城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统及实现方法.docx

城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统及实现方法城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统及实现方法本发明的目的是提供一种城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统，该系统通过集中控制方式，融合不同站点的检测机器人，将检测机器人统一调度，统筹规划，集中管理进一步，通过定位系统对机器人准确导航、定位，采集电气设备状态和轨道运行状态，即时向监控中心返回检测数据和机器人本体工作状态，同时，监控中心通过无线网络对机器人实施监控并对返回的数据进行处理，即时发现轨道状态的外观异常和内部热缺陷等故障，从而实现对城市地下轨道网络安全、可靠地巡检专利说明】城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统及实现方法【技术领域】 [0001] 本发明涉及轨道设备维护领域，特别涉及一种用于城市地下轨道智能检测机器人 集中控制系统及实现方法背景技术】 [0002] 传统的市地下轨道巡检工作主要由工作人员来完成，对于夜间巡检的城市地下 轨道，会加大工作人员的劳动强度巡检工作是一件非常困难的工作，尤其对线路较长、 环境较恶劣的城市地下轨道，需要耗费大量的人力和时间；同时对于无人巡检或少人巡 检的地下轨道，当电气设备故障时的应急指挥调度难度也非常大。

因此运用智能机器人 系统在一定程度上代替人工对地下轨道实行自动巡检，将成为地下轨道巡检的发展趋势发明内容】 [0003] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种城市地下轨道智能检测机器人集中控制系 统，该系统通过集中控制方式，融合不同站点的检测机器人，将检测机器人统一调度，统筹 规划，集中管理 [0004] 进一步，通过定位系统对机器人准确导航、定位，采集电气设备状态和轨道运行 状态，即时向监控中心返回检测数据和机器人本体工作状态，同时，监控中心通过无线网 络对机器人实施监控并对返回的数据进行处理，即时发现轨道状态的外观异常和内部热 缺陷等故障，从而实现对城市地下轨道网络安全、可靠地巡检 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 城市地下轨道智能检测机器人集中控制系统包括监控层、通信层和工作层，其中 所述监控层包括以下组成部分 数据管理站 其作用表现为数据信息管理，其包括数据管理工作中心、历史数据服务器、监控工作 站、维护工作站、报表工作站 [0005] 前置通讯 其作用表现为用作展现数据管理的窗口，其包括打印机、显示屏幕 [0006] 服务器 其作用表现为与互联网络连接端口，其包括安全隔离墙、web服务器。

[0007] 显然，服务器、前置通讯与数据管理站通过局域网络相互连接 [0008] 所述工作层包括安全隔离墙和站点工作站 所述站点工作站包括监控中心、通讯网络和巡检机器人，所述监控中心通过通讯网络 与巡检机器人实现远程监控和数据交换，其中， 所述监控中心包括以下组成部分： 监控主机平台 其作用表现为中央数据处理系统； 巡检监测后台 其作用表现为接收巡检机器人发回的监测数据并进行处理； 机器人远程控制通讯装置、 其作用表现为向巡检机器人交换控制指令和检测数据； 所述巡检机器人包括以下组成部分： 机器人控制模块 其作用表现为巡检机器人本体数据控制中心； 机器人本体 其包括运动结构、驱动系统，其中，驱动系统与机器人控制模块电联接； 机器人导航系统 其作用表现为用于调整机器人的运动路径规划，其与机器人控制模块电联接； 机器人通讯模块， 其作用表现为监控中心与机器人控制模块间信息交换； 检测系统，其包括图像检测装置和超声检测装置 其作用表现为检测地下轨道运行状态和电气设备状态； 所述监控层、工作层同过通信层相互交换数据 [0009] 进一步监控层服务器包括安全隔离墙、web服务器，所述web服务器通过通讯层获取数 据信息，经过安全隔离墙处理后，通过局域网传输至数据管理中心，经由数据管理工作站数 据分配，传输至历史数据服务器、监控工作站、维护工作站、报表工作站和前端通讯。

[0010] 进一步，所述通讯层为广域互联网，其监控层服务器、工作层均通过广域互联网进 行数据交换 [0011] 进一步，工作层安全隔离墙与通讯层想连接，并进行数据传输，所述工作层安全隔 离墙传输数据来至站点工作站，显然，站点工作站数据通过安全隔离墙处理，通过广域互 联网，传输至监控层工作站 [0012] 进一步，工作层一个安全隔离墙与一个站点工作站组成一个工作层基站，工作层 由若干个基站组成 [0013] 进一步站点工作站巡检监测后台块包括现场信号处理子模块、电气设备监控模 块、轨道状态监控模块和监测数据存储模块，所述现场信号处理子模块通过通讯网络得到 巡检机器人采集的相关数据，经过处理后传输至电气设备监控模块、轨道状态监控模块和 监测数据存储模块； 进一步，所述监控中心监测数据存储模块还包括电子地图，用于显示城市地下轨道 模拟场景以及巡检机器人的实时位置和行走路线； 进一步，所述机器人导航系统包括多个定位传感器，以及与机器人本体机构相联接的 电控系统，所述电控系统根据定位传感器采集的数据调整巡检机器人的运动姿态； 进一步，所述定位传感器包括超声波传感器、激光传感器和室内GPS，所述室内GPS根 据事先设置在城市地下轨道系统的基站网络进行实时数据交换，保证行走路线； 进一步，所述检测系统包括图像检测装置和超声检测装置，所述的图像检测装置包括 可见光摄像机和红外摄像仪；所述超声检测装置包括超声波传感器；所述检测系统采集现 场数据信息通过通信网络输送至监控中心。

[0014] 进一步，所述通信网络采用2. 4G无线网络，同时在城市地下轨道网络中，设有 2. 4G无线信号转发基站； 本发明的有益效果是： 1. 本系统通过巡检机器人对城市地下轨道的电气设备状态和轨道运行状态检测，并通 过通讯网络实时将采集的相关数据发送至监控中心，工作人员可以对城市地下轨道的电气 设备状态和轨道运行状态做实时监控； 2. 本系统通过信号处理子模块、电气设备状态巡检子模块、轨道运行状态监测子模块 针对监控数据进行分析、处理，并对危险区域进行预警； 3. 本系统还包括电子地图模块，监控中心根据电子地图，对巡检机器人的工作过程进 行全面展现，其显示直观，便于工作人员及时地了解现场的巡检状况； 4. 本发明还具有可靠的机器人导航系统，使机器人要能够沿着预设路线巡游，同时对 电气设备状态和轨道运行状态能够准确定位； 5. 本发明基于软复制技术的数据库双机一致性处理机制，保证了数据库的一致性 [0015] 6.本发明采用动态数据管理技术极大减轻了数据录入的负担；提供数据管理库， 能全面处理各种数据管理的需求；与图形平台具有无缝接口，提供模拟预演功能 [0016] 7.本发明采用集中控制模式，融合不同站点的检测机器人，将检测机器人统一调 度，统筹规划，集中管理。

[0017] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并 且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者 可以从本发明的实践中得到教导本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利 要求书来实现和获得专利附图】【附图说明】 [0018] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中： 图1为集控网络框图； 图2为本发明的站点工作站系统布局框图； 图3为通讯网络连接拓扑图； 图4为检测系统传输的结构示意图； 图5为电子地图的组成示意图； 图6为数据管理层级图具体实施方式】 [0019] 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述应当理解，优选实 施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围 [0020] 图1为本发明的集控网络框图，如图1所示，城市地下轨道智能检测机器人集中 控制系统包括监控层、通信层和工作层，其中： 所述监控层包括以下组成部分 数据管理站 其作用表现为数据信息管理，其包括数据管理工作中心、历史数据服务器、监控工作 站、维护工作站、报表工作站。

[0021] 前置通讯 其作用表现为用作展现数据管理的窗口，其包括打印机、显示屏幕 [0022] 服务器 其作用表现为与互联网络连接端口，其包括安全隔离墙、web服务器 [0023] 显然，服务器、前置通讯与数据管理站通过局域网络相互连接 [0024] 所述工作层包括安全隔离墙和站点工作站 所述站点工作站包括监控中心、通讯网络和巡检机器人，所述监控中心通过通讯网络 与巡检机器人实现远程监控和数据交换，其中， 所述监控中心包括以下组成部分： 监控主机平台 其作用表现为中央数据处理系统； 巡检监测后台 其作用表现为接收巡检机器人发回的监测数据并进行处理； 机器人远程控制通讯装置、 其作用表现为向巡检机器人交换控制指令和检测数据； 所述巡检机器人包括以下组成部分： 机器人控制模块 其作用表现为巡检机器人本体数据控制中心； 机器人本体 其包括运动结构、驱动系统，其中，驱动系统与机器人控制模块电联接； 机器人导航系统 其作用表现为用于调整机器人的运动路径规划，其与机器人控制模块电联接； 机器人通讯模块， 其作用表现为监控中心与机器人控制模块间信息交换； 检测系统，其包括图像检测装置和超声检测装置 其作用表现为检测地下轨道运行状态和电气设备状态； 所述监控层、工作层同过通信层相互交换数据。

[0025] 优先地，web服务器通过广域互联网获取数据，经过安全隔离墙进行处理传输至数 据管理工作站；数据管理工作站将原始数据经行备份处理并传输至历史数据服务器，监控 工作站实时显示前端站点工作站运行时间、运行数据、运行画面；维护工作站其作用为维护 数据管理中心软件系统；报表工作站为数据集中输出平台 [0026] 所述安全隔离墙对传输数据经行加密、解密处理 [0027] 所述前端通讯其包括打印机、显示屏幕，其作用为对外部展示运行效果 [0028] 所述工作层安全隔离墙与通讯层想连接，并进行数据传输，所述工作层安全隔离 墙传输数据来至站点工作站，显然，站点工作站数据通过安全隔离墙处理，通过广域互联 网，传输至监控层工作站 [0029] 进一步，工作层一个安全隔离墙与一个站点工作站组成一个工作层基站，工作层 由若干个基站组成 [0030] 进一步站点工作站巡检监测后台块包括现场信号处理子模块、电气设备监控模 块、轨道状态监控模块和监测数据存储模块，所述现场信号处理子模块通过通讯网络得到 巡检机器人采集的相关数据，经过处理后传输至电气设备监控模块、轨道状态监控模块和 监测数据存储模块； 图2为本发明的站点工作站系统布局框图，如图2所示，本发明的站点工作站系统， 主要包括控制中心6、通讯网络7和巡检机器人8三大部分，监控中心6通过通讯网络7与 巡检机器人8实现远程操控和数据传输，其中，监控中心主要包括以下组成部分 ： 监控主机平台16 ; 巡检监控后台17 :包括信号处理子模块1、电机设备控制子模块2、轨道状态监控模块 3、监控数据储存模块4; 远程控制装置5 ; 巡检机器人7包括以下组成部分： 机器人控制模块9,其作用表现为巡检机器人本体数据控制中心； 机器人本体15,其包括运动结构、驱动系统，其中，驱动系统与机器人控制模块电联 接； 机器人导航系统10,其作用表现为用于调整机器人的运动路径规划，其与机器人控制 模块电联接； 机器人通讯模块11，其作用表现为监控中心与机器人控制模块间信息交换； 检测系统12,其包括图像检测装置和超声检测装置，其作用表现为检测地下轨道运行 状态和电气设备状态； 图3为通讯网络连接拓扑图，如图所示，通讯网络包括监控中心端天线、转发基站、 机器人本体端天线、机器人本体。

[0031] 图4为检测系统传输的结构示意图，本传输结构将图像检测装置、超声检测装置 采集的数据信息，通过通。