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    2018OEM 机械设计技术研讨会 菲尼克斯电气Radioline无线系统
    嵌入式系统

    案例丨变电站巡检机器人“最强大脑”—— UNO-2000系列嵌入式计算机

      2018年12月14日  

      项目简介

      变电站是发电厂与用电用户间的重要联系纽带,为了极早发现安全隐患以避免非计划性的停电事故,定期巡视站内电气设备是必不可少的工作。早期,电力系统的设备监测主要靠巡检员来完成。但在设备数量繁多的大型变电站内由工作人员来巡检,难免会有疏忽遗漏的问题;而地处偏远且环境恶劣的变电站,定期派员巡检亦相当不易。因此,近几年来运用巡检机器人全天候地在无人或少人值守的变电站进行定期巡检已成为一种趋势。

      一般而言,变电站巡检机器人之运作流程是:先透过无线网络接收监控中心的巡检指令,并依照系统所指定的路径行进;沿路则得透过高解析摄影机拍照、以及透过红外线系统测温,并立即将数据传送给监控中心;巡检过程中若发现异常,还需自动发出警示以通知相关人员;完成巡检后则必须回到充电室自动充电或等待下一次巡检任务。而要达到这样的巡检要求,机器人内部必须囊括相当多的硬件装置,因此若没有强而有力的嵌入式计算机作为控制核心,机器人是无法扮演好「电力巡检员」的角色。

      研华的UNO-2483G与UNO-2272G高效能无风扇嵌入式计算机既提供了足够的性能来处理大量且复杂的运算工作;采强固与紧凑设计的特色则能适应恶劣的户外环境与安装空间有限的应用;支持多种I/O接口与iDoor技术不仅能连接各式各样硬件装置、亦提供了弹性扩充的灵活度;再加上研华专业的技术团队于机器人开发期间提供的专业协助,都让系统整合厂商能早日完成项目开发,并顺利将机器人导入变电站提供巡检服务。

      系统需求

      专为电力产业提供软硬件开发及系统整合服务的一家中国高科技企业,其针对智能电网、电力调度控制、输配电、变电站管理等应用不断引进新的IT技术。在完成诸多开创性的研究并开发出多种解决方案之下,因而赢得了好口碑与客户认同。近来,该公司为实现远程监控电力设备之应用,开始投入变电站巡检机器人之研发,以便能代替或辅佐巡检员来检视站内的相关设备。由于变电站巡检机器人必须透过多种硬件装置才能如预期地执行巡检任务,因此,该公司需要配置性能卓越又坚固耐用的嵌入式计算机来主控机器人。

      而根据变电站内不同区域的应用需求,这家系统整合厂商目前正在设计的是标准型与简易型的变电站巡检机器人。两款机器人除了外型尺寸与功能略有不同之外,其所需的嵌入式计算机必须符合以下条件:

      ● 体积小、重量轻的机种以便能嵌入空间有限的机器人车身内;

      ● 采用高性能之Intel处理器以因应需要高速与大量运算的需求;

      ● 宽温与强固设计确保系统在户外行驶过程中仍可稳定运作;

      ● 提供各种I/O接口来连接各式各样的硬件装置;

      ● 提供方便扩充的解决方案以便能自由地为系统添加新功能。

      系统概述

      研华UNO-2483G与UNO-2272G这两款嵌入式无风扇工业计算机足以胜任机器人「大脑」的工作。透过多种I/O接口来连接无线AP、GPS模块、CCD摄影机、红外线热像仪、负责运动控制之数字信号处理器(DSP)等多种硬件装置,安装于机器人车身内的UNO计算机即会高速处理图像、视频、电子地图、GPS定位等数据,让变电站巡检机器人能完成接收指令、启动巡检、拍照收集信息、实时上传照片、发送警讯、巡检后自动归位等一连串的动作。

      此项目的标准型变电站巡检机器人采用的是UNO-2483G。由于这款计算机尺寸紧凑(252 x 149 x 62 mm)、仅重1.6公斤,因此除了非常容易嵌入空间有限的机器人车身内,同时也减轻了靠轮子来前进和转弯的巡检机器人之载重负荷。搭载了性能顶级的Intel Core i7处理器,使UNO-2483G不仅可以高速处理大量的数据,对于照片与视频这类较为复杂的运算工作也能轻松完成。

      而项目中的简易型变电站巡检机器人,因为所需计算机的尺寸与I/O接口不同于标准型机器人,因此既小又轻的UNO-2272G(尺寸:157 x 88 x 50 mm、重量:0.8公斤)正好吻合其轻量化需求。虽然该产品是掌上型嵌入式计算机,但内建Intel Celeron J1900四核心处理器让其拥有足够的性能来处理复杂的任务。

      两款UNO计算机均是无风扇设计、可选用SSD固态硬盘、具备-20°C至60°C宽温作业能力、通过IEC抗振动和抗冲击测试等特色,因此对于机器人的稳定运作提供了可靠的保障。而串行端口、网络端口、USB端口、显示端口、音频端口等多样化的I/O接口则满足了项目需要连接各式各样硬件装置的需求。

      值得一提的是,研华的iDoor技术为系统整合厂商提供了弹性扩充的选择,设计者不再受限于嵌入式计算机的既有规格,而能依应用需求以模块化方式来添加所需功能。此项目就利用UNO计算机上的mPCIe扩展槽加装了iDoor模块,藉此增加更多的串行端口来连接硬件装置。

      专案导入

      系统架构图

      结论

      在无时无刻都需要使用电力的现代社会中,稳定的供电攸关着民生日用与经济发展,因而促使能实时回馈、提前预警、减轻维运人员工作量并提高工作效率的变电站巡检机器人之应用受到了广泛地重视。但变电站巡检机器人能否灵活实用?能否确切地执行巡检任务?其内嵌的计算机是关键。

      研华的高性价比UNO-2000系列嵌入式计算机,不论是在尺寸大小、运算性能、耐用性、稳定性、扩充性等诸多方面都能满足变电站巡检机器人对硬件平台有相对较高之要求。而且深耕电力产业多年的研华不仅有丰富的产品、也有多年的实务经验,可以扎实的技术能力协助系统整合厂商于新产品开发与测试期间解决各种难题,让其创新研发的变电站巡检机器人得以早日投放市场。

    标签:研华 UNO | 2000系列嵌入式计算机我要反馈
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