白金闊 馬 俊 保卓成 李 謹

（天津農(nóng)學院工程技術(shù)學院，天津 300380）

變電站巡檢職務(wù)一直是中重中之重。隨著科技進步和電力體制改革的不斷深入和發(fā)展，變電站設(shè)備的電氣信號可以通過監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高繼電保護等裝置獲得，從而實現(xiàn)了變電站主設(shè)備的遠程監(jiān)控。雖然目前傳統(tǒng)巡檢依然是主力，但是，遠程監(jiān)控在一定程度上可以彌補傳統(tǒng)巡檢的不足，避免人員可以隨意填寫記錄的漏洞。無人在現(xiàn)場及時監(jiān)視、巡視而帶來的一系列問題，甚至未發(fā)現(xiàn)的隱患。本文重點介紹變電巡檢機器人的模塊。

1 模塊介紹

1.1 主控板

本設(shè)計的主控制器為STM32F103。STM32F103 為ARM 32位Cortex-M3內(nèi)核擁有2個DMA控制器，共12個DMA通道：DMA1有7個通道，DMA2有5個通道。2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，擁有低功耗等特點可利于與多個傳感器連接。

1.2 驅(qū)動模塊

驅(qū)動模塊主要運用L293D芯片來驅(qū)動電機。本款巡檢機器人所載L293D是一款單片集成的高電壓、高電流、4通道電機驅(qū)動，設(shè)計用于連接標準DTL或TTL邏輯電平，驅(qū)動電感負載和開關(guān)功率晶體管。為了簡化為雙橋應用，L293D每個通道對都配備了一個使能輸入端。L293D邏輯電路具有獨立的供電輸入，可在更低的電壓下工作。當其為高電平時即啟動工作電機，當其為低電平時則禁止電機驅(qū)動

1.3 工作模塊

此模塊由可見光CCD攝像頭、紅外圖像攝像頭、微型前端處理機FEP、SX1278無線模塊、GPS定位系統(tǒng)等組成。當本款巡檢機器人開始工作前可將場地CAD圖紙傳輸至微型前端處理機FEP中以便主控制器以圖紙中路線進行巡檢。期間巡檢機器人可對設(shè)備使用可見光CCD攝像頭和紅外圖像攝像頭，從而判斷設(shè)備是否正常工作。并且將已經(jīng)獲得的信息通過報表形式自動形成儲存在微型前端處理機FEP中。隨后微型前端處理機FEP通過SX1278無線模塊傳輸至上位機從而進行匯總和整理，以節(jié)省人力。期間若工作人員需要調(diào)控現(xiàn)場情況可將巡檢機器人從自動調(diào)至手動狀態(tài)，從而接收驅(qū)動模塊、攝像頭、機械臂等權(quán)限可以更好的對現(xiàn)場進行調(diào)控。期間GPS開始實現(xiàn)功能可使工作人員依靠攝像頭和上位機GPS顯示成功到達目標地點。其次GPS系統(tǒng)也可觀察巡檢機器人在自動狀態(tài)下是否偏離預定軌道。

1.4 感應模塊

感應模塊主要為紅外線感應模塊和磁傳感器組成。紅外線感應模塊為實現(xiàn)本款巡檢機器人進行避障、循跡、跟隨部分。此處使用了LM324運算放大器該四路放大器可以工作于低至3.0 V或高達32 V的電源電壓，靜態(tài)電流是MC1741的五分之一左右。共模輸入范圍包括負電源，因此在眾多應用中無需外部偏置元器件。輸出電壓范圍也包括負電源電壓。通過使用AD軟件以LM324為核心運用多個PNP和NPN管還有兩個調(diào)節(jié)電位器（靈敏度）配合紅外線傳感器從而更好的來實現(xiàn)避障、循跡、跟隨功能。磁傳感器則是為了啟動機械臂的先決條件。

1.5 操作模塊

操作模塊重要則是機械臂。機械臂前端安裝通行磁條可以開啟帶有門禁的設(shè)備間門，當磁傳感器感覺到門禁時傳輸高電平給來L293D從而啟動機械臂來開啟設(shè)備門。此外，當處于手動狀態(tài)時機械臂 也可幫助工作人員調(diào)試現(xiàn)場設(shè)備，從而極大地提高了安全性和有效地節(jié)省了人力。

2 問題分析

主要為硬件和軟件兩個方面。軟件方面，在運用AD軟件繪制電路板時，因器件庫無法找到PNP2SB772管與NPN2SB772管只得自己繪制，繪制圖無法實現(xiàn)功能，后來經(jīng)過調(diào)閱資料，反復檢查才最終確定AD圖的正確性。其次焊接電路板時，焊錫燙壞電路板底紋，無法進行正常工作，后將一根導線焊進PCB板中才使其恢復功能。在機器臂和電動機的運行時L293D明顯散熱不好，嚴重時自動燒毀，最后經(jīng)查閱資料得知，對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），不得將它放在發(fā)熱器件的正上方， 本小組決定將L293D焊接在PCB板的底部，從而達到散熱效果。

3 總結(jié)

變電站巡檢機器人就是為了更高效地履行巡檢這個職責，將事故和意外降到最小，為變電站的工作場所增添一個助力。不管是日常的事宜還是在一些不可控的條件下可以替代人力，減少危險性、節(jié)約人工費用提高工作質(zhì)量。本項研究還未達到預期的效果還有一些功能未能實現(xiàn)，后續(xù)本組將繼續(xù)努力爭取將這些沒有實現(xiàn)的功能早日使它實現(xiàn)。