項(xiàng)目簡介

變電站是發(fā)電廠與用電用戶間的重要聯(lián)系紐帶，為了極早發(fā)現(xiàn)安全隱患以避免非計(jì)劃性的停電事故，定期巡視站內(nèi)電氣設(shè)備是必不可少的工作。早期，電力系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測主要靠巡檢員來完成。但在設(shè)備數(shù)量繁多的大型變電站內(nèi)由工作人員來巡檢，難免會有疏忽遺漏的問題;而地處偏遠(yuǎn)且環(huán)境惡劣的變電站，定期派員巡檢亦相當(dāng)不易。因此，近幾年來運(yùn)用巡檢機(jī)器人全天候地在無人或少人值守的變電站進(jìn)行定期巡檢已成為一種趨勢。

一般而言，變電站巡檢機(jī)器人之運(yùn)作流程是：先透過無線網(wǎng)絡(luò)接收監(jiān)控中心的巡檢指令，并依照系統(tǒng)所指定的路徑行進(jìn);沿路則得透過高解析攝影機(jī)拍照、以及透過紅外線系統(tǒng)測溫，并立即將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心;巡檢過程中若發(fā)現(xiàn)異常，還需自動發(fā)出警示以通知相關(guān)人員;完成巡檢后則必須回到充電室自動充電或等待下一次巡檢任務(wù)。而要達(dá)到這樣的巡檢要求，機(jī)器人內(nèi)部必須囊括相當(dāng)多的硬件裝置，因此若沒有強(qiáng)而有力的嵌入式計(jì)算機(jī)作為控制核心，機(jī)器人是無法扮演好「電力巡檢員」的角色。

研華的UNO-2483G與UNO-2272G高效能無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)既提供了足夠的性能來處理大量且復(fù)雜的運(yùn)算工作;采強(qiáng)固與緊湊設(shè)計(jì)的特色則能適應(yīng)惡劣的戶外環(huán)境與安裝空間有限的應(yīng)用;支持多種I/O接口與iDoor技術(shù)不僅能連接各式各樣硬件裝置、亦提供了彈性擴(kuò)充的靈活度;再加上研華專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)于機(jī)器人開發(fā)期間提供的專業(yè)協(xié)助，都讓系統(tǒng)整合廠商能早日完成項(xiàng)目開發(fā)，并順利將機(jī)器人導(dǎo)入變電站提供巡檢服務(wù)。

系統(tǒng)需求

專為電力產(chǎn)業(yè)提供軟硬件開發(fā)及系統(tǒng)整合服務(wù)的一家中國高科技企業(yè)，其針對智能電網(wǎng)、電力調(diào)度控制、輸配電、變電站管理等應(yīng)用不斷引進(jìn)新的IT技術(shù)。在完成諸多開創(chuàng)性的研究并開發(fā)出多種解決方案之下，因而贏得了好口碑與客戶認(rèn)同。近來，該公司為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控電力設(shè)備之應(yīng)用，開始投入變電站巡檢機(jī)器人之研發(fā)，以便能代替或輔佐巡檢員來檢視站內(nèi)的相關(guān)設(shè)備。由于變電站巡檢機(jī)器人必須透過多種硬件裝置才能如預(yù)期地執(zhí)行巡檢任務(wù)，因此，該公司需要配置性能卓越又堅(jiān)固耐用的嵌入式計(jì)算機(jī)來主控機(jī)器人。

而根據(jù)變電站內(nèi)不同區(qū)域的應(yīng)用需求，這家系統(tǒng)整合廠商目前正在設(shè)計(jì)的是標(biāo)準(zhǔn)型與簡易型的變電站巡檢機(jī)器人。兩款機(jī)器人除了外型尺寸與功能略有不同之外，其所需的嵌入式計(jì)算機(jī)必須符合以下條件：

●體積小、重量輕的機(jī)種以便能嵌入空間有限的機(jī)器人車身內(nèi);

●采用高性能之Intel處理器以因應(yīng)需要高速與大量運(yùn)算的需求;

●寬溫與強(qiáng)固設(shè)計(jì)確保系統(tǒng)在戶外行駛過程中仍可穩(wěn)定運(yùn)作;

●提供各種I/O接口來連接各式各樣的硬件裝置;

●提供方便擴(kuò)充的解決方案以便能自由地為系統(tǒng)添加新功能。

系統(tǒng)概述

研華UNO-2483G與UNO-2272G這兩款嵌入式無風(fēng)扇工業(yè)計(jì)算機(jī)足以勝任機(jī)器人「大腦」的工作。透過多種I/O接口來連接無線AP、GPS模塊、CCD攝影機(jī)、紅外線熱像儀、負(fù)責(zé)運(yùn)動控制之?dāng)?shù)字信號處理器(DSP)等多種硬件裝置，安裝于機(jī)器人車身內(nèi)的UNO計(jì)算機(jī)即會高速處理圖像、視頻、電子地圖、GPS定位等數(shù)據(jù)，讓變電站巡檢機(jī)器人能完成接收指令、啟動巡檢、拍照收集信息、實(shí)時(shí)上傳照片、發(fā)送警訊、巡檢后自動歸位等一連串的動作。

此項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)型變電站巡檢機(jī)器人采用的是UNO-2483G。由于這款計(jì)算機(jī)尺寸緊湊(252x149x62mm)、僅重1.6公斤，因此除了非常容易嵌入空間有限的機(jī)器人車身內(nèi)，同時(shí)也減輕了靠輪子來前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的巡檢機(jī)器人之載重負(fù)荷。搭載了性能頂級的IntelCorei7處理器，使UNO-2483G不僅可以高速處理大量的數(shù)據(jù)，對于照片與視頻這類較為復(fù)雜的運(yùn)算工作也能輕松完成。

而項(xiàng)目中的簡易型變電站巡檢機(jī)器人，因?yàn)樗栌?jì)算機(jī)的尺寸與I/O接口不同于標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)器人，因此既小又輕的UNO-2272G(尺寸：157x88x50mm、重量：0.8公斤)正好吻合其輕量化需求。雖然該產(chǎn)品是掌上型嵌入式計(jì)算機(jī)，但內(nèi)建IntelCeleronJ1900四核心處理器讓其擁有足夠的性能來處理復(fù)雜的任務(wù)。

兩款UNO計(jì)算機(jī)均是無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、可選用SSD固態(tài)硬盤、具備-20°C至60°C寬溫作業(yè)能力、通過IEC抗振動和抗沖擊測試等特色，因此對于機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)作提供了可靠的保障。而串行端口、網(wǎng)絡(luò)端口、USB端口、顯示端口、音頻端口等多樣化的I/O接口則滿足了項(xiàng)目需要連接各式各樣硬件裝置的需求。

值得一提的是，研華的iDoor技術(shù)為系統(tǒng)整合廠商提供了彈性擴(kuò)充的選擇，設(shè)計(jì)者不再受限于嵌入式計(jì)算機(jī)的既有規(guī)格，而能依應(yīng)用需求以模塊化方式來添加所需功能。此項(xiàng)目就利用UNO計(jì)算機(jī)上的mPCIe擴(kuò)展槽加裝了iDoor模塊，藉此增加更多的串行端口來連接硬件裝置。

專案導(dǎo)入

系統(tǒng)架構(gòu)圖

結(jié)論

在無時(shí)無刻都需要使用電力的現(xiàn)代社會中，穩(wěn)定的供電攸關(guān)著民生日用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因而促使能實(shí)時(shí)回饋、提前預(yù)警、減輕維運(yùn)人員工作量并提高工作效率的變電站巡檢機(jī)器人之應(yīng)用受到了廣泛地重視。但變電站巡檢機(jī)器人能否靈活實(shí)用?能否確切地執(zhí)行巡檢任務(wù)?其內(nèi)嵌的計(jì)算機(jī)是關(guān)鍵。

研華的高性價(jià)比UNO-2000系列嵌入式計(jì)算機(jī)，不論是在尺寸大小、運(yùn)算性能、耐用性、穩(wěn)定性、擴(kuò)充性等諸多方面都能滿足變電站巡檢機(jī)器人對硬件平臺有相對較高之要求。而且深耕電力產(chǎn)業(yè)多年的研華不僅有豐富的產(chǎn)品、也有多年的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，可以扎實(shí)的技術(shù)能力協(xié)助系統(tǒng)整合廠商于新產(chǎn)品開發(fā)與測試期間解決各種難題，讓其創(chuàng)新研發(fā)的變電站巡檢機(jī)器人得以早日投放市場。