變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)項目方案

1 重慶市電力公司超高壓局 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng) 項目方案 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)項目小組 2010.9 2 1 概述 1.1 項目背景 傳統(tǒng)的變電站巡檢工作主要由工作人員來完成，但對于無人值守或少人值守的變電站，巡檢工作是一件非常困難的工作，尤其對偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站，需要耗費(fèi)大量的人力和時間；其次，由于變電站多為高壓、高輻射設(shè)備，人工巡檢具有很大的危險性；同時對于無人值守或少人值守的變電站，當(dāng)變電站故障時的應(yīng)急指揮調(diào)度難度也非常大。因此運(yùn)用機(jī)器人在一定程度上代替人工對變電站實(shí)行自動巡檢成為變電站巡 檢的發(fā)展趨勢。 為了更好的實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)地區(qū)和無人值守變電站的安全、可靠地巡檢，重慶市電力公司超高壓局建設(shè)巡檢機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遙控巡檢。系統(tǒng)通過定位系統(tǒng)對機(jī)器人準(zhǔn)確導(dǎo)航、定位，采集電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，即時向控制中心返回設(shè)備狀態(tài)和機(jī)器人本體工作狀態(tài)。中心通過無線網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人實(shí)施監(jiān)控，對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的外觀異常和內(nèi)部熱缺陷等故障，從而達(dá)到可靠的巡檢。 1.2 應(yīng)用效果 通過開發(fā)、安裝變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，可達(dá)到以下預(yù)期成果： 1. 機(jī)器人本體能夠沿著指定的巡檢線路進(jìn)行巡游； 3 2. 機(jī)器人 在巡游過程中對待檢設(shè)備定位； 3. 通過攝像儀和紅外熱像儀對變電站電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測； 4. 采集機(jī)器人本體的狀態(tài)參數(shù)，并將這些參數(shù)傳送至控制中心； 5. 對機(jī)器人本體的硬件進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)給出報警提示并采取相應(yīng)措施，確保機(jī)器人在工作過程中的可靠性和安全性； 6. 控制中心能夠通過上傳的視頻和紅外圖像對電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控； 7. 控制中心通過電子地圖來展現(xiàn)機(jī)器人巡檢的工作過程； 8. 工作人員能夠?qū)C(jī)器人本體的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制； 9. 工作人員能夠?qū)σ曨l和紅外設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制； 10. 工作人員能夠?qū)C(jī)器人本體的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控； 11. 機(jī)器人 本體和控制中心之間能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 2 設(shè)計方案 2.1 建設(shè)思路 通過重慶創(chuàng)格科技有限責(zé)任公司和重慶大學(xué)專家一起研討，制定出一套切實(shí)可行的方案。在該方案的基礎(chǔ)上定制或研發(fā)相應(yīng)的設(shè)備，經(jīng)過組裝、調(diào)試研制出機(jī)器人本體部分。再根據(jù)項目的需求制定出配套軟件的設(shè)計方案，然后通過編碼完成項目的軟件部分。最后到現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)，最終將成果交付超高壓局。 4 建設(shè)過程中堅持以下原則： 能夠完成巡檢任務(wù)； 不破壞變電站任何裝置； 不影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行； 機(jī)器人在工作中保證可靠性； 在一定程度上減輕工作人員的 巡檢工作量。 5 2.2 整體架構(gòu) 系統(tǒng)由三個部分組成：變電站控制中心軟件、無線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場巡檢機(jī)器人?？刂浦行能浖\(yùn)行在變電站控制室的計算機(jī)上，主要功能是對巡檢現(xiàn)場的情況進(jìn)行監(jiān)控。該軟件包括以下幾個主要功能： 1、電子地圖的展現(xiàn)?？刂浦行能浖鶕?jù)變電站平面圖繪制出電子地圖，對巡檢機(jī)器人的工作過程進(jìn)行展現(xiàn)。 6 2、視頻、紅外圖像的顯示。機(jī)器人采集的視頻圖像信息和紅外圖相信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心軟件就會在相?yīng)的窗口中顯示視頻圖像和紅外圖像。工作人員可以通過這兩個窗口監(jiān)視現(xiàn)場的工作情況和設(shè)備的運(yùn)行情況。 3、機(jī) 器人狀態(tài)數(shù)據(jù)和電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示?？刂浦行能浖軌蚪邮諜C(jī)器人回傳的本體狀態(tài)數(shù)據(jù)和電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其在窗口中顯示出來。這樣工作人員可以及時地了解現(xiàn)場的巡檢狀況。 4、遠(yuǎn)程遙操作?？刂浦行能浖试S工作人員通過軟件提供的操作面板對機(jī)器人本體、攝像儀和紅外熱像儀實(shí)施遠(yuǎn)程遙操作，不僅可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器人行走而且可以控制攝像儀和紅外熱像儀的云臺、焦距等。 無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)中心軟件和巡檢機(jī)器人之間的通訊。無線網(wǎng)絡(luò)要求高帶寬、高可靠性和低延遲，能夠穩(wěn)定地傳輸視頻數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸過程中誤碼率低。 巡檢機(jī)器人主要承 擔(dān)設(shè)備巡檢的任務(wù)并將采集的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)上傳到控制中心。其主要功能包括： 1、機(jī)器人導(dǎo)航定位。機(jī)器人要能夠沿著巡檢路線巡游，同時還要能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的位置進(jìn)行定位。 2、機(jī)器人本體故障診斷和自保護(hù)。機(jī)器人本體軟件系統(tǒng)對硬件進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)發(fā)出報警信息并采取相應(yīng)措施進(jìn)行自我保護(hù)。 7 3、電力設(shè)備的監(jiān)測。機(jī)器人通過其所攜帶的攝像儀和紅外熱像儀對電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，并將采集的圖像數(shù)據(jù)和紅外數(shù)據(jù)上傳至控制中心。 2.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) A PA P交 換 機(jī)交 換 機(jī)全 向 天 線全 向 天 線攝 像 頭視 頻 編 碼 器機(jī) 器 人紅 外 測 試 儀攝 像 頭機(jī)器人本體攜帶導(dǎo)航設(shè) 備、監(jiān)控設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?？刂浦行能浖\(yùn)行在監(jiān)控室的服務(wù)器上。服務(wù)器與機(jī)器人之間采用點(diǎn)對點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)連接。在機(jī)器人上安裝全向天線，確保在任何方向上都能夠接收到無線網(wǎng)絡(luò)信號。服務(wù)器通過交換機(jī)和無線 AP 相連，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上保證機(jī)器人和服務(wù)器處于同一個局域網(wǎng)網(wǎng)段中，這樣機(jī)器人和服務(wù)器就能夠?qū)崿F(xiàn)相互通信。 8 2.4 系統(tǒng)工作方式 系統(tǒng)采用客戶端 /服務(wù)器的工作模式?？刂浦行能浖鳛榭蛻舳?，機(jī)器人作為服務(wù)器。系統(tǒng)運(yùn)行時，機(jī)器人首先啟動，然后啟動控制中心的軟件系統(tǒng)。在這個過程中機(jī)器人會和服務(wù)器建立網(wǎng)絡(luò)連接。機(jī)器人開機(jī)啟 動后，就會在導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下沿著巡檢路線行進(jìn)，在各個監(jiān)測點(diǎn)，機(jī)器人會停下來對電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測的工作。機(jī)器人所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)和本體運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳至控制中心。 控制中心接收機(jī)器人發(fā)回的數(shù)據(jù)，其中，視頻和紅外數(shù)據(jù)通過控制中心軟件窗口顯示；機(jī)器人本體數(shù)據(jù)在狀態(tài)窗口中顯示?？刂浦行能浖€以電子地圖的方式展現(xiàn)機(jī)器人在現(xiàn)場的工作情況。另外，工作人員還可以通過軟件控制面板對機(jī)器人的行走和攝像儀、紅外熱像儀的焦距、云臺進(jìn)行遠(yuǎn)程遙操作。 2.5 系統(tǒng)可靠性 2.5.1 可靠性隱患 1 機(jī)器人在行走過程中出現(xiàn)無法檢測到磁條、標(biāo)簽時會與行走路 線產(chǎn)生較大偏差，超出了系統(tǒng)的控制范圍； 2、機(jī)器人攜帶的設(shè)備可能出現(xiàn)故障； 3、網(wǎng)絡(luò)可能會出現(xiàn)中斷。 2.5.2 可靠性解決方案 1. 可靠的導(dǎo)航控制 ：采用多種導(dǎo)航定位技術(shù)相融合的方案，確保機(jī) 9 器人在行走過程中不會出現(xiàn)大的偏差和失控的情況。一旦出現(xiàn)無法控制的情況，機(jī)器人采用多種處理方式使自己停止運(yùn)行。用戶可以采用遠(yuǎn)程人工控制的方法，一旦系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可以采取人工對機(jī)器人的行走加以控制。 2. 故障檢測和機(jī)器人的自我保護(hù) ：機(jī)器人在運(yùn)行過程中不斷檢測自身硬件設(shè)備的運(yùn)行狀況。一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的故障處理程序會采取相應(yīng) 的處理措施，必要時可以讓機(jī)器人停止工作。這樣可以避免機(jī)器人出現(xiàn)失控的情況下對自身和電力設(shè)備造成損害。 3. 采用高可靠性的網(wǎng)絡(luò) ：采用高可靠性、高傳輸帶寬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一方面保證了機(jī)器人和控制中心之間的通訊暢通，另一方面可以使監(jiān)控室的視頻、紅外圖像保持流暢，減少了控制中心與機(jī)器人失去聯(lián)系的情況。同時為了以防網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷，機(jī)器人配置了網(wǎng)絡(luò)檢測模塊，該模塊實(shí)時檢測網(wǎng)絡(luò)的連接狀況，一旦檢測到網(wǎng)絡(luò)中斷，機(jī)器人會停止運(yùn)行。 2.6 開發(fā)環(huán)境 以 Visual C+ 6.0 作為開發(fā)工具，電子地圖采用 MapX，數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 數(shù)據(jù)庫平臺。 3 功能設(shè)計 3.1 導(dǎo)航定位 機(jī)器人本體沿著指定路線行走?？紤]到機(jī)器人兩個電機(jī)性能的差異 10 性以及在行走過程中出現(xiàn)的偏差，因此機(jī)器人控制系統(tǒng)包含對在行走過程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行校正。在路徑轉(zhuǎn)彎處能夠識別轉(zhuǎn)彎標(biāo)志并且能夠正確做出轉(zhuǎn)彎動作。 在巡檢過程中能夠?qū)ΡO(jiān)測點(diǎn)以及特殊位置實(shí)現(xiàn)定位。機(jī)器人本體能夠比較準(zhǔn)確地讀取監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)識信息，從而使機(jī)器人停止前進(jìn)并對電氣設(shè)備進(jìn)行檢測。在路徑轉(zhuǎn)彎處，機(jī)器人也能夠讀取轉(zhuǎn)彎標(biāo)識從而使機(jī)器人能夠做出正確的轉(zhuǎn)彎動作。 3.2 設(shè)備監(jiān)測 在監(jiān)測點(diǎn)，機(jī)器人本體可通過實(shí)現(xiàn)設(shè)定的預(yù)置位將可見 光攝像儀和紅外熱像儀自動對準(zhǔn)待監(jiān)測電氣設(shè)備，并對其運(yùn)行狀態(tài)、溫度等進(jìn)行監(jiān)測，之后將采集的視頻圖像、紅外圖像以及溫度等參數(shù)傳送至控制中心，工作人員通過控制中心軟件窗口在線檢測電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在巡檢過程中，用戶還可以對云臺位置和焦距等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可使用錄像和圖像截取功能，還可對紅外熱像儀的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 3.3 數(shù)據(jù)采集 機(jī)器人本體通過各種傳感器采集機(jī)器人運(yùn)動所需的各種數(shù)據(jù)，包括超聲波、磁傳感器、 RFID 標(biāo)簽、溫度，這些數(shù)據(jù)能夠傳送到控制中心軟件并顯示出來。 3.4 機(jī)器人本體硬件檢測 機(jī)器人本體軟件實(shí)現(xiàn)對自身硬件的檢測 ，包括超聲波、磁傳感器、 11 RFID 讀寫器、網(wǎng)絡(luò)等，確保系統(tǒng)各硬件能夠正常工作。一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)會調(diào)用故障處理程序來作出相應(yīng)的處理。 3.5 故障報警處理 針對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，故障報警處理程序會根據(jù)不同故障的類別給出報警提示信息并采取相應(yīng)的故障處理，這樣就保證了系統(tǒng)的可靠性。 3.6 參數(shù)設(shè)置 機(jī)器人本體軟件允許用戶對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這樣使得系統(tǒng)可以運(yùn)行在不同的配置環(huán)境下，從而提高了系統(tǒng)的靈活性。 3.7 開機(jī)自啟動 機(jī)器人系統(tǒng)加電后，下位機(jī)軟件自動啟動，讀取設(shè)定的配置信息，進(jìn)入工作狀態(tài)。 3.8 遠(yuǎn)程控制 控制中心軟件能夠?qū)C(jī)器人本體和 監(jiān)測設(shè)備（攝像儀和紅外熱像儀）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。工作人員通過操作遠(yuǎn)程控制界面或鍵盤控制機(jī)器人本體前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止。 控制中心軟件提供對可見光攝像儀和紅外攝像儀遠(yuǎn)程操作面板，可對其進(jìn)行云臺控制、焦距控制、錄像、圖像截取以及紅外攝像儀各種功能的遠(yuǎn)程控制。 12 3.9 預(yù)置位設(shè)置 系統(tǒng)提供對監(jiān)測點(diǎn)的預(yù)置位設(shè)置，在監(jiān)測點(diǎn)用戶可以記錄下云臺的方位、俯仰角等信息，在實(shí)際巡檢時機(jī)器人根據(jù)預(yù)置位自動將云臺轉(zhuǎn)動到預(yù)先設(shè)定的方位，便于工作人員對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。 3.10 電子地圖展現(xiàn) 該功能根據(jù)機(jī)器人本體回傳的數(shù)據(jù)展現(xiàn)機(jī)器人的巡檢狀況。這使得工作人員以非常直觀的方式了解現(xiàn)場的情況，也使得人機(jī)界面十分友好。 3.11 視頻和紅外圖像的顯示 機(jī)器人本體采集的變電站設(shè)備視頻和紅外圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后在窗口中顯示，工作人員可以通過視頻窗口紅外窗口觀察電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 3.12 數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?shù)據(jù)傳輸包括數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收，機(jī)器人本體軟件和控制中心軟件能夠發(fā)送和接收不同格式、不同類型的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行正確的處理和顯示。 3.13 用戶管理 系統(tǒng)提供用戶登錄、添加、刪除、用戶信息修改等基本用戶管理功 13 能。 3.14 數(shù)據(jù)存儲 系統(tǒng)擁有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲 4 實(shí)施 方案 4.1 實(shí)施策略 1. 了解甲方的需求并給出切實(shí)可行的實(shí)施方案。 乙方在充分了解甲方的需求后，就項目的實(shí)施方案咨詢有關(guān)專家、學(xué)者，在與專家、學(xué)者進(jìn)行充分研討后制定出符合甲方要求的可行的項目方案。 2. 研制或定制項目有關(guān)的硬件設(shè)備。 本系統(tǒng)的開發(fā)需要硬件的支持。乙方根據(jù)項目的實(shí)施方案，研制或定制相關(guān)的硬件設(shè)備，使得在硬件層次上保證項目滿足用戶的需求。 3. 制定軟件設(shè)計方案并開發(fā)軟件系統(tǒng)。 根據(jù)項目的整體方案和客戶需求，制定出軟件設(shè)計方案，如概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計，最后開發(fā)出符合需求的軟件系統(tǒng)。 4采取先試點(diǎn)后 推廣的策略，確保實(shí)施工作穩(wěn)步推進(jìn)。 為保證項目實(shí)施工作有序、穩(wěn)步進(jìn)行，可采取先試點(diǎn)、后推廣的策 14 略。通過試點(diǎn)，一方面驗(yàn)證軟、硬件系統(tǒng)，另一方面為全局推廣積累經(jīng)驗(yàn)。 4.2 項目組織機(jī)構(gòu) 1. 甲方項目組織 甲方成立項目領(lǐng)導(dǎo)小組，協(xié)調(diào)各項工作，并對重大事項作出決策；成立項目工作小組，負(fù)責(zé)本項目協(xié)調(diào)溝通、組織管理和其它各項具體工作。 2. 乙方項目組織 乙方成立變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)項目組，負(fù)責(zé)本項目具體實(shí)施工作。乙方項目組的工作由乙方項目管理組織進(jìn)行統(tǒng)一管理。 4.3 項目計劃安排 項目整體工作分為七個階段：（ 1）項目啟動 及業(yè)務(wù)需求交流、分析；（ 2）制定硬件系統(tǒng)的方案；（ 3）硬件設(shè)備的研制、定制及測試；（ 4）制定軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案；（ 5）軟件系統(tǒng)的開發(fā)、測試；（ 6）系統(tǒng)整體的測試；（ 7）項目驗(yàn)收。 項目整體計劃及各階段工作時間見下圖： 采取先試點(diǎn)后推廣的策略，確保實(shí)施工作穩(wěn)步推進(jìn) 15 4.4 項目各階段的主要工作 項目各階段具體工作內(nèi)容見下圖： 軟件開發(fā)與調(diào)試 硬件方案 軟件系統(tǒng)設(shè)計 第八月 第四月 第五月 第六月 第七月 第一月 項目驗(yàn)收 第二月 第三月 第九月 第十月 項目啟動 需求分析 硬件研制、定制和調(diào)試 系統(tǒng)整體調(diào)試 16 5 項目管理 5.1 項目管理目的 1. 確保項目范圍清晰且沒有不必要的重疊 2. 解決項 目之間可能發(fā)生的沖突，當(dāng)項目之間發(fā)生資源沖突時確定T1 需求確認(rèn) T2 制定 硬件方案 需求交流 確定方案 制定導(dǎo)航方案 制定定位方案 制定監(jiān)測方案 制定網(wǎng)絡(luò)方案 硬件資料準(zhǔn)備 需求分析 項目實(shí)施任務(wù)包括： 1 3 2 T4 軟件系統(tǒng) 設(shè)計 概要設(shè)計 詳細(xì)設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 4 制定硬 件研制方案 購買基本材料 T3 硬件研制、 定制 制定硬件方案 硬件研制、定制 軟件系統(tǒng)設(shè)計 5 軟件開發(fā)、測試 6 系統(tǒng)整體測試 7 項目驗(yàn)收 T5 軟件開發(fā)、 測試 T6 系統(tǒng)整體測試 機(jī)器人本體開發(fā) 控制中心軟件開發(fā) 導(dǎo)航定位測試 設(shè)備巡檢測試 網(wǎng)絡(luò)測 試 遠(yuǎn)程控制測試 項目驗(yàn)收并投入使用 技術(shù)支持 T7 項目驗(yàn)收 17 資源分配的優(yōu)先次序 3. 將項目相互之間的依賴關(guān)系溝通給相關(guān)項目，并有效地執(zhí)行 4. 減少項目風(fēng)險的影響 5. 向總部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提供有效和一致的項目狀態(tài)匯報 6. 加強(qiáng)貫串不同項目的項目規(guī)范的一致性 5.2 項目管理范圍 1. 在支撐機(jī)構(gòu)與每個獨(dú)立項目之間建立起有效的溝通渠道 2. 確定每個關(guān)鍵項目的主要檢查點(diǎn) 3. 向每個項目提供項目狀態(tài)匯報模板 4. 明確（不是任命）每個項目的項目負(fù)責(zé)人 5. 協(xié)調(diào)分析可能存在的項目風(fēng)險，提出風(fēng)險管理的方法和流程 6. 定義項目成 效的衡量方法 7. 負(fù)責(zé)項目的規(guī)劃，控制實(shí)施周期 5.3 項目管理工作內(nèi)容描述 從項目管理角度，每個成功的項目都要經(jīng)歷從立項、啟動、規(guī)劃、執(zhí)行與控制及結(jié)束 5 個階段，在這 5 個階段中項目管理工作的主要內(nèi)容 18 見下表： 階段 標(biāo)題 說明 1 立項 根據(jù)對業(yè)務(wù)影響的優(yōu)先順序和項目的可行性來描述并確定項目或想法，并獲得領(lǐng)導(dǎo)小組的批準(zhǔn)。 2 啟動 定義項目要求、進(jìn)行初步規(guī)劃、協(xié)商項目細(xì)節(jié)，即預(yù)算審批，以及進(jìn)行“準(zhǔn)備執(zhí)行”，評審所要求的任務(wù)或工作。 3 規(guī)劃 確保項目有效執(zhí)行所要求的活動或工作，如項目的評審和總結(jié)。建立項目組， 制定詳細(xì)的項目計劃，以及為評審詳細(xì)計劃所做的最后準(zhǔn)備。 4 執(zhí)行和控制 執(zhí)行項目及實(shí)施解決方案所涉及的活動或工作。該階段包括所有項目任務(wù)的執(zhí)行、項目的監(jiān)督和控制、成本管理、時間安排、項目成效、風(fēng)險、合同和項目的變更。該階段還包括審批項目承建商提交的項目管理或交付件的簽收。 5 結(jié)束 項目完成工作，包括將實(shí)施完成的解決方案轉(zhuǎn)交給適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)部門，提供培訓(xùn)、結(jié)束項目計劃，進(jìn)行最后的項目評審，并解散項目組。 5.4 項目管理流程 項目管理分為項目啟動、項目執(zhí)行和項目驗(yàn)收三個階段，在項目執(zhí)行階段，項目管理的主要任務(wù)是 階段工作計劃制定、計劃執(zhí)行跟蹤檢查、階段總結(jié)匯報。項目管理各階段、各項任務(wù)都產(chǎn)生相應(yīng)的管理控制文檔。 項目管理階段、任務(wù)、流程及管理控制文檔的關(guān)系見下圖： 19 項目啟動 項目執(zhí)行 項目驗(yàn)收驗(yàn)收規(guī)劃報告計劃 總結(jié)匯報月度計劃每周計劃階段報告 驗(yàn)收報告階段任務(wù)控制文檔實(shí)施記錄階段結(jié)束階段開始規(guī)劃 執(zhí)行項目運(yùn)行簡報以下對項目各類管理控制文檔具體包含的內(nèi)容進(jìn)行說明： 規(guī)劃報告：指項目規(guī)劃的結(jié)果報告； 月度計劃：按照項目規(guī)劃進(jìn)行月度工作安排及月度工作總結(jié)，形成月度工作計劃； 每周計劃：項目管理中，每周召開例會，對周工作進(jìn)行總結(jié)和安排，形成項目周計劃； 實(shí)施記錄：項目實(shí)施過程中各類項目工作的記錄文檔，如：設(shè)計記錄、開發(fā)記錄、測試記錄、培訓(xùn)記錄、實(shí)施記錄、維護(hù)記錄， 測試報告、實(shí)施總結(jié)、數(shù)據(jù)核對記錄、對帳報告等； 項目運(yùn)行簡報：對項目實(shí)施運(yùn)行過程中實(shí)施進(jìn)度、系統(tǒng)使用情況、存在問題及改進(jìn)要求進(jìn)行總結(jié)通報，項目運(yùn)行簡報報項目領(lǐng)導(dǎo)小組成員，根據(jù)需要在項目實(shí)施范圍內(nèi)進(jìn)行文件下發(fā)； 階段報告：對項目規(guī)劃中各階段工作進(jìn)行總結(jié)的報告，如階段設(shè)計總結(jié)、 20 階段開發(fā)總結(jié)、實(shí)施總結(jié)、項目階段總結(jié)等。 驗(yàn)收報告：項目驗(yàn)收時所形成的報告，驗(yàn)收報告中包含對項目過程、結(jié)果的評價。 21 重慶市電力公司超高壓局 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng) 工作報告 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)項目小組 2009.12 22 1 立項背景 傳統(tǒng)的變電站巡檢工作主要由工作人員來完成，但對于無人值守或少人值守的變電站，巡檢工作是一件非常困難的工作，尤其對偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站，需要耗費(fèi)大量的人力和時間；其次，由于變電站多為高壓、高輻射設(shè)備，人工巡檢具有很大的危險性；同時對于無人值守或少人值守的變電站，當(dāng)變電站故障時的應(yīng)急指揮調(diào)度難度也非常大。因此運(yùn)用機(jī)器人在一定程度上代替人工對變電站實(shí)行自動巡檢成為變電站巡檢的發(fā)展趨勢。 為了更好的實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)地區(qū)和無人值守變電站的安全、可靠地巡檢，重慶市電力公司超高壓局建設(shè)巡檢機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)，通 過無線網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遙控巡檢。系統(tǒng)通過定位系統(tǒng)對機(jī)器人準(zhǔn)確導(dǎo)航、定位，采集電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，即時向控制中心返回設(shè)備狀態(tài)和機(jī)器人本體工作狀態(tài)。中心通過無線網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人實(shí)施監(jiān)控，對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備故障，從而達(dá)到可靠的巡檢。 2 主要任務(wù) 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)負(fù)責(zé)在指定的對電氣設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行巡檢。機(jī)器人在導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下能夠沿著指定路線行進(jìn)，在各個監(jiān)測點(diǎn)，機(jī)器人停止運(yùn)動并通過調(diào)節(jié)攝像儀和紅外熱像儀的參數(shù)采集電氣設(shè)備的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳至控制中心。 23 工作人員在監(jiān)控室的電 腦上通過控制中心軟件對電氣設(shè)備以及現(xiàn)場的巡檢情況進(jìn)行監(jiān)控。工作人員還可以通過遠(yuǎn)程控制的方式對機(jī)器人本體和檢測設(shè)備（攝像儀和紅外熱像儀）進(jìn)行遙操作。 3 研制過程 2009 年 9 月 10 月由重慶市電力公司超高壓局和重慶創(chuàng)格科技有限責(zé)任公司、重慶大學(xué)提出總體的思路，并確定開發(fā)小組、開發(fā)的總體方案等。 2009 年 11 月 12 月 查詢相關(guān)資料；購買所需的設(shè)備并對設(shè)備進(jìn)行測試；軟件系統(tǒng)的概要設(shè)計； 2010 年 1 月 2010 年 5 月 硬件設(shè)備的安裝與調(diào)試；網(wǎng)絡(luò)的安裝與調(diào)試；軟件系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計。 2010 年 6 月 7 月 軟件系統(tǒng)編 碼與測試。 2010 年 8 月 到變電站進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，并獲得成功； 2010 年 9 月 系統(tǒng)試運(yùn)行并進(jìn)行適應(yīng)性修改，完成系統(tǒng)各功能的測試及試運(yùn)行，資料文檔的準(zhǔn)備。 4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體沿著指定巡檢路線行進(jìn)并且能夠定位所處位置。在檢測點(diǎn)，機(jī)器人能夠采集變電站設(shè)備的視 24 頻和紅外數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至控制中心軟件。對于機(jī)器人產(chǎn)生的故障，故障處理程序會給出報警并采取相應(yīng)的處理。 控制中心軟件能夠顯示機(jī)器人傳回的監(jiān)測視頻數(shù)據(jù)和紅外數(shù)據(jù)；能夠以電子地圖方式展現(xiàn)現(xiàn)場的工作狀況。工作人員能夠通過 軟件界面對機(jī)器人、攝像儀、紅外熱像儀等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 控制中心軟件還提供用戶管理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?4.1 導(dǎo)航定位 機(jī)器人本體沿著指定路線行走?？紤]到機(jī)器人兩個電機(jī)性能的差異性以及在行走過程中出現(xiàn)的偏差，因此機(jī)器人控制系統(tǒng)包含對在行走過程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行校正。在路徑轉(zhuǎn)彎處能夠識別轉(zhuǎn)彎標(biāo)志并且能夠正確做出轉(zhuǎn)彎動作。 在巡檢過程中能夠?qū)ΡO(jiān)測點(diǎn)以及特殊位置實(shí)現(xiàn)定位。機(jī)器人本體能夠比較準(zhǔn)確地讀取監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)識信息，從而使機(jī)器人停止前進(jìn)并對電氣設(shè)備進(jìn)行檢測。在路徑轉(zhuǎn)彎處，機(jī)器人也能夠讀取轉(zhuǎn)彎標(biāo)識從而使機(jī) 器人能夠做出正確的轉(zhuǎn)彎動作。 4.2 設(shè)備監(jiān)測 在監(jiān)測點(diǎn)，機(jī)器人本體可通過實(shí)現(xiàn)設(shè)定的預(yù)置位將可見光攝像儀和紅外熱像儀自動對準(zhǔn)待監(jiān)測電氣設(shè)備，并對其運(yùn)行狀態(tài)、溫度等進(jìn)行監(jiān)測，之后將采集的視頻圖像、紅外圖像以及溫度等參數(shù)傳送至控制中心，工作人員通過控制中心軟件窗口在線檢測電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。在巡檢 25 過程中，用戶還可以對云臺位置和焦距等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可使用錄像和圖像截取功能，還可對紅外熱像儀的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 4.3 數(shù)據(jù)采集 機(jī)器人本體通過各種傳感器采集機(jī)器人運(yùn)動所需的各種數(shù)據(jù)，包括超聲波、磁傳感器、 RFID 標(biāo)簽、 溫度，這些數(shù)據(jù)能夠傳送到控制中心軟件并顯示出來。 4.4 機(jī)器人本體硬件檢測 機(jī)器人本體軟件實(shí)現(xiàn)對自身硬件的檢測，包括超聲波、磁傳感器、RFID 讀寫器、網(wǎng)絡(luò)等，確保系統(tǒng)各硬件能夠正常工作。一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)會調(diào)用故障處理程序來作出相應(yīng)的處理。 4.5 故障報警處理 針對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，故障報警處理程序會根據(jù)不同故障的類別給出報警提示信息并采取相應(yīng)的故障處理，這樣就保證了系統(tǒng)的可靠性。 4.6 參數(shù)設(shè)置 機(jī)器人本體軟件允許用戶對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這樣使得系統(tǒng)可以運(yùn)行在不同的配置環(huán)境下，從而提高了系統(tǒng)的靈活性。 4.7 開機(jī)自啟動 機(jī)器人系統(tǒng)加電后，下位機(jī)軟件自動啟動，讀取設(shè)定的配置信息， 26 進(jìn)入工作狀態(tài)。 4.8 遠(yuǎn)程控制 控制中心軟件能夠?qū)C(jī)器人本體和監(jiān)測設(shè)備（攝像儀和紅外熱像儀）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。工作人員通過操作遠(yuǎn)程控制界面或鍵盤控制機(jī)器人本體前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止。 控制中心軟件提供對可見光攝像儀和紅外攝像儀遠(yuǎn)程操作面板，可對其進(jìn)行云臺控制、焦距控制、錄像、圖像截取以及紅外攝像儀各種功能的遠(yuǎn)程控制。 4.9 預(yù)置位設(shè)置 系統(tǒng)提供對監(jiān)測點(diǎn)的預(yù)置位設(shè)置，在監(jiān)測點(diǎn)用戶可以記錄下云臺的方位、俯仰角等信息，在實(shí)際巡檢 時機(jī)器人根據(jù)預(yù)置位自動將云臺轉(zhuǎn)動到預(yù)先設(shè)定的方位，便于工作人員對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。 4.10 電子地圖展現(xiàn) 該功能根據(jù)機(jī)器人本體回傳的數(shù)據(jù)展現(xiàn)機(jī)器人的巡檢狀況。這使得工作人員以非常直觀的方式了解現(xiàn)場的情況，也使得人機(jī)界面十分友好。 4.11 視頻和紅外圖像的顯示 機(jī)器人本體采集的變電站設(shè)備視頻和紅外圖像經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后在窗口中顯示，工作人員可以通過視頻窗口紅外窗口觀察電氣設(shè)備的運(yùn)行狀 27 態(tài)。 4.12 數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。?shù)據(jù)傳輸包括數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收，機(jī)器人本體軟件和控制中心軟件能夠發(fā)送和接收不同格式、 不同類型的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行正確的處理和顯示。 4.13 用戶管理 系統(tǒng)提供用戶登錄、添加、刪除、用戶信息修改等基本用戶管理功能。 4.14 數(shù)據(jù)存儲 系統(tǒng)擁有數(shù)