專利名稱：變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種云臺控制系統(tǒng)及控制方法，尤其涉及一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和電網(wǎng)建設(shè)的需要，傳統(tǒng)有人值守變電站正向無人值守的智能變電站方向發(fā)展。在智能變電站中，雖然站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可通過遠(yuǎn)程遙測手段獲取，但變電站尤其是室外變電站環(huán)境中，由于變電站智能化水平的限制以及無人在現(xiàn)場及時巡視，ー些不可控因素將會對變電站安全運(yùn)行帶來一系列問題甚至留下隱患。專利200410024231.1中公布了一種可應(yīng)用于電站設(shè)備自主巡檢的機(jī)器人，為上述問題提供了一種行之有效的解決方案，從而使變電站實現(xiàn)真正的無人值守成為可能。該機(jī)器人可以在變電站內(nèi)全自主運(yùn)行并能自動收集電カ設(shè)備狀態(tài)信息，在整個巡檢作業(yè)過程中，機(jī)器人沿設(shè)定路線運(yùn)行至站內(nèi)指定位置，之后云臺系統(tǒng)帶動設(shè)備檢測系統(tǒng)對準(zhǔn)待檢電カ設(shè)備，最后采集到的電カ設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)則通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控后臺存儲并分析。在整個機(jī)器人系統(tǒng)中，云臺系統(tǒng)是安裝、固定設(shè)備檢測系統(tǒng)的支撐設(shè)備，其性能直接影響到巡檢機(jī)器人完成巡檢任務(wù)的質(zhì)量。云臺是傳統(tǒng)安防監(jiān)控行業(yè)最為常用的設(shè)備，云臺系統(tǒng)主要由云臺本體、角度檢測元件、云臺控制板三部分組成，而云臺的整體性能在很大程度上則取決于云臺控制板所搭載的云臺控制系統(tǒng)性能。由于變電站巡檢機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境和巡檢任務(wù)需求的特殊性，現(xiàn)有的云臺控制系統(tǒng)一般不能完全適用于變電站巡檢作業(yè)，主要表現(xiàn)在(I)目前云臺生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品大多都只有諸如64、128等有限數(shù)量的預(yù)置位，但是由于各個變電站內(nèi)環(huán)境各不相同，并且待檢電カ設(shè)備數(shù)量眾多，因此所需云臺的預(yù)置位個數(shù)很有可能超出目前傳統(tǒng)云臺控制系統(tǒng)所支持的最大預(yù)置位個數(shù)。(2)巡檢機(jī)器人通常需要根據(jù)各個變電站現(xiàn)場巡檢任務(wù)需求，靈活配置或擴(kuò)展相應(yīng)的系統(tǒng)功能。具體到機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)有控制系統(tǒng)都是針對通用安防監(jiān)控領(lǐng)域開發(fā)，一般沒有配置和擴(kuò)展能力，因此大多數(shù)情況下無法與巡檢機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行集成。對于上述問題，目前已有相關(guān)的技術(shù)方案被公開，但具體到控制系統(tǒng)的實施上卻均有不足之處，如下對于上述所列(I)，專利200910016095. 5公開了ー種機(jī)器人云臺預(yù)置位的控制系
統(tǒng)及控制方法，有效解決了現(xiàn)有云臺預(yù)置位數(shù)量無法滿足變電站巡檢任務(wù)需求的問題，但該專利只描述了云臺預(yù)置位控制的方法，其將通用云臺產(chǎn)品中的預(yù)置位存儲區(qū)域轉(zhuǎn)移至控制終端數(shù)據(jù)庫中，在此基礎(chǔ)上僅對預(yù)置位設(shè)置、調(diào)用和刪除這三種基本操作的控制流程進(jìn)行了說明，并未給出云臺控制系統(tǒng)針對巡檢機(jī)器人任務(wù)需求所開發(fā)的其它功能模塊的組成結(jié)構(gòu)和完整實施細(xì)節(jié)。對于上述所列(2)，文獻(xiàn)“變電站智能巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)設(shè)計”中給出了一個云臺系統(tǒng)的較為詳細(xì)的實施細(xì)節(jié)，該文獻(xiàn)著重對云臺系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)及硬件控制流程進(jìn)行說明，并通過實驗驗證了該控制方案下云臺控制精度符合巡檢任務(wù)要求，但云臺控制器上云臺控制系統(tǒng)的組成架構(gòu)如何適應(yīng)變電站內(nèi)不同巡檢任務(wù)需求等方面，其未做進(jìn)ー步描述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)及控制方法，它具有簡單可靠、配置靈活、擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，它包括云臺控制器，云臺控制器與機(jī)器人控制器連接，云臺控制器還與電機(jī)驅(qū)動模塊和角度檢測模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊和角度檢測模塊均與云臺本體連接，云臺控制器對云臺本體進(jìn)行異步控制和實時控制，所述云臺控制器包括初始化模塊用于初始化云臺控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境；任務(wù)調(diào)度模塊負(fù)責(zé)對異步任務(wù)的調(diào)用和毎次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行；系統(tǒng)空閑模塊在沒有觸發(fā)事件產(chǎn)生時，系統(tǒng)將從任務(wù)調(diào)度模塊進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊，以便降低整個系統(tǒng)的功耗，一旦觸發(fā)事件產(chǎn)生系統(tǒng)將退回任務(wù)調(diào)度模塊進(jìn)行異步任務(wù)的調(diào)度；數(shù)據(jù)接收模塊主要負(fù)責(zé)接收機(jī)器人控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送至任務(wù)調(diào)度模塊，同時產(chǎn)生觸發(fā)事件使系統(tǒng)由系統(tǒng)空閑模塊返回任務(wù)調(diào)度模塊，以便響應(yīng)外部控制命令；系統(tǒng)監(jiān)控模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況的監(jiān)控；數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)運(yùn)行所需配置數(shù)據(jù)，提供給初始化模塊和異步任務(wù)管理模塊使用；異步任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行異步任務(wù)所需要的模塊；數(shù)據(jù)交換模塊主要暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)供各模塊使用；實時任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行實時任務(wù)所需要的模塊；時鐘模塊為整個系統(tǒng)提供周期性時鐘事件以驅(qū)動實時任務(wù)管理模塊運(yùn)行，同時當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時在時鐘模塊產(chǎn)生的周期性觸發(fā)事件的控制下，任務(wù)調(diào)度模塊將在設(shè)定時間之內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。所述初始化模塊一方面讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中存儲的系統(tǒng)運(yùn)行所需系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)，另ー方面也啟動時鐘模塊。所述任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)數(shù)據(jù)接收模塊傳送的數(shù)據(jù)調(diào)用異步任務(wù)管理模塊中所包含的異步任務(wù)，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)交換模塊以備其它模塊使用，另外該模塊還在每次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行。所述異步任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將云臺控制系統(tǒng)內(nèi)部信息發(fā)送至機(jī)器人控制器、管理系統(tǒng)配置模塊根據(jù)機(jī)器人控制器下發(fā)的配置信息修改數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)保存的配置信息，以供下次系統(tǒng)初始化時使用和管理預(yù)置位控制模塊根據(jù)外部命令完成預(yù)置位的設(shè)置、調(diào)用和刪除操作。
所述實時任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理電機(jī)控制模塊根據(jù)經(jīng)異步任務(wù)管理模塊傳送的信息控制云臺電機(jī)運(yùn)行、管理反饋采樣模塊完成對云臺本體各自由度上的角度進(jìn)行采樣并為電機(jī)控制模塊的運(yùn)行提供必要的反饋信息和管理實時監(jiān)控模塊對實時任務(wù)運(yùn)行過程中的狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控以供各模塊及機(jī)器人控制器使用。所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況，當(dāng)因系統(tǒng)運(yùn)行異常而使任務(wù)調(diào)度模塊沒有在設(shè)定時間內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊，系統(tǒng)監(jiān)控模塊將產(chǎn)生觸發(fā)事件使整個系統(tǒng)重新進(jìn)入初始化模塊并完成初始化操作，從而使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。一種基于變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)的控制方法，具體步驟為步驟一云臺控制系統(tǒng)上電，初始化模塊讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中保存的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)；進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作，同時啟動時鐘模塊以處理實時任務(wù)；步驟ニ 任務(wù)調(diào)度模塊監(jiān)測觸發(fā)事件是否產(chǎn)生，同時進(jìn)入時鐘事件判斷程序，若觸 發(fā)事件沒有產(chǎn)生，系統(tǒng)監(jiān)控模塊判斷超時是否發(fā)生，若超吋，返回步驟一，若沒有超吋，則進(jìn)入系統(tǒng)空閑；若觸發(fā)事件產(chǎn)生，則進(jìn)入步驟三；步驟三控制系統(tǒng)監(jiān)控模塊中的系統(tǒng)監(jiān)控復(fù)位；步驟四任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)接收到觸發(fā)事件的類型判別該事件是否由外部輸入指令觸發(fā)，如果是則執(zhí)行異步任務(wù)管理模塊所包含的異步任務(wù)，然后進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊以降低系統(tǒng)功耗，若不是則直接進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊，執(zhí)行步驟五；步驟五任務(wù)調(diào)度模塊判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則退出，若沒有斷電返回
步驟ニ。所述步驟一中啟動時鐘模塊后的實時任務(wù)處理步驟為(2-1)實時任務(wù)管理模塊判斷是否發(fā)生時鐘事件，若沒有發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-3)，若發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-2)；(2-2)實時任務(wù)管理模塊執(zhí)行實時任務(wù)；(2-3)判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則時鐘模塊終止，若沒有斷電返回步驟(2-1)。所述步驟四的具體步驟為(4-1)異步任務(wù)執(zhí)行，異步任務(wù)管理模塊讀取數(shù)據(jù)交換模塊中的指令數(shù)據(jù)；(4-2)異步任務(wù)管理模塊判斷任務(wù)類型，根據(jù)任務(wù)類型利用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、利用系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置并寫入數(shù)據(jù)存儲模塊、利用預(yù)置位控制模塊對預(yù)置位進(jìn)行設(shè)置、調(diào)用或刪除操作并將修改后的預(yù)置位信息寫入數(shù)據(jù)交換模塊；(4_3)異步任務(wù)執(zhí)行完成。所述步驟(2-2)的具體步驟為(2-31)實時任務(wù)執(zhí)行開始，實時任務(wù)管理模塊讀取數(shù)據(jù)交換模塊中的數(shù)據(jù)；(2-32)反饋采樣模塊首先執(zhí)行，以采集云臺本體各自由度上的角度反饋數(shù)據(jù)；(2-33)電機(jī)控制模塊根據(jù)采集到的角度反饋數(shù)據(jù)控制云臺本體按照讀取的數(shù)據(jù)交換模塊所包含的數(shù)據(jù)運(yùn)行；(2-34)實時監(jiān)控模塊采集以上各任務(wù)模塊運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其寫入數(shù)據(jù)交換模塊；(2-35)實時任務(wù)執(zhí)行完成。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明針對通用云臺控制系統(tǒng)在變電站巡檢應(yīng)用中所面臨的問題，為變電站巡檢機(jī)器人提供了ー種云臺控制系統(tǒng)，給出了完整的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)方式。該系統(tǒng)有效克服了現(xiàn)有云臺技術(shù)方案的不足，整個系統(tǒng)具有配置靈活、擴(kuò)展方便、具有故障檢測和恢復(fù)能力以及方便與巡檢機(jī)器人集成的特點(diǎn)，非常適用于變電站強(qiáng)電磁環(huán)境下的變電站巡檢應(yīng)用。主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)(I)由于云臺控制所需功能不外乎異步處理和實時處理兩大類，異步處理主要響應(yīng)外部輸入，而實時處理主要完成對云臺本體的控制。本發(fā)明云臺控制系統(tǒng)內(nèi)包含了異步任務(wù)管理模塊和實時任務(wù)管理模塊，從而可以對相應(yīng)功能模塊進(jìn)行集中管理，并且在數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)交換模塊的配合下，不論變電站巡檢任務(wù)對云臺控制系統(tǒng)的需求如何變化，向系統(tǒng)內(nèi)添加新的功能或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行配置，均可在不改變現(xiàn)有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下完成，從而使系統(tǒng)具有配置靈活、擴(kuò)展方便的特點(diǎn)。(2)變電站是ー個具有強(qiáng)電磁干擾存在的環(huán)境，為了保證巡檢機(jī)器人可靠運(yùn)行，組成機(jī)器人各部件應(yīng)具有抵抗站內(nèi)強(qiáng)電磁干擾的能力，具體到云臺控制系統(tǒng)其應(yīng)具有一定的故障檢測及恢復(fù)能力。本發(fā)明所述云臺控制系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的監(jiān)控由系統(tǒng)監(jiān)控模塊完成，同時系統(tǒng)空閑模塊的添加則協(xié)調(diào)了控制系統(tǒng)內(nèi)異步和實時模塊的執(zhí)行，并使實時模塊的運(yùn)行同樣處于系統(tǒng)監(jiān)控模塊的監(jiān)控之下，從而保證整個系統(tǒng)的可靠性，另外也可降低系統(tǒng)的功耗。(3)為了方便機(jī)器人控制器了解云臺控制系統(tǒng)運(yùn)行時的狀態(tài)，方便云臺控制系統(tǒng)與巡檢機(jī)器人進(jìn)行集成，實時監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊被加入云臺控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)交換模塊的協(xié)助下，以上模塊可以完成對系統(tǒng)內(nèi)各功能模塊狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和上報，從而使機(jī)器人控制器可以根據(jù)云臺運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)合理的控制云臺系統(tǒng)運(yùn)行，保證巡檢任務(wù)完成的質(zhì)量和效率。


圖1為本發(fā)明云臺控制系統(tǒng)與外圍硬件連接示意圖；圖2為本發(fā)明云臺控制系統(tǒng)各模塊組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的ー種系統(tǒng)執(zhí)行流程圖；圖4為本發(fā)明的一種異步任務(wù)執(zhí)行子流程圖；圖5為本發(fā)明的一種實時任務(wù)執(zhí)行子流程圖。其中，1.初始化模塊，2.任務(wù)調(diào)度模塊，3.系統(tǒng)空閑模塊，4.數(shù)據(jù)接收模塊，5.系統(tǒng)監(jiān)控模塊，6.數(shù)據(jù)存儲模塊，7.異步任務(wù)管理模塊，8.數(shù)據(jù)交換模塊，9.實時任務(wù)管理模塊，10.時鐘模塊，11.數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，12.系統(tǒng)配置模塊，13.預(yù)置位控制模塊，14.電機(jī)控制模塊，15.反饋采樣模塊，16.實時監(jiān)控模塊，20.云臺控制器，21.機(jī)器人控制器，22.電機(jī)驅(qū)動模塊，23.角度檢測模塊，24.云臺本體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。如圖1，一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，它包括云臺控制器20，云臺控制器20與機(jī)器人控制器21連接，云臺控制器20還通過與電機(jī)驅(qū)動模塊22和角度檢測模塊23連接，電機(jī)驅(qū)動模塊22和角度檢測模塊23均與云臺本體24連接，云臺控制器20對云臺本體24進(jìn)行異步控制和實時控制，所述云臺控制系統(tǒng)包括初始化模塊1:用于初始化云臺控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境；任務(wù)調(diào)度模塊2 :負(fù)責(zé)對異步任務(wù)的調(diào)用和毎次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊5以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行；系統(tǒng)空閑模塊3 :在沒有觸發(fā)事件產(chǎn)生吋，系統(tǒng)將從任務(wù)調(diào)度模塊2進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊3，以便降低整個系統(tǒng)的功耗，一旦觸發(fā)事件產(chǎn)生系統(tǒng)將退回任務(wù)調(diào)度模塊2進(jìn)行異步任務(wù)的調(diào)度；數(shù)據(jù)接收模塊4 :主要負(fù)責(zé)接收機(jī)器人控制器21發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送至任務(wù)調(diào)度模塊2，同時產(chǎn)生觸發(fā)事件使系統(tǒng)由系統(tǒng)空閑模塊3返回任務(wù)調(diào)度模塊2，以便響應(yīng)外部控制命令；系統(tǒng)監(jiān)控模塊5 :主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況的監(jiān)控；數(shù)據(jù)存儲模塊6 :負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)運(yùn)行所需配置數(shù)據(jù)，提供給初始化模塊I和異步任務(wù)管理模塊7使用；異步任務(wù)管理模塊1:負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行異步任務(wù)所需要的模塊；數(shù)據(jù)交換模塊8 :主要暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)供各模塊使用；實時任務(wù)管理模塊9 :負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行實時任務(wù)所需要的模塊；時鐘模塊10 :為整個系統(tǒng)提供周期性時鐘事件以驅(qū)動實時任務(wù)管理模塊9運(yùn)行，同時當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時在時鐘模塊10產(chǎn)生的周期性觸發(fā)事件的控制下，任務(wù)調(diào)度模塊2將在設(shè)定時間之內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊5以表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。所述初始化模塊I 一方面讀取數(shù)據(jù)存儲模塊6中存儲的系統(tǒng)運(yùn)行所需系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)，另一方面也啟動時鐘模塊10。所述任務(wù)調(diào)度模塊2根據(jù)數(shù)據(jù)接收模塊4傳送的數(shù)據(jù)調(diào)用異步任務(wù)管理模塊7中所包含的異步任務(wù)，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)交換模塊8以備其它模塊使用，另外該模塊還在每次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊5以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行。所述異步任務(wù)管理模塊7負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送模塊11將云臺控制系統(tǒng)內(nèi)部信息發(fā)送至機(jī)器人控制器21、管理系統(tǒng)配置模塊12根據(jù)機(jī)器人控制器21下發(fā)的配置信息修改數(shù)據(jù)存儲模塊6內(nèi)保存的配置信息，以供下次系統(tǒng)初始化時使用和管理預(yù)置位控制模塊13根據(jù)外部命令完成預(yù)置位的設(shè)置、調(diào)用和刪除操作。所述實時任務(wù)管理模塊9負(fù)責(zé)管理電機(jī)控制模塊14根據(jù)經(jīng)異步任務(wù)管理模塊7傳送的信息控制云臺電機(jī)運(yùn)行、管理反饋采樣模塊15完成對云臺本體24各自由度上的角度進(jìn)行采樣并為電機(jī)控制模塊14的運(yùn)行提供必要的反饋信息和管理實時監(jiān)控模塊16對實時任務(wù)運(yùn)行過程中的狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控以供各模塊及機(jī)器人控制器21使用。所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊5負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況，當(dāng)因系統(tǒng)運(yùn)行異常而使任務(wù)調(diào)度模塊2沒有在設(shè)定時間內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊5，該模塊將產(chǎn)生觸發(fā)事件使整個系統(tǒng)重新進(jìn)入初始化模塊I并完成初始化操作，從而使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。如圖3所示，一種基于變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)的控制方法，具體步驟為步驟ー云臺控制系統(tǒng)上電，初始化模塊I讀取數(shù)據(jù)存儲模塊6中保存的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)；進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作，同時啟動時鐘模塊10以處理實時任務(wù)；
步驟ニ 任務(wù)調(diào)度模塊2監(jiān)測觸發(fā)事件是否產(chǎn)生，同時進(jìn)入時鐘事件判斷程序，若觸發(fā)事件沒有產(chǎn)生，系統(tǒng)監(jiān)控模塊5判斷超時是否發(fā)生，若超時，返回步驟一，若沒有超吋，則進(jìn)入系統(tǒng)空閑；若觸發(fā)事件產(chǎn)生，則進(jìn)入步驟三；步驟三控制系統(tǒng)監(jiān)控模塊5中的系統(tǒng)監(jiān)控復(fù)位；步驟四任務(wù)調(diào)度模塊2根據(jù)接收到觸發(fā)事件的類型判別該事件是否由外部輸入指令觸發(fā)，如果是則執(zhí)行異步任務(wù)管理模塊7中所包含的異步任務(wù)，然后進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊3以降低系統(tǒng)功耗，若不是則直接進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊3，執(zhí)行步驟五；步驟五任務(wù)調(diào)度模塊2判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則退出，若沒有斷電返
回步驟ニ。所述步驟一中啟動時鐘模塊10后的實時任務(wù)處理步驟為
(2-1)實時任務(wù)管理模塊9判斷是否發(fā)生時鐘事件，若沒有發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-3)，若發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-2)；(2-2)實時任務(wù)管理模塊9執(zhí)行實時任務(wù)；(2-3)判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則時鐘模塊10終止，若沒有斷電返回步驟(2-1)。如圖4所示,所述步驟四的具體步驟為(4-1)異步任務(wù)執(zhí)行，異步任務(wù)管理模塊7讀取數(shù)據(jù)交換模塊8中的指令數(shù)據(jù)；(4-2)異步任務(wù)管理模塊7判斷任務(wù)類型，根據(jù)任務(wù)類型利用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊11進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、利用系統(tǒng)配置模塊12進(jìn)行系統(tǒng)配置并寫入數(shù)據(jù)存儲模塊6、利用預(yù)置位控制模塊13對預(yù)置位進(jìn)行設(shè)置、調(diào)用或刪除操作并將修改后的預(yù)置位信息寫入數(shù)據(jù)交換模塊8 ；(4-3)異步任務(wù)執(zhí)行完成。如圖5所示,所述步驟(2-2)的具體步驟為(2-31)實時任務(wù)執(zhí)行開始,實時任務(wù)管理模塊9讀取數(shù)據(jù)交換模塊8中的數(shù)據(jù)；(2-32)反饋采樣模塊15首先執(zhí)行，以采集云臺本體24各自由度上的角度反饋數(shù)據(jù)；(2-33)電機(jī)控制模塊14根據(jù)采集到的角度反饋數(shù)據(jù)控制云臺本體24按照讀取的數(shù)據(jù)交換模塊8所包含的數(shù)據(jù)運(yùn)行；(2-34)實時監(jiān)控模塊16采集以上各任務(wù)模塊運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其寫入數(shù)據(jù)交換模塊8 ；(2-35)實時任務(wù)執(zhí)行完成。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，它包括云臺控制器，云臺控制器與機(jī)器人控制器連接，云臺控制器還與電機(jī)驅(qū)動模塊和角度檢測模塊連接，電機(jī)驅(qū)動模塊和角度檢測模塊均與云臺本體連接，云臺控制器對云臺本體進(jìn)行異步控制和實時控制，其特征是，所述Z 臺控制器包括 初始化模塊用于初始化云臺控制系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境； 任務(wù)調(diào)度模塊負(fù)責(zé)對異步任務(wù)的調(diào)用和每次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行； 系統(tǒng)空閑模塊在沒有觸發(fā)事件產(chǎn)生時，系統(tǒng)將從任務(wù)調(diào)度模塊進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊，以便降低整個系統(tǒng)的功耗，一旦觸發(fā)事件產(chǎn)生系統(tǒng)將退回任務(wù)調(diào)度模塊進(jìn)行異步任務(wù)的調(diào)度； 數(shù)據(jù)接收模塊主要負(fù)責(zé)接收機(jī)器人控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送至任務(wù)調(diào)度模塊，同時產(chǎn)生觸發(fā)事件使系統(tǒng)由系統(tǒng)空閑模塊返回任務(wù)調(diào)度模塊，以便響應(yīng)外部控制命令； 系統(tǒng)監(jiān)控模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況的監(jiān)控； 數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)運(yùn)行所需配置數(shù)據(jù)，提供給初始化模塊和異步任務(wù)管理模塊使用； 異步任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行異步任務(wù)所需要的模塊； 數(shù)據(jù)交換模塊主要暫存系統(tǒng)數(shù)據(jù)供各模塊使用； 實時任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)所有運(yùn)行實時任務(wù)所需要的模塊； 時鐘模塊為整個系統(tǒng)提供周期性時鐘事件以驅(qū)動實時任務(wù)管理模塊運(yùn)行，同時當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時在時鐘模塊產(chǎn)生的周期性觸發(fā)事件的控制下，任務(wù)調(diào)度模塊將在設(shè)定時間之內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。
2.如權(quán)利要求1所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，其特征是，所述初始化模塊一方面讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中存儲的系統(tǒng)運(yùn)行所需系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)，另一方面也啟動時鐘模塊。
3.如權(quán)利要求1所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，其特征是，所述任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)數(shù)據(jù)接收模塊傳送的數(shù)據(jù)調(diào)用異步任務(wù)管理模塊中所包含的異步任務(wù)，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)交換模塊以備其它模塊使用，另外該模塊還在每次異步任務(wù)調(diào)用之前復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊以表明系統(tǒng)正常運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求1所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，其特征是，所述異步任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將云臺控制系統(tǒng)內(nèi)部信息發(fā)送至機(jī)器人控制器、管理系統(tǒng)配置模塊根據(jù)機(jī)器人控制器下發(fā)的配置信息修改數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)保存的配置信息，以供下次系統(tǒng)初始化時使用和管理預(yù)置位控制模塊根據(jù)外部命令完成預(yù)置位的設(shè)置、調(diào)用和刪除操作。
5.如權(quán)利要求1所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，其特征是，所述實時任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)管理電機(jī)控制模塊根據(jù)經(jīng)異步任務(wù)管理模塊傳送的信息控制云臺電機(jī)運(yùn)行、管理反饋采樣模塊完成對云臺本體各自由度上的角度進(jìn)行采樣并為電機(jī)控制模塊的運(yùn)行提供必要的反饋信息和管理實時監(jiān)控模塊對實時任務(wù)運(yùn)行過程中的狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控以供各模塊及機(jī)器人控制器使用。
6.如權(quán)利要求1所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的異常狀況，當(dāng)因系統(tǒng)運(yùn)行異常而使任務(wù)調(diào)度模塊沒有在設(shè)定時間內(nèi)復(fù)位系統(tǒng)監(jiān)控模塊，系統(tǒng)監(jiān)控模塊將產(chǎn)生觸發(fā)事件使整個系統(tǒng)重新進(jìn)入初始化模塊并完成初始化操作，從而使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
7.一種基于變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是，具體步驟為 步驟一云臺控制系統(tǒng)上電，初始化模塊讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中保存的系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)；進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作，同時啟動時鐘模塊以處理實時任務(wù)； 步驟二 任務(wù)調(diào)度模塊監(jiān)測觸發(fā)事件是否產(chǎn)生，同時進(jìn)入時鐘事件判斷程序，若觸發(fā)事件沒有產(chǎn)生，系統(tǒng)監(jiān)控模塊判斷超時是否發(fā)生，若超時，返回步驟一，若沒有超時，則進(jìn)入系統(tǒng)空閑；若觸發(fā)事件產(chǎn)生，則進(jìn)入步驟三； 步驟三控制系統(tǒng)監(jiān)控模塊中的系統(tǒng)監(jiān)控復(fù)位； 步驟四任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)接收到觸發(fā)事件的類型判別該事件是否由外部輸入指令觸發(fā)，如果是則執(zhí)行異步任務(wù)管理模塊所包含的異步任務(wù)，然后進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊以降低系統(tǒng)功耗，若不是則直接進(jìn)入系統(tǒng)空閑模塊，執(zhí)行步驟五；步驟五任務(wù)調(diào)度模塊判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則退出，若沒有斷電返回步驟o
8.如權(quán)利要求7所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制方法，其特征是，所述步驟一中啟動時鐘模塊后的實時任務(wù)處理步驟為 (2-1)實時任務(wù)管理模塊判斷是否發(fā)生時鐘事件，若沒有發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-3)，若發(fā)生時鐘事件則進(jìn)入步驟(2-2)； (2-2)實時任務(wù)管理模塊執(zhí)行實時任務(wù)； (2-3)判斷系統(tǒng)是否斷電，如系統(tǒng)斷電，則時鐘模塊終止，若沒有斷電返回步驟(2-1)。
9.如權(quán)利要求7所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制方法，其特征是，所述步驟四的具體步驟為 (4-1)異步任務(wù)執(zhí)行，異步任務(wù)管理模塊讀取數(shù)據(jù)交換模塊中的指令數(shù)據(jù)； (4-2)異步任務(wù)管理模塊判斷任務(wù)類型，根據(jù)任務(wù)類型利用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、利用系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置并寫入數(shù)據(jù)存儲模塊、利用預(yù)置位控制模塊對預(yù)置位進(jìn)行設(shè)置、調(diào)用或刪除操作并將修改后的預(yù)置位寫入數(shù)據(jù)交換模塊； (4_3)異步任務(wù)執(zhí)行完成。
10.如權(quán)利要求8所述變電站巡檢機(jī)器人云臺控制方法，其特征是，所述步驟(2-2)的具體步驟為 (2-31)實時任務(wù)執(zhí)行開始，實時任務(wù)管理模塊讀取數(shù)據(jù)交換模塊中的數(shù)據(jù)； (2-32)反饋采樣模塊首先執(zhí)行，以采集云臺本體各自由度上的角度反饋數(shù)據(jù)； (2-33)電機(jī)控制模塊根據(jù)采集到的角度反饋數(shù)據(jù)控制云臺本體按照讀取的數(shù)據(jù)交換模塊所包含的數(shù)據(jù)運(yùn)行； (2-34)實時監(jiān)控模塊采集以上各任務(wù)模塊運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并將其寫入數(shù)據(jù)交換模塊； (2-35)實時任務(wù)執(zhí)行完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變電站巡檢機(jī)器人云臺控制系統(tǒng)，該云臺控制系統(tǒng)運(yùn)行于云臺控制器上，云臺控制器與電機(jī)驅(qū)動模塊和角度檢測模塊連接，以上兩模塊進(jìn)一步又與云臺本體連接，，同時云臺控制器也與機(jī)器人控制器連接。所述云臺控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化模塊，系統(tǒng)初始化模塊與任務(wù)調(diào)度模塊連接，任務(wù)調(diào)度模塊與系統(tǒng)空閑模塊、異步任務(wù)管理模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊直接連接，異步任務(wù)管理模塊分別與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、系統(tǒng)配置模塊、預(yù)置位控制模塊連接。該系統(tǒng)有效克服了現(xiàn)有云臺技術(shù)方案的不足，整個系統(tǒng)具有配置靈活、擴(kuò)展方便、具有故障檢測及恢復(fù)能力以及方便與巡檢機(jī)器人集成的特點(diǎn)，非常適用于變電站強(qiáng)電磁環(huán)境下的變電站巡檢應(yīng)用。
文檔編號G05D3/12GK103019263SQ201210585858
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者肖鵬, 王海鵬, 欒貽青, 李麗, 孫勇 申請人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司