陳江堯 俞佳樂 陳冰惲 楊健一 陳明強 汪力

摘要：控制系統(tǒng)是基于主體、客體以及媒體綜合構(gòu)成的一種綜合控制體系，其最終目的是保證控制對象滿足期望需求或?qū)崿F(xiàn)其在某些方面的功能提升和管理。本文就基于調(diào)控中心自動化智慧機房巡視、檢查的需求，基于機器人的前提下，設(shè)計用于機器人控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機房環(huán)境的巡檢、監(jiān)控等，實時掌握調(diào)控中心自動化智慧機房的整體情況，例如消防巡檢、防盜巡檢等，保障調(diào)度中心自動化智慧機房的安全、穩(wěn)定地運行。

關(guān)鍵詞：調(diào)控中心;智慧機房;機器人巡檢;控制系統(tǒng)

1 系統(tǒng)架構(gòu)

該巡檢系統(tǒng)以分布式控制的方式完成調(diào)控中心自動化智慧機房巡檢。系統(tǒng)的現(xiàn)場層獲取巡檢區(qū)域現(xiàn)場信息和數(shù)據(jù)，將其傳送至控制層，該層通過無線通信模塊將現(xiàn)場層獲取的數(shù)據(jù)和信息實行相應(yīng)處理，通過控制模塊向機器人終端下達控制指令，機器人完成指令后，通過無線網(wǎng)絡(luò)，將結(jié)果傳送至管理層，實行監(jiān)控以及管理。系統(tǒng)分為三個層次，現(xiàn)場層、控制層和管理層，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

現(xiàn)場層：該層主要包含傳感檢測模塊、執(zhí)行電機模塊、巡檢設(shè)備、供電模塊以及其他設(shè)備模塊，該層以嵌入式技術(shù)部署在機器人終端內(nèi)，該層也可看作為機器人終端。

（1）傳感檢測模塊：該模塊通過數(shù)個光電傳感器和限位開關(guān)組成，用于實現(xiàn)巡檢目標(biāo)設(shè)定、障礙物的識別、人員匹配，同時，可用于完成機器人的姿勢定位。

（2）執(zhí)行電機模塊：該模塊包含驅(qū)動器、電機和驅(qū)動電路，該模塊通過驅(qū)動器完成機器人本體的運動控制，同時完成機器人各個關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)控制，保證機器人在直線行駛、轉(zhuǎn)彎行駛、加速、減速以及停止操作時穩(wěn)定、精準(zhǔn)控制，實現(xiàn)巡檢。

（3）供電模塊：該模塊包含直流電源、電池以及穩(wěn)壓器等設(shè)備，其用于機器人整體運行的電源提供，保證機器人的運行;同時也用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電保障。

（4）其他設(shè)備模塊：該模塊包含散入設(shè)備、復(fù)位開關(guān)以及取點裝置，其中復(fù)位開關(guān)是用于機器人復(fù)位的控制，該復(fù)位指令是由控制層下達。

控制層：該層主要通過主控制器模塊和無線通信模塊構(gòu)成，以嵌入式控制芯片為核心，主要完成傳感數(shù)據(jù)的處理、巡檢圖像處理等;通過通信協(xié)議實現(xiàn)與管理層間的通信以及數(shù)據(jù)傳輸，可通過該層下達機器人巡檢指令[，同時該層也用于保存自主巡檢列表的存儲。

管理層：該層主要用于系統(tǒng)后臺服務(wù)部分，實現(xiàn)巡檢結(jié)果的監(jiān)控、系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置、維護、管理等，該層包含地面基站和PC客戶端，可通過監(jiān)控顯示器查看機器人巡檢現(xiàn)場的圖片以及視頻[11]，根據(jù)查看結(jié)果通過控制層下達相應(yīng)指令或者處理。

2執(zhí)行電機模塊

巡檢機器人的本體控制是由現(xiàn)場層的執(zhí)行電機模塊完成，機器人的驅(qū)動主要通過不同類型的板卡，板卡中設(shè)有兩種通道，分別為轉(zhuǎn)換和計數(shù)通道，用于完成各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和格式轉(zhuǎn)換;同時還設(shè)有開關(guān)量輸入輸出，其為可編程。其中，智能驅(qū)動器用于控制機器人的行駛效率以及行駛安全，控制執(zhí)行是依據(jù)設(shè)定或者實時指令，通過串口和工控機的連接完成執(zhí)行命令的傳送[12];其他部分的控制通過驅(qū)動器組完成，但其不用于控制速度伺服，工控機的加、減速，行駛方向和剎車的控制，通過D/A等控制驅(qū)動器實現(xiàn)。

3嵌入式芯片

機器人在巡檢過程中軌跡跟蹤的實現(xiàn)是以該芯片完成。其軌跡跟蹤包含兩部分，分別為速度跟蹤、軌跡跟蹤。兩者均嵌入在機器人內(nèi)部，通過主機對其實行控制[13]。主機完成軌跡設(shè)定后，將其傳送至控制器，速度控制器接收速度控制指令，其來自由軌跡跟蹤器;輸入電壓通過電機的驅(qū)動完成輸入，完成機器人巡檢的軌跡跟蹤。

嵌入式芯片作為驅(qū)動核心，電機驅(qū)動是基于其控制完成，文中選擇輸出時最大電流可達到5 A的MC33886芯片。為保證良好的驅(qū)動效果，需連接兩塊同樣型號的芯片，以并聯(lián)模式完成，可將最大輸出電流提升一倍，達到10 A。

依據(jù)PWM信號完成芯片的驅(qū)動，PWM的擴展通過單片機完成，并且通信的實現(xiàn)是基于串行接口，可提升控制信號的傳輸效率。依據(jù)PWM信號完成芯片的驅(qū)動，PWM的擴展通過單片機完成，并且通信的實現(xiàn)是基于串行接口，可提升控制信號的傳輸效率。

4結(jié)語

由于電力系統(tǒng)機房內(nèi)設(shè)備數(shù)量較大、調(diào)度使用的相關(guān)服務(wù)器較多，導(dǎo)致機房管理、監(jiān)控等相關(guān)工作量日益增多，人員作業(yè)已經(jīng)無法滿足全部管理和監(jiān)控需求，智能化、自動化的機器人巡檢成為主要方式。為保證機器人在該機房的巡檢效果，本文設(shè)計用于控制機器人巡檢的控制系統(tǒng)，保證機房區(qū)域的有效、可靠監(jiān)測。經(jīng)測試：該系統(tǒng)控制性能良好，可控制機器人準(zhǔn)確完成巡檢軌跡跟蹤，具備精準(zhǔn)的障礙識別以及測距功能，按照設(shè)定巡檢路線以及巡檢內(nèi)容，精準(zhǔn)完成區(qū)域巡檢，并可監(jiān)測區(qū)域內(nèi)人員匹配情況，可用于完成防盜竊問題出現(xiàn)。除此之外，系統(tǒng)可精準(zhǔn)控制機器人的巡檢行駛速度，提升巡檢效率，并且可實現(xiàn)機器人的自主巡檢，實時保證機房的安全。

參考文獻：

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[3]王吉岱，徐東曉，孫愛芹，等.基于多傳感器信息融合的輸電線路巡檢機器人自主越障方法研究[J].機床與液壓，2020，48（09）：24-28.