發(fā)布時(shí)間：2015-02-03 09:20

 

【摘要】 近年來,由于對(duì)清潔能源的迫切需求我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為主力機(jī)型,因其工況復(fù)雜,各類事故頻發(fā),其中火災(zāi)事故占有較大比例,給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文研究設(shè)計(jì)一套適用于海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)。將機(jī)器人與海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)機(jī)艙內(nèi)局部滅火功能,與原有消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中全湮滅式的滅火方式相較,具有良好的發(fā)展?jié)摿Γ煌ㄟ^分析機(jī)艙特點(diǎn),借助二維平面圖將傳感器位置坐標(biāo)化,實(shí)現(xiàn)火源位置定位；使用PLC作為機(jī)器人主控制器協(xié)調(diào)傳感器信號(hào)采集、電機(jī)運(yùn)動(dòng)、火情識(shí)別、消防動(dòng)作等功能,仿真分析其滿足性能需求；依據(jù)攝像頭拍照處理圖像進(jìn)行近距離精確定位,完成機(jī)器人智能化判斷及行走；延用與風(fēng)電機(jī)組主控同一類型及傳輸方式,達(dá)到機(jī)器人與風(fēng)電機(jī)組主控、中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控的無縫連接；具備自檢功能,減少由于機(jī)器人器件故障造成誤報(bào)警和誤消防；可為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組日常維護(hù)提供輔助監(jiān)測(cè),起到有效降低運(yùn)維成本的作用。本文的研究?jī)?nèi)容是對(duì)風(fēng)電自動(dòng)消防技術(shù)的全新探索,研究設(shè)計(jì)一個(gè)功能合理、硬件結(jié)構(gòu)緊湊、控制邏輯清晰的自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,具備良好應(yīng)用前景。 

第1章緒論

1.1課題研究的背景和意義
近年來，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，2012年風(fēng)電發(fā)電量占全國(guó)電力的2%，首次超過核電成為排名第三的電源[1]。隨著風(fēng)電技術(shù)走向成熟，尤其是海上風(fēng)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大型化、巨型化的趨勢(shì)已十分明顯[2]。
風(fēng)電機(jī)組工況復(fù)雜，各類事故頻發(fā)，其中火災(zāi)事故占有相當(dāng)大的比例，多造成風(fēng)電機(jī)組全部燒毀，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。截止2009年12月31日，全球共發(fā)生風(fēng)機(jī)重大事故715起，其中火災(zāi)占138起，占總起數(shù)的19.3%，位列重大事故的第二位[3]。在我國(guó)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年至2012年共發(fā)生了 30余起風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故[4]。
主流的風(fēng)電機(jī)組包括雙饋型和直驅(qū)型。直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組依靠永磁體作為定子勵(lì)磁，具有傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單，機(jī)艙載荷小的優(yōu)點(diǎn)。但受制于永磁體的體積，直驅(qū)型風(fēng)機(jī)不適合向大型化發(fā)展。相較而言，雙饋型風(fēng)電機(jī)組通過齒輪箱提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可降低發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)難度，具有大型化優(yōu)勢(shì)，更適合海上風(fēng)電機(jī)組。但雙饋型機(jī)舷內(nèi)容納了更多機(jī)械零部件、電氣設(shè)備、高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備等，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，若發(fā)生火災(zāi)所造成的損失也隨之增加。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)備造價(jià)昂貴，在機(jī)船半封閉式環(huán)境內(nèi)，火源擴(kuò)散速度快，一旦發(fā)生火災(zāi)，造成的損失非常嚴(yán)重。
現(xiàn)有大部分風(fēng)電機(jī)組沒有配備自動(dòng)消防系統(tǒng)，僅配備便攜式滅火器，在風(fēng)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行過程中，機(jī)艙無人情況下，并不能起有效作用。以海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組為例：其底部設(shè)計(jì)有�；A(chǔ)，且葉片較長(zhǎng)，其機(jī)艙高度多處于近100m高情況；機(jī)艙內(nèi)部空間復(fù)雜、火災(zāi)隱患多；現(xiàn)有機(jī)型多安裝在水深10m、離岸10km的“雙十”區(qū)域，釆取人工或高空滅火造價(jià)高昂。故自動(dòng)消防系統(tǒng)在海上雙饋型風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用需求尤為突出。
自動(dòng)控制技術(shù)和信息化的發(fā)展為風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消防功能提供了可能。使用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)消防，成為海上風(fēng)電的研究熱點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)風(fēng)電消防而言，自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)具有判斷準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速、全天候運(yùn)行、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
此外，風(fēng)電機(jī)組內(nèi)運(yùn)行工況復(fù)雜，監(jiān)控多個(gè)主要部件的運(yùn)行狀況可以有效降低風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本，提高維護(hù)人員工作效率。自動(dòng)消防機(jī)器人在機(jī)組日常運(yùn)行時(shí)也可以通過附加相應(yīng)功能模塊，釆集多種監(jiān)控信號(hào)，為機(jī)組的日常監(jiān)控提供幫助。
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1.2風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)特點(diǎn)
風(fēng)電機(jī)組主要由葉輪、機(jī)船、塔架及控制系統(tǒng)組成，葉輪與機(jī)船形成相對(duì)封閉的橫向分區(qū)，機(jī)船與塔架形成相對(duì)封閉的縱向分區(qū)。風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)和主要部件布局圖如圖1.1所示。

圖1.1風(fēng)4i機(jī)組結(jié)構(gòu)圖其中，圖1為測(cè)風(fēng)傳感器；2為維修用吊車；3為帶變頻器的VMP控制器；4為發(fā)電機(jī)；5為斜角調(diào)節(jié)液壓虹；6為水冷卻器；7為齒輪箱；8為主軸；9為斜角調(diào)節(jié)系統(tǒng)；10為輪轂罩；11為變獎(jiǎng)軸承；12為葉片；13為風(fēng)輪鎖定銷；14為液壓控制車元；15為扭矩臂；16為機(jī)船底座；17為機(jī)械制動(dòng)器；18為偏航軸承；19為液力稱合器。
火災(zāi)事故分析認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組具有以下火災(zāi)特性：
可燃物種類多。風(fēng)電機(jī)組葉片、輪轂和機(jī)艙外殼等大部分都是玻璃鋼復(fù)合材料制作，均為可燃性材料；風(fēng)機(jī)齒輪箱下部的漏油，滴落在地面上與空氣中的粉塵、纖維混合形成油泥，也具有可燃性。風(fēng)電機(jī)組中的電動(dòng)設(shè)備、加熱器、變壓器、開關(guān)柜、電線電纜等電氣設(shè)備極易產(chǎn)生電氣火災(zāi)。
火災(zāi)蔓延速度快。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，機(jī)艙內(nèi)火災(zāi)蔓延迅速，加之塔架很高，風(fēng)力較大，火勢(shì)將快速蔓延至整個(gè)機(jī)組，葉片和機(jī)艙內(nèi)帶有火焰高溫的殘片掉落在機(jī)組周圍的大片區(qū)域，極易引起風(fēng)電場(chǎng)森林和草原火災(zāi)[5]。
經(jīng)濟(jì)損失慘重。風(fēng)電機(jī)組中的設(shè)備昂貴，各主要部件的造價(jià)高達(dá)數(shù)百萬元，大型海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組造價(jià)近億元。電氣元件燒毀后無法修復(fù)，有些機(jī)械元件雖然在火情消除后可以通過維護(hù)繼續(xù)使用，但是也將嚴(yán)重縮短使用壽命。
風(fēng)屯機(jī)組起火原因主要包括摩擦產(chǎn)生熱量引燃油品類易燃物質(zhì)、電氣電纜絕緣失效、電纜過流、電氣連接松動(dòng)、雷擊及機(jī)端氣候等原因[6]。易起火部件分布在機(jī)艙內(nèi)部前部、中部和后部。
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第2章系統(tǒng)方案規(guī)劃及環(huán)境分析

海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人的設(shè)計(jì)與機(jī)舷環(huán)境緊密相關(guān)，其具有以下特點(diǎn)：（1)機(jī)械部件多、需具備整體防腐保護(hù)，整個(gè)機(jī)艙空間隨兆瓦數(shù)增加而增加。（2)火災(zāi)類型特殊。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)般布局呈半敞開式，意味著出現(xiàn)火情時(shí)火勢(shì)蔓延較快。（3)風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)部空間有限�？紤]到盡可能增大整機(jī)載荷的設(shè)計(jì)余量，在機(jī)船空間內(nèi)減小部件的外形尺寸和減輕重量十分重要。（4)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸環(huán)境特殊。對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)和海上風(fēng)電場(chǎng)，有線通信網(wǎng)絡(luò)已不能完全滿足風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控通信系統(tǒng)對(duì)可靠性和安全性的要求，配以適當(dāng)?shù)臒o線通信網(wǎng)絡(luò)將有可能成為大型風(fēng)電場(chǎng)通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。
為適應(yīng)今后大型化風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙這種特殊環(huán)境，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人代替人工進(jìn)行機(jī)艙巡檢，必須解決機(jī)器人運(yùn)行空間、軌跡、歸位、定點(diǎn)消防、視頻輔助、通信傳輸?shù)纫幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人設(shè)計(jì)原則
(1)海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人及其附屬設(shè)施應(yīng)遵循海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)構(gòu)造物安裝與安全相關(guān)規(guī)定。
(2)在不違反安全規(guī)定的前提下，海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人的工程施工應(yīng)釆用對(duì)現(xiàn)有海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)船影響最小的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(3)機(jī)器人應(yīng)具備在海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)全自動(dòng)運(yùn)行的能力，并隨時(shí)可以經(jīng)過中控室命令切換至遙控模式。
(4)機(jī)器人應(yīng)具備在海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)完成自動(dòng)消防的功能。滅火器的釋放取決于對(duì)溫感、煙感傳感器的信號(hào)輸入及視頻圖像信號(hào)的確認(rèn)。
(5 )海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備路徑優(yōu)化能力，以應(yīng)對(duì)出現(xiàn)火情時(shí)需要快速、準(zhǔn)確動(dòng)作的緊急情況。
(6)機(jī)器人應(yīng)具備實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的功能。作為自動(dòng)消防功能的輔助及機(jī)船狀態(tài)監(jiān)測(cè)的手段之一。
(7)機(jī)器人的檢測(cè)能力覆蓋整個(gè)海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙，并可根據(jù)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展。
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2.2海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人功能規(guī)劃
本文旨在對(duì)大型海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)船自動(dòng)消防機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)。考慮到海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組離岸距離遠(yuǎn)、離地高度高、機(jī)艙空間大、內(nèi)部部件多且復(fù)雜的客觀環(huán)境條件，以及火災(zāi)隱患點(diǎn)多、火情蔓延快的特點(diǎn)，若實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消防，機(jī)器人系統(tǒng)首先要具備自動(dòng)識(shí)別火情及報(bào)警功能。機(jī)器人可根據(jù)機(jī)艙出現(xiàn)的火情，對(duì)機(jī)組主控及中控室發(fā)出停機(jī)、報(bào)警等信號(hào)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自身部件工作狀態(tài)，保障系統(tǒng)整體正常運(yùn)行；同時(shí)，機(jī)組維護(hù)人員可切換機(jī)器人至手動(dòng)模式，手動(dòng)模式下機(jī)器人行進(jìn)動(dòng)作遵循人工命令操作。
其次，機(jī)器人系統(tǒng)要具備快速、平穩(wěn)行走能力。通過第一章對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式的敘述，結(jié)合雙饋型風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙特點(diǎn)，采用軌道式機(jī)器人使其具備對(duì)機(jī)艙內(nèi)部進(jìn)行全方位覆蓋行走、監(jiān)測(cè)的能力。機(jī)器人在自動(dòng)狀態(tài)下能夠按照預(yù)先規(guī)劃的路徑完成整個(gè)風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙的消防巡檢工作；同時(shí)，機(jī)器人能夠?qū)Ψ答伒膱?bào)警信號(hào)進(jìn)行快速響應(yīng)，通過自主定位、計(jì)算，以最優(yōu)路徑行進(jìn)至起火點(diǎn)附近；為保證運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，機(jī)器人在某位置進(jìn)行位置校驗(yàn)，以消除行進(jìn)過程中的累計(jì)誤差；還能夠?qū)π羞M(jìn)路線能進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，以保證行進(jìn)路徑準(zhǔn)確。
然后，機(jī)器人系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)消防滅火功能。能夠?qū)鞲衅鞣答伒男盘?hào)進(jìn)行火情的初步探測(cè)，并有能力對(duì)火情進(jìn)行自動(dòng)（圖像處理）或人工二次確認(rèn)，以確保不會(huì)出現(xiàn)誤判；在確�；鹎橛行Ш�，對(duì)火災(zāi)能夠執(zhí)行有效的滅火作業(yè)。
之后，機(jī)器人系統(tǒng)若實(shí)現(xiàn)與風(fēng)機(jī)主控、遠(yuǎn)程中控室的信號(hào)傳輸及視頻輔助監(jiān)控，還需借助風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)有通訊進(jìn)行連接。
另外，機(jī)器人自身應(yīng)具備防火能力，排除在火災(zāi)中自身損壞的可能；遠(yuǎn)程中控室工作人員也可切換機(jī)器人至手動(dòng)模式，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控操控機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。
海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)功能拓?fù)鋱D如圖2.1所示：

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第3章機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)................................. 17
3.1控制單元設(shè)計(jì)................................. 17
3.1.1主控制器的選擇................................. 17
3.1.2主控制器性能測(cè)試................................. 18
3.2驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)................................. 19
3.3導(dǎo)軌及布線設(shè)計(jì)................................. 22
3.3.1導(dǎo)軌架設(shè)計(jì)原則................................. 22
3.3.2布線方案及參數(shù)................................. 23
3.4通信單元設(shè)計(jì)................................. 23
3.5機(jī)器人整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)................................. 25
3.6機(jī)器人狀態(tài)功能自檢................................. 27
3.7本章小結(jié)................................. 28
第4章運(yùn)動(dòng)控制及程序設(shè)計(jì)................................. 29
4.1機(jī)器人控制邏輯................................. 29
4.2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制................................. 30
4.2.1定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)................................. 30
4.2.2運(yùn)動(dòng)控制邏輯................................. 32
4.2.3運(yùn)動(dòng)控制算法................................. 34
4.3精確定位................................. 35
4.4自動(dòng)巡檢................................. 39
4.5本章小結(jié)................................. 41

第5章消防單元設(shè)計(jì)

消防單元包括本機(jī)器人系統(tǒng)的火源探測(cè)與滅火動(dòng)作執(zhí)行兩個(gè)功能模塊。火源探測(cè)包含機(jī)艙內(nèi)各類傳感器選型及布置，以及視頻圖像處理方法，己達(dá)到及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火情并反饋給主控制器作用。滅火動(dòng)作模塊即滅火劑選型和釋放方式的設(shè)計(jì)，需要確定適合海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組環(huán)境的有效滅火劑，再根據(jù)局部消防的需求考慮機(jī)器人攜帶的滅火劑量及觸發(fā)條件。
本章針對(duì)這些內(nèi)容的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

5.1火災(zāi)感應(yīng)器的選擇與布置
5.1.1光電式煙感探測(cè)器
煙感探測(cè)器是一種自動(dòng)消防系統(tǒng)中常用的、對(duì)環(huán)境使用范圍較廣的火災(zāi)探測(cè)器，可用于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)部的火災(zāi)監(jiān)測(cè)，外形如圖5.1所示。結(jié)構(gòu)尺寸為：直徑100mm，厚度43mm，體積適用機(jī)船環(huán)境。

圖5.1煙感探測(cè)器該類探測(cè)器以單片機(jī)作為控制元件，采用紅外線散射原理探測(cè)火災(zāi)。電路主要由紅外線發(fā)射部分和接收部分組成，發(fā)射管與接收管置于光學(xué)暗室中，光學(xué)暗室可屏蔽外界雜散光干擾但不影響煙塵進(jìn)入。在無煙狀態(tài)下只接收很弱的紅外光，當(dāng)有煙塵進(jìn)入時(shí)，由于散射作用使接收光信號(hào)增強(qiáng)，當(dāng)煙塵達(dá)到一定濃度時(shí)可輸出報(bào)警信號(hào)。
煙感傳感器工作溫度為-10°C+60°C，工作濕度10~95%，可以滿足海上雙饋型風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙環(huán)境。工作電源24VDC,自動(dòng)檢測(cè)模式下每1.67s檢測(cè)一次，符合設(shè)計(jì)要求。該傳感器具有繼電器無源觸點(diǎn)開關(guān)發(fā)射ZigBee協(xié)議無線信號(hào)，有效距離50m，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)艙內(nèi)與機(jī)器人的無線通信。尺寸小巧，可以采用吸頂式方法安裝在機(jī)艙頂部。
機(jī)船內(nèi)前部為機(jī)械部件集中的區(qū)域，潤(rùn)滑油脂是主要易燃物。潤(rùn)滑油脂的燃燒往往伴隨煙霧，且機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件不便于布置溫感設(shè)備，只能將傳感器布置與機(jī)胎罩頂部，故機(jī)船前部區(qū)域使用煙感傳感器更為合理。
5.1.2溫感探測(cè)器
溫感探測(cè)器外形及線路與煙感探測(cè)器相似，特別適用于發(fā)生火災(zāi)時(shí)有劇烈溫升的場(chǎng)所，可與煙感探測(cè)器配合使用。其外形圖如圖5.2所示。

圖5.2溫感探測(cè)器探測(cè)器采用熱敏電阻作為傳感器，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過電壓變換后輸入到單片機(jī)，單片機(jī)利用智能算法進(jìn)行信號(hào)處理。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到火警信號(hào)后，向控制器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信息，，并通過控制器點(diǎn)亮火警指示燈，輸出量為開關(guān)量電壓信號(hào)。
溫感探測(cè)器采用9VDC供電，繼電器無源觸電輸出，可滿足機(jī)船功能需求。該類探測(cè)器一般安裝在監(jiān)測(cè)對(duì)象的附近，如距離太遠(yuǎn)，在火災(zāi)早期就無法起到監(jiān)測(cè)作用，因此，溫感探測(cè)器一般用作二級(jí)報(bào)警用探測(cè)器，安裝在密封較好的控制柜內(nèi)。
機(jī)艙后部為電氣元件集中的區(qū)域，主要包括控制柜、電壓柜、變流柜等。電氣火災(zāi)往往由這些柜體內(nèi)部的某個(gè)器件引起，最先在柜體內(nèi)部燃燒。因?yàn)楣耋w造成的物理隔離，煙霧不宜被探測(cè)到，然而金屬柜體良好的導(dǎo)熱性能很快就能通過溫度變化體現(xiàn)出來�？梢詫馗袀鞲衅靼惭b在相關(guān)電氣柜體上，達(dá)到最靈敏探測(cè)電氣火災(zāi)的目的。
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第6章結(jié)論與展望

本文根據(jù)目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組消防系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，針對(duì)市場(chǎng)占有率較高的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大型化、海上化的發(fā)展趨勢(shì)，初步設(shè)計(jì)一款具有良好發(fā)展?jié)摿�、兼具輔助監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)。
本文的突出貢獻(xiàn)有以下幾方面：
(1)機(jī)器人技術(shù)與風(fēng)電機(jī)組的創(chuàng)新結(jié)合。本文將機(jī)器人與海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相結(jié)合，依托雙饋型風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套釆用雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、基于行車架正交導(dǎo)軌方式運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人；根據(jù)傳感器矩陣式覆蓋收集火情信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)定位及精確運(yùn)動(dòng)，完成局部消防兼具輔助監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)。
(2)邏輯嚴(yán)謹(jǐn)完整的控制程序。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)定位、消防動(dòng)作功能，本文提出了控制機(jī)器人定位運(yùn)動(dòng)方法，包括通過編碼器脈沖計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)自主位置確定，目標(biāo)位置判斷和最優(yōu)路徑計(jì)算，還可依靠起始位置的行程幵關(guān)實(shí)現(xiàn)誤差校正。本文還提出，當(dāng)機(jī)器人行進(jìn)至探測(cè)點(diǎn)附近時(shí)，啟動(dòng)精確定位方法，依靠環(huán)形攝像頭采集圖像，通過火焰識(shí)別的圖像處理方法實(shí)現(xiàn)火情智能確認(rèn)，并根據(jù)兩點(diǎn)定位原理確定火源精確位置，指引機(jī)器人對(duì)該位置噴射滅火劑。
(3)消防單元定制型設(shè)計(jì)。本文論證了雙饋型風(fēng)電機(jī)組適用的火災(zāi)探測(cè)傳感器，提出了攝像頭環(huán)360°全周靜態(tài)拍照?qǐng)D像識(shí)別火情的方法，并探討了不同滅火劑的工作特性，根據(jù)局部消防的需求，計(jì)算滅火劑攜帶容量。
本文對(duì)雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還處于概念設(shè)計(jì)階段，還有一些需要完善的地方。電氣硬件的運(yùn)算性能是否滿足系統(tǒng)需求，尤其是圖像處理功能的要求，有待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需要根據(jù)機(jī)器人的具體重量、行進(jìn)速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足運(yùn)動(dòng)性能要求的前提下使機(jī)器人負(fù)載最小化。精確定位涉及的火焰識(shí)別圖像處理方法需要具體編程并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。機(jī)器人主控方法的程序?qū)崿F(xiàn)需要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。滅火方法的可靠性需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，滅火容量設(shè)計(jì)在保證滅火效果下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)等等。
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本文編號(hào)：11813