本发明涉及电力系统巡检机器人技术领域，尤其是涉及无线充电式变电站巡检机器人装置和系统。
背景技术：
随着智能化的发展，各类机器人正在取代人工成为工业化的主角。对于电力系统领域来说，巡检机器人在现场巡检中发挥了重要作用，节省了大量人力物力。
传统机器人在巡检充电方面仍存在着瓶颈亟待解决，其痛处主要体现在以下两个方面：(1)巡检机器人的移动属性决定其适合采用无缆化的电池供电。然而，这样的充电形式速度慢，且对于拍照摄像等功能电池容量有限，一般只能维持几个小时，一旦电池电量不足，必须及时充电。如果采取人工充电的方式，机器人就无法实现完全自主运行。如何让机器人在无人干预的情况下，安全可靠、快速高效地实现自动充电是实现巡检机器人长期值守、完全自治需要重点解决的问题之一。(2)当变电站遭遇下雪结冰等极端天气的情况，巡检机器人可能无法在结冰的路面上完成例行巡检，无法保证巡检工作的有效性。同时，变电站的工作负荷较重，还可能存在安全隐患。对于如何解决在冰雪天气下仍能使巡检机器人高效安全的工作，也是我们需要解决的问题。
综上所述，目前现有技术对变电站巡检机器人方面的研究仍有所欠缺，不管是市场还是生产实践，都需要更为全面的巡检机器人，因此，如何解决传统变电站巡检机器人在充电和冰面移动方面的欠缺成为了亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供无线充电式变电站巡检机器人装置和系统，综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现机器人以非电气接触方式进行充供电，能够极大地提高巡检机器人的巡检性能，减少了因电量不足返回充电的时间，提高了巡检效率。
第一方面，本发明实施例提供了无线充电式变电站巡检机器人装置，包括：巡检机器人本体、发射部和接收部；
所述发射部，设置于变电站的地面上，与所述接收部电磁连接，用于利用磁场耦合和电能变换技术向所述接收部传递的能量；
所述接收部，设置于所述巡检机器人本体的底盘上，用于接收所述能量，并向巡检机器人进行能量供给。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述发射部包括原边导轨线圈，所述接收部包括副边拾取线圈。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发射部还包括直流供电模块、高频激励源和第一控制单元，所述接收部还包括能量变换模块、电池组和第二控制单元。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：
所述直流供电模块，与电力网络相连接，用于获取电网电能，并将电能转化为直流电；
所述第一控制单元，与所述高频激励源相连接，用于根据巡检机器人的位置向所述高频激励源发送第一控制信号；
所述高频激励源，分别与所述直流供电模块和所述原边导轨线圈相连接，用于获取所述直流电，接收所述第一控制信号，并根据所述第一控制信号向所述原边导轨线圈传输高频电流；
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，，还包括：
所述能量变换模块，与所述副边拾取线圈相连接，用于获取副边拾取线圈感应出的高频电流，并将所述高频电流变换为直流电传输至所述电池组进行充电；
所述第二控制单元，与所述电池组和所述第一控制单元相连接，用于检测所述电池组的电量状态，并根据所述电量状态向所述第一控制单元发送充放电指令信号。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一控制单元和所述第二控制单元通过无线通信相连接。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第二控制单元还用于计算巡检机器人与所述发射部的物理距离，当所述物理距离小于预设阈值时，则向所述第一控制单元发送充放电指令信号。
第二方面，本发明实施例提供了无线充电式变电站巡检机器人系统，其特征在于，包括如上所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，还包括在发射部的原边导轨线圈两端设置有加热熔冰机。
本发明提供了无线充电式变电站巡检机器人装置和系统，包括：巡检机器人本体、发射部和接收部；发射部，设置于变电站的地面上，与接收部电磁连接，用于利用磁场耦合和电能变换技术向接收部传递的能量；接收部，设置于巡检机器人本体的底盘上，用于接收能量，并向巡检机器人进行能量供给。本发明综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现机器人以非电气接触方式进行充(供)电，能够极大地提高巡检机器人的巡检性能，减少了因电量不足返回充电的时间，提高了巡检效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的无线充电式变电站巡检机器人装置示意图。
图标：10-发射部；11-原边导轨线圈；12-直流供电模块；13-高频激励源；14-第一控制单元；20-接收部；21-副边拾取线圈；22-能量变换模块；23-电池组；24-第二控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着智能化的发展，各类机器人正在取代人工成为工业化的主角。对于电力系统领域来说，巡检机器人在现场巡检中发挥了重要作用，节省了大量人力物力。传统机器人在巡检充电方面仍存在着瓶颈亟待解决，其痛处主要体现在以下两个方面：(1)巡检机器人的移动属性决定其适合采用无缆化的电池供电。然而，这样的充电形式速度慢，且对于拍照摄像等功能电池容量有限，一般只能维持几个小时，一旦电池电量不足，必须及时充电。如果采取人工充电的方式，机器人就无法实现完全自主运行。如何让机器人在无人干预的情况下，安全可靠、快速高效地实现自动充电是实现巡检机器人长期值守、完全自治需要重点解决的问题之一。(2)当变电站遭遇下雪结冰等极端天气的情况，巡检机器人可能无法在结冰的路面上完成例行巡检，无法保证巡检工作的有效性。同时，变电站的工作负荷较重，还可能存在安全隐患。对于如何解决在冰雪天气下仍能使巡检机器人高效安全的工作，也是我们需要解决的问题。
综上所述，目前现有技术对变电站巡检机器人方面的研究仍有所欠缺，不管是市场还是生产实践，都需要更为全面的巡检机器人，因此，如何解决传统变电站巡检机器人在充电和冰面移动方面的欠缺成为了亟待解决的问题。基于此，本发明实施例提供了无线充电式变电站巡检机器人装置和系统，综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现机器人以非电气接触方式进行充(供)电，能够极大地提高巡检机器人的巡检性能，减少了因电量不足返回充电的时间，提高了巡检效率。
实施例一：
图1为本发明实施例提供的无线充电式变电站巡检机器人装置示意图。
参照图1，无线充电式变电站巡检机器人装置包括：巡检机器人本体、发射部10和接收部20；
发射部10，设置于变电站的地面上，与接收部电磁连接，用于利用磁场耦合和电能变换技术向接收部传递的能量；
接收部20，设置于巡检机器人本体的底盘上，用于接收所述能量，并向巡检机器人进行能量供给。
根据本发明的实例性实施例，发射部10包括原边导轨线圈11，接收部20包括副边拾取线圈21。
具体地，本发明实施例采用底盘式无线电能接入模式，通过将原边导轨线圈作为能量发射机构直接铺设在地面上，副边拾取线圈作为能量接收机构安装在电动车的底盘上，并综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现机器人以非电气接触方式进行充(供)电。
需要说明的是，对于特定的变电站进行实地考察和测量后，即可确定该变电站巡检机器人的自动巡检路径以及机器人无线充电产品的铺设位置。当巡检机器人按照路径即将经过无线充电设备时，将启动无线充电装置为其进行充电，能实现机器人在无线充电设备上一边进行充电，并对其变电站进行数据的测量与收集，机器人在无线充电装置上工作15至20分钟进行充电将能使机器人多运行50分钟，大大延长了巡检机器人的工作时间，减少了原有机器人因电量不足返回充电的时间，提高了巡检效率。
根据本发明的实例性实施例，发射部10还包括直流供电模块12、高频激励源13和第一控制单元14，接收部20还包括能量变换模块22、电池组23和第二控制单元24。
根据本发明的实例性实施例，还包括：
直流供电模块12，与电力网络相连接，用于获取电网电能，并将电能转化为直流电；
第一控制单元14，与高频激励源13相连接，用于根据巡检机器人的位置向所述高频激励源发送第一控制信号；
高频激励源13，分别与直流供电模块和所述原边导轨线圈相连接，用于获取所述直流电，接收所述第一控制信号，并根据所述第一控制信号向原边导轨线圈传输高频电流；
根据本发明的实例性实施例，还包括：
能量变换模块22，与副边拾取线圈相连接，用于获取副边拾取线圈感应出的高频电流，并将高频电流变换为直流电传输至电池组进行充电；
第二控制单元24，与电池组和第一控制单元相连接，用于检测电池组的电量状态，并根据电量状态向第一控制单元发送充放电指令信号。
根据本发明的实例性实施例，第一控制单元和第二控制单元通过无线通信相连接。
根据本发明的实例性实施例，第二控制单元还用于计算巡检机器人与发射部的物理距离，当物理距离小于预设阈值时，则向第一控制单元发送充放电指令信号。
具体地，目前使用的可充电电池的种类较多，从阀控式铅酸蓄电池到镍镉，镍氢电池，从锂离子电池到锂离子聚合物电池等等。可充电电池的工作原理基本相同。
可充电电池是一个复杂的电化学系统,充放电过程是以电池内部的电化学反应为基础的。电池性能可以通过电池的基本参数来衡量。基本参数包括:电池电动势、开路电压，终止电压，工作电压、放电电流、容量、比能量、电池内阻、储存性能、使用寿命(充放电循环寿命)等。在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,可以从电池获得的电量，即剩余电量。
为实现电量自检测功能，在无线充电设备上安装电池监测装置:电量计、可编程电量计。这些装置用于测量电压、温度和电流,估计可充电电池的可用容量以及充电时间。能从放电速率、温度和电池特性，进行绝对和相对容量估计,精确警报低容量电池的条件。实际中,既可以用电量寄存器直接读出并显示所测电池的剩余电量,也可以利用其测量功能,把所测数据返回主端系统,利用soc评价模型进行计算。当给定电池结构性参数输入，即可与返回测据共同组合，通过模型进行求解。为实现双校准，本发明实施例采取两方法并行，得出精确值。
本发明提供了无线充电式变电站巡检机器人装置，包括：巡检机器人本体、发射部和接收部；发射部，设置于变电站的地面上，与接收部电磁连接，用于利用磁场耦合和电能变换技术向接收部传递的能量；接收部，设置于巡检机器人本体的底盘上，用于接收能量，并向巡检机器人进行能量供给。本发明综合应用磁场耦合技术、电力电子电能变换及功率调节等关键技术，实现机器人以非电气接触方式进行充(供)电，能够极大地提高巡检机器人的巡检性能，减少了因电量不足返回充电的时间，提高了巡检效率。
实施例二：
无线充电式变电站巡检机器人系统包括如实施例一提及的无线充电式变电站巡检机器人装置，还包括在发射部的原边导轨线圈两端设置有加热熔冰机。
具体地，当变电站处于冰雪天气时，巡检机器人无法进行巡检，需要人工进行融冰去冰工作。针对这一问题，本巡检机器人无线充电产品具备加热功能的无线充电网络，在铺设的充电线圈两端安置小型的加热融冰机，无线充电网络将根据路面温度自动选择开启或关闭加热功能。该机组开始工作时，加热融冰系统利用高温高速的循环热风使路面薄冰迅速受热融化，巡检机器人便能在路面上安全高效的进行巡检。
需要说明的是，本发明实施例提供的无线充电式变电站巡检机器人系统，与上述实施例提供的无线充电式变电站巡检机器人装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
1.一种无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，包括：巡检机器人本体、发射部和接收部；
所述发射部，设置于变电站的地面上，与所述接收部电磁连接，用于利用磁场耦合和电能变换技术向所述接收部传递的能量；
所述接收部，设置于所述巡检机器人本体的底盘上，用于接收所述能量，并向巡检机器人进行能量供给。
2.根据权利要求1所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，所述发射部包括原边导轨线圈，所述接收部包括副边拾取线圈。
3.根据权利要求2所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，所述发射部还包括直流供电模块、高频激励源和第一控制单元，所述接收部还包括能量变换模块、电池组和第二控制单元。
4.根据权利要求3所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，还包括：
所述直流供电模块，与电力网络相连接，用于获取电网电能，并将电能转化为直流电；
所述第一控制单元，与所述高频激励源相连接，用于根据巡检机器人的位置向所述高频激励源发送第一控制信号；
所述高频激励源，分别与所述直流供电模块和所述原边导轨线圈相连接，用于获取直流电，接收所述第一控制信号，并根据第一控制信号向所述原边导轨线圈传输高频电流。
5.根据权利要求4所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，还包括：
所述能量变换模块，与所述副边拾取线圈相连接，用于获取副边拾取线圈感应出的高频电流，并将高频电流变换为直流电传输至所述电池组进行充电；
所述第二控制单元，与所述电池组和所述第一控制单元相连接，用于检测所述电池组的电量状态，并根据所述电量状态向所述第一控制单元发送充放电指令信号。
6.根据权利要求5所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，所述第一控制单元和所述第二控制单元通过无线通信相连接。
7.根据权利要求6所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，其特征在于，所述第二控制单元还用于计算巡检机器人与所述发射部的物理距离，当所述物理距离小于预设阈值时，则向所述第一控制单元发送充放电指令信号。
8.一种无线充电式变电站巡检机器人系统，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求7任一项所述的无线充电式变电站巡检机器人装置，还包括在发射部的原边导轨线圈两端设置有加热熔冰机。
技术总结