程监控。即使目前很多变电站实现了遥测、遥信、遥控、遥调功能，为少人或无人值班变电站，但一定程度上都还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题，甚至留下隐患。为了解决这种矛盾，兼顾变电站传统的运行方式，利用机器人技术，我们开发了变电站巡检智能机器人产品样机平台。

本文主要介绍巡检机器人控制系统的实现，利用嵌入式

采用PC104模块组成多板式嵌入式系统，运用Linux操作系统，

该嵌入式系统完成变电站巡检机器人本体的运动控制、数据采集、与上位机通信和实现控制算法等功能。相比于原有的基于

并且可WindowsCE的控制系统具有非常高的可靠性和实时性，

以在产品化以后降低成本。变电站巡检机器人本体如图1所示。

2巡检机器人系统结构

巡检机器人可以携带红外摄像仪、可见光CCD摄像机等

有关的电站设备检测装置，以自主和遥控的方式，代替人对室外高压设备进行巡检。

2.1巡检机器人系统的整体结构

该机器人的整体结构主要包括基站、移动体控制系统以及

红外图像摄像机和传声器（MIC）等组成由可见光图像摄像机、

的电站设备检测系统3部分，如图2所示。

图2机器人系统整体结构

2.2基站系统

基站系统采用PC机、Windows系统。基站系统包括基站计算机、无线网桥、网络集线器等硬件设备，主要用于人机交互、接收操作人员的各种操作指令，并将这些指令下达到机器人移动体运动控制系统，基站计算机安放在运行监控中心，由基站框架、电子地图、状态报警处理、全局路径规划、数据库、实时数据库、工作模块（包括图像、声音处理模块）等模块组成。

2.3机器人移动体控制系统

移动体控制系统主要包括移动体运动控制子系统和工作

现场总线技术应用200例》

图1变电站巡检机器人本体

冯立强:硕士研究生

基金项目:项目名称:变电站巡检机器人实用化技术研究;基金颁发部门:国家电网公司（SGKJ[2007]159）

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