基于單片機(jī)的變電站智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)

孫浩 張晉萊 李姿

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，人工智能產(chǎn)品的使用越來(lái)越普及。此次設(shè)計(jì)的基于STC89C52RC單片機(jī)的變電站智能巡檢機(jī)器人就可以通過(guò)檢測(cè)變壓器溫度的數(shù)據(jù)檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的檢測(cè)。視頻模塊可以控制機(jī)器人的行動(dòng)。紅外循跡及避障模塊使機(jī)器人按照規(guī)劃路線(xiàn)行駛。

【關(guān)鍵詞】變電站;視頻傳輸;智能控制;溫度傳感器

1. 設(shè)計(jì)背景

由于無(wú)人值班變電站增多，許多變電站地處偏遠(yuǎn)的地方，人工巡檢人員多有不便，而且，人工巡檢人員心理上，生理上，外部工作環(huán)境，工作經(jīng)驗(yàn)等原因，可能會(huì)存在對(duì)設(shè)備漏巡，漏檢等現(xiàn)象。所以變電站智能巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)就可以極大的解決這些問(wèn)題，比如設(shè)備特殊部位發(fā)熱等缺陷，將大大減少人員工作量，并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

2. 設(shè)計(jì)原理

本次設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為核心的變電站智能巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)利用了視頻傳輸模塊、聲音傳感器和溫度傳感器，各個(gè)模塊和傳感器電路通過(guò)單片機(jī)的編程和上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站智能巡檢機(jī)器人的智能控制，此次設(shè)計(jì)中將變壓器工作狀態(tài)作為檢測(cè)量，由單片機(jī)分析采集到的數(shù)字溫度信號(hào)來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。從而達(dá)到無(wú)須人為控制便可自動(dòng)巡檢的效果。變電站智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)框圖如圖1所示。

此次設(shè)計(jì)的控制部分采用了STC單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，STC89C52RC可以為本設(shè)計(jì)提供良好的控制效果，和使功耗達(dá)到最低所以選擇此單片機(jī)作為控制核心。

STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)是由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和電源電路組成。只有這三部分基礎(chǔ)電路完善，單片機(jī)才能良好的運(yùn)行和使用。單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

避障部分中，是使用了紅外線(xiàn)檢測(cè)模塊，該模塊是通過(guò)發(fā)射紅外線(xiàn)光來(lái)使感應(yīng)傳感器檢測(cè)機(jī)器人與障礙物的距離。當(dāng)傳感器接收到紅外線(xiàn)反射信號(hào)的距離過(guò)短時(shí)。就會(huì)生成低電平發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)。單片機(jī)接受信號(hào)并控制機(jī)器人進(jìn)行停車(chē)，誤差范圍為±2cm。L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖如圖3所示。

當(dāng)在機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中避障模塊檢測(cè)到有障礙物位于機(jī)器人前進(jìn)方向，機(jī)器人會(huì)根據(jù)程序的指令執(zhí)行避障操作：機(jī)器人停止運(yùn)行直到障礙物挪開(kāi)。模擬如果有人員擋在機(jī)器人前機(jī)器人暫時(shí)停止。

在循跡部分中，我們使用了兩路循跡傳感器，當(dāng)發(fā)射出的紅外線(xiàn)出現(xiàn)在檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，紅外線(xiàn)被反射回來(lái)且強(qiáng)度足夠大使紅外接收管飽和，此時(shí)模塊的輸出端為低電平，開(kāi)始循跡。循跡模塊實(shí)物圖如圖4所示。

當(dāng)紅外光檢測(cè)到黑線(xiàn)，傳感器采用施密特觸發(fā)方式執(zhí)行循跡操作：使機(jī)器人在規(guī)劃路線(xiàn)里自動(dòng)執(zhí)行檢測(cè)操作。

3. 結(jié)論

在此機(jī)器人設(shè)計(jì)中。在實(shí)際測(cè)試使用的過(guò)程中，機(jī)器人經(jīng)過(guò)了多次的調(diào)整相應(yīng)位置和改進(jìn)，使反饋信號(hào)更加完美，它可以完成操作人員發(fā)送給機(jī)器人的各種控制指令，并能控制機(jī)器人進(jìn)行良好的檢測(cè)狀態(tài)。此次設(shè)計(jì)的變電站智能巡檢機(jī)器人是一套完好的控制系統(tǒng)，可以使機(jī)器人進(jìn)行獨(dú)自運(yùn)行，并可以通過(guò)上位機(jī)來(lái)控制機(jī)器人進(jìn)行下一步運(yùn)轉(zhuǎn)，具有良好的操作空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮成龍，劉洪恩.傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009：22.

[2]譚永宏，張輝. 智能尋跡小車(chē)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息. 2008（08）.

作者簡(jiǎn)介：孫浩（1999—），男，黑龍江雙鴨山人，學(xué)生，現(xiàn)學(xué)習(xí)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。張晉萊（1998—），男，遼寧鐵嶺人，學(xué)生，現(xiàn)學(xué)習(xí)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。李姿（通訊作者），女，遼寧省沈陽(yáng)人，沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院教師，主要講授電類(lèi)基礎(chǔ)課和電氣專(zhuān)業(yè)課程，研究方向電子技術(shù)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化。