Giới thiệu đề tài
Đặt vấn đề
Nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng để phục vụ phát triển kinh tế và đời sống Để giảm thiểu sự cố thiết bị điện và thiệt hại kinh tế do mất điện, việc kiểm tra định kỳ các thiết bị đường dây và trạm biến áp (TBA) là rất quan trọng Phát hiện sớm nguy cơ giúp lập kế hoạch bảo trì hiệu quả An toàn và hoạt động ổn định của thiết bị trạm biến áp là yêu cầu thiết yếu cho hệ thống điện hiện đại và lưới điện thông minh.
Để nâng cao hiệu quả giám sát và bảo vệ thiết bị trong trạm biến áp (TBA), cần áp dụng các phương pháp giám sát hiện đại Hiện nay, hầu hết các TBA vẫn hoạt động theo phương thức truyền thống, được điều khiển qua các tủ bảng và sử dụng khóa điều khiển Chức năng giám sát từ các trung tâm điều độ chủ yếu được thực hiện thông qua hệ thống thu thập thông tin xa (RTU).
Với sự phát triển của giải pháp tích hợp và tự động hóa, các trạm biến áp không người trực (KNT) hiện có khả năng thu thập, xử lý và lưu trữ thông tin lớn với độ chính xác cao Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa hệ thống điện mà còn hướng tới phát triển lưới điện thông minh Tất cả các hoạt động như đóng cắt, vận hành lưới và giám sát đều được theo dõi qua hệ thống camera và điều khiển từ xa thông qua SCADA tại Trung tâm điều khiển.
Các màn hình HMI (Giao diện Người-Máy) tại các trung tâm điều khiển từ xa chỉ hiển thị trạng thái logic của thiết bị mà không phản ánh được trạng thái vật lý hay tình trạng thực tế của thiết bị, điều này trái với quy trình quy phạm bắt buộc.
Việc theo dõi tình trạng thiết bị là cần thiết để bảo trì và đảm bảo an toàn cho hệ thống Mặc dù các trạm biến áp (TBA) đã được tự động hóa, vẫn cần có công nhân trực để theo dõi thiết bị theo quy trình quy định Camera đã được lắp đặt nhằm giám sát tình trạng chung và an ninh, nhưng chưa đủ khả năng giám sát chi tiết từng thiết bị Để giám sát toàn bộ TBA và các thiết bị quan trọng như dao cách ly, máy biến áp, máy cắt và các thông số đo lường, cần lắp đặt thêm nhiều Camera Tuy nhiên, việc này sẽ gặp khó khăn về vị trí lắp đặt, chi phí đầu tư, bảo dưỡng và đường truyền hình ảnh về trung tâm giám sát.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu chế tạo Robot tự động di chuyển trong khuôn viên trạm biến áp nhằm thay thế con người trong việc thu thập và xử lý hình ảnh, thông tin từ các cảm biến Robot này sẽ theo dõi trạng thái của các thiết bị như dao cách ly, máy cắt, và các đồng hồ nhiệt độ của MBA từ nhiều góc độ khác nhau, lưu trữ dữ liệu vào thẻ nhớ và truyền về trung tâm điều khiển Đặc biệt, robot có khả năng tự động quay về chỗ sạc khi hết nguồn.
Lựa chọn phương án thiết kế
Phương án thiết kế là robot 4 bánh với nguồn ắc quy 12V 40Ah
Các cảm biến được lắp đặt tại các vị trí cần thiết để robot nhận biết được
Camera gắn trên robot phải điều chỉnh xoay được các hướng để lấy được các góc chụp cần thiết cho việc thu thập ảnh.
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Các robot này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả công việc mà còn đảm bảo an toàn cho nhân viên Việc ứng dụng robot trong trạm biến áp giúp tự động hóa quá trình giám sát và thu thập dữ liệu, từ đó cải thiện độ chính xác và giảm thiểu sai sót Sự phát triển của robot di chuyển và đo lường thông số đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa hoạt động của trạm biến áp, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong ngành điện lực.
- Bộ phận xoay và nghiêng chắc chắn (PTU) được thiết kế cho các ứng dụng có độ rung cao.
- Hệ thống camera quan sát, camera hồng ngoại phát hiện các điểm nóng và dị thường nhiệt.
- Hệ thống đo tốc độ bằng encoder
- Hệ thống điều hướng bằng la bàn điện tử
- Khả năng tránh vật cản.
- Cho phép điều chỉnh bằng tay.
- Rô bôt sau khi hoàn thành giám sát hoặc pin yếu sẽ tự động quay về trạm sạc.
Các tiêu chuẩn an toàn trong việc lắp đặt thiết bị tại TBA
Theo tiêu chuẩn an toàn cho trạm biến áp 110kV, hệ thống đường ray dẫn hướng cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn cho thiết bị lắp đặt trong trạm.
Vị trí lắp đặt ray dẫn hướng cần đảm bảo không ảnh hưởng đến đường giao thông nội bộ trong trạm biến áp (TBA), nhằm tuân thủ các tiêu chuẩn về phòng cháy chữa cháy.
Tiêu chuẩn về hành lang tuyến an toàn: Độ cao của robot không được vượt quá độ cao 2,2 mét cho phép
Robot và hệ thống dẫn hướng phải có cấu tạo gọn nhẹ, vững chắc Đã được thử nghiệm an toàn trước khi đưa vào vận hành.
Sơ đồ thuật toán
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Các robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa trong trạm biến áp giúp giảm thiểu rủi ro cho con người và tăng cường hiệu quả công việc Sự phát triển của robot di chuyển và đo lường thông số đang mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành điện lực.
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Những robot này không chỉ giúp tự động hóa quy trình mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Việc áp dụng công nghệ robot trong trạm biến áp giúp giảm thiểu rủi ro cho con người và tăng hiệu quả làm việc Các giải pháp robot di chuyển được thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, đảm bảo tính linh hoạt và khả năng thích ứng Sự phát triển này không chỉ góp phần vào sự tiến bộ của ngành điện lực mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu và ứng dụng công nghệ.
Nghiên cứu thiết kế đường dẫn và phần cứng robot
Thiết kế đường dẫn
2.2.1 Danh sách các thiết bị, linh kiện:
Tên thiết bị, linh kiện Số lượng Ghi chú
Mini PC Z83 II - Intel Z8350 2 Lợi
Camera Basler acA3800-10gm 1 Lợi
Bộ truy cập Wifi không dây 1 Lợi
Module Micro Step Driver 1 sơn
Cảm biến tiệm cận 1 Bảo
Module la bàn LSM303DLH 1 Lộc
Bánh xe 4 Ắc quy 12V 40Ah 1
Bảng 2.1 Bảng danh sách các thiết bị b) Máy vi tính Mini PC Z83 II - Intel Z8350
Nhóm thiết kế sử dụng hai máy vi tính để điều khiển và thu thập dữ liệu, bao gồm một máy tính gắn trên robot di chuyển và một máy tính cố định trong nhà điều hành của TBA.
Máy tính trên Robot cần có kích thước nhỏ gọn, tốc độ xử lý nhanh, điện năng tiêu thụ thấp và đầy đủ các cổng giao tiếp cần thiết cho thiết bị ngoại vi Các cổng giao tiếp thiết yếu cho thiết bị ngoại vi phải được trang bị đầy đủ.
- Công suất tiêu thụ tối đa: 12V / 1.5A
Thiết kế phần cứng
2.2.1 Danh sách các thiết bị, linh kiện:
Tên thiết bị, linh kiện Số lượng Ghi chú
Mini PC Z83 II - Intel Z8350 2 Lợi
Camera Basler acA3800-10gm 1 Lợi
Bộ truy cập Wifi không dây 1 Lợi
Module Micro Step Driver 1 sơn
Cảm biến tiệm cận 1 Bảo
Module la bàn LSM303DLH 1 Lộc
Bánh xe 4 Ắc quy 12V 40Ah 1
Bảng 2.1 Bảng danh sách các thiết bị b) Máy vi tính Mini PC Z83 II - Intel Z8350
Nhóm thiết kế đã triển khai hai máy vi tính để điều khiển và thu thập dữ liệu, với một máy tính được lắp đặt trong robot di chuyển và một máy tính khác đặt cố định trong nhà điều hành của TBA.
Máy tính đặt trên Robot cần có kích thước nhỏ gọn, tốc độ xử lý nhanh, điện năng tiêu thụ thấp và đầy đủ các cổng giao tiếp cần thiết cho thiết bị ngoại vi Các cổng giao tiếp này là yếu tố quan trọng để đảm bảo khả năng kết nối và hoạt động hiệu quả của Robot.
- Công suất tiêu thụ tối đa: 12V / 1.5A
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Những robot này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho nhân viên Việc ứng dụng công nghệ robot trong trạm biến áp giúp thu thập dữ liệu chính xác và nhanh chóng, từ đó cải thiện quy trình vận hành Hơn nữa, robot di chuyển có khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường khắc nghiệt, góp phần tối ưu hóa quản lý năng lượng.
Hình 2.1 Mini PC Z83 II - Intel Z8350 c) Camera
Camera thu thập hình ảnh cần có độ phân giải cao để đảm bảo hình ảnh sắc nét và được trang bị thiết bị điều chỉnh khoảng cách chụp (Zoom quang học) Dựa trên yêu cầu này, nhóm thiết kế đã lựa chọn Camera của hãng National Instrument với các thông số kỹ thuật phù hợp.
- Mã số thiết bị: Basler acA3800-10gm
- Độ phân giải: 3480 x 2748 pixel (Chuẩn hình ảnh độ phân giải 4K)
- Tốc độ : 30 khung hình / giây - Bộ điều khiển zoom quang học với khoảng cách sử dụng từ 40cm đến 300cm
- Chuẩn giao tiếp Gigabit Ethernet 1000Mbps
- Công suất tiêu thụ tối đa : 3,7 Wats - Điện áp làm việc 12 – 24 VDC
- Kích thước : 42 x 29 x 29 mm - Khối lượng: 90 gam (Chưa kể khối lượng thiết bị Zoom quang học)
Hình 2.1 Camera Basler acA3800-10gm d) Bộ truy cập không dây WiFi
Nhóm thiết kế đã chọn thiết bị WIRELESS N 300 ROUTER TENDA F3 với các thông số cơ bản như sau:
- Tốc độ truyền / nhận dữ liệu: 300Mbps
- Có 3 ăng ten thu / phát tín hiệu với bán kính phủ sóng khoảng 20 mét.
Mô-đun ESP8266-12E được chọn để truyền nhận dữ liệu trong mạng không dây sử dụng giao thức TCP/IP, với khả năng kết nối mạng không dây ở tốc độ 54 Mbps Hình 2.1 hiển thị router không dây N 300 Tenda F3, cho thấy sự kết hợp giữa thiết bị và mô-đun để tối ưu hóa hiệu suất mạng.
Hình 2.1 Modul ESP8266-12E f) Module Arduino Uno
Module sử dụng dòng vi điều khiển họ 8 bit Atmega328 với các thông số kỹ
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng, giúp tối ưu hóa quy trình vận hành và bảo trì Các robot này có khả năng tự động hóa việc thu thập dữ liệu, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc và giảm thiểu rủi ro cho nhân viên Việc ứng dụng công nghệ tiên tiến trong thiết kế robot không chỉ cải thiện độ chính xác trong đo lường mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện Sự phát triển của robot di chuyển và đo lường sẽ đóng góp đáng kể vào sự tiến bộ của ngành công nghiệp năng lượng.
Hình 2.1 Arduino Uno g) Module Micro Step Driver:
Là module điều khiển động cơ bước Thông số kỹ thuật gồm:
- Điện áp cực đại: 40 VDC
- Tích hợp chân Reset và Enable.
- Tích hợp chân điều khiển đảo chiều quay động cơ DIR
- Tích hợp chân phát xung PUL để điều khiển tốc độ và vị trí
- Tính năng bảo vệ quá áp, quá nhiệt.
Hình 2.1 Module Micro Step Driver h) Module CNC Shield V3
Bo mạch CNC Shield V3 được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng điều khiển máy CNC có công suất nhỏ Với chân cắm mở rộng, bo mạch này dễ dàng kết hợp với modul vi điều khiển Arduino UNO Nó hỗ trợ gắn tối đa 4 module điều khiển động cơ bước DRV8255, cho phép điều khiển 3 trục chính X, Y, Z, cùng với tùy chọn cho trục thứ 4 trên máy CNC.
Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) được sử dụng trong Module CNC Shield V3 để điều khiển robot di chuyển đến các vị trí đã khảo sát Thiết kế này cho phép robot xác định vị trí đã được thiết lập, và khi phát hiện vật thể, tín hiệu ngõ ra của cảm biến sẽ thay đổi trạng thái.
- Mã số cảm biến: LJ18A3-8-Z/BX NPN
- Điện áp làm việc: 10-30 VDC
- Khoảng cách lớn nhất phát hiện vật thể kim loại: 8mm
- Tần số đáp ứng: 300 Hz
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Các robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Việc áp dụng robot di chuyển trong các trạm biến áp giúp giảm thiểu rủi ro cho con người và tăng cường hiệu quả công việc Hệ thống robot hiện đại có khả năng tự động hóa các nhiệm vụ phức tạp, từ đó cải thiện năng suất và giảm thời gian xử lý Sự phát triển này mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp điện lực và các lĩnh vực liên quan.
Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ có khả năng giữ rotor ở các vị trí xác định, thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển vị trí như máy CNC công suất nhỏ, máy khắc laser và máy in 3D Để điều khiển động cơ bước, nhóm thiết kế đã lựa chọn các mô-đun DRV8255 Driver và Microstep Driver, được thiết kế chuyên biệt cho các ứng dụng này.
Lập trình vi điều khiển
2.3.1 Lập trình truyền động động cơ a) Danh sách các thiết bị:
Module L298 Động cơ giảm tốc Arduino Nano b) Nguyên lý hoạt động:
Cung cấp nguồn cho động cơ bao gồm hai chân: chân 12V và chân 5V Nhóm cấp nguồn từ 9-12V được kết nối tại chân nguồn 12V Ngoài ra, có jumper 5V cho phép chúng ta chỉ cần cấp nguồn 12V vào chân 12V, từ đó tạo ra nguồn 5V ở chân 5V để cung cấp cho Arduino.
- Chân GND: GND của nguồn cấp cho Động cơ và Arduino Nano
- 4 chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với các chân 5, 7, 10, 12 của L298 Đây là các chân nhận tín hiệu điều khiển.
- 4 chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với các chân INPUT) được nối với các chân 2, 3, 13, 14 của L298 Các chân này sẽ được nối với động cơ.
Hai chân ENA và ENB được sử dụng để điều khiển các mạch cầu H trong L298 Khi ở mức logic “1” (kết nối với nguồn 5V), mạch cầu H sẽ hoạt động, trong khi ở mức logic “0”, mạch cầu H sẽ không hoạt động.
* Điều khiển chiều quay với L298:
-Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào -Khi ENA = 1:
+ INT1 = 1; INT2 = 0: động cơ quay thuân.
+ INT1 = 0; INT2 = 1: động cơ quay nghịch.
+ INT1 = INT2: động cơ dừng ngay tức thì.
(tương tự với các chân ENB, INT3, INT4). c) Sơ đồ đấu dây thiết bị:
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Robot này không chỉ giúp tự động hóa quá trình giám sát mà còn tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của trạm biến áp Bằng cách sử dụng các cảm biến hiện đại và công nghệ điều khiển tiên tiến, robot có khả năng thu thập dữ liệu chính xác và nhanh chóng Điều này không chỉ cải thiện độ tin cậy của hệ thống mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người trong các nhiệm vụ nguy hiểm Việc áp dụng robot trong trạm biến áp tự hành hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành điện lực.
SoftwareSerial mySerial1 = SoftwareSerial(RX1, TX1);
String LM = ""; bool stringComplete = false; long last = 0;
In the provided code snippet, several integer variables are defined, including CT, CG, and CP, with values of 300, 200, and 500, respectively The setup function initializes serial communication at a baud rate of 9600 and configures various pins as either output or input Specifically, pins 3 to 8 are set as outputs, while CBT, CBG, and CBP are designated as inputs, along with TRIG1 as an output and ECHO1 as an input Additionally, the code sets the output values of pins 5 and 6 to maximum brightness using analogWrite.
}*/ if (LM.indexOf("LINEMODEON") >= 0){ doline();
} } void Read_UART1 (){ while (mySerial1.available()){ char inChar = (char)mySerial1.read(); inputString += inChar; if (inChar == '\n'){ stringComplete = true;
Serial.print("Data nhận Uno1: ");
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Những robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn nâng cao độ chính xác trong việc giám sát và quản lý các thông số kỹ thuật Việc áp dụng công nghệ robot trong trạm biến áp sẽ cải thiện hiệu suất hoạt động và giảm thiểu rủi ro cho con người Sự phát triển của các hệ thống robot thông minh đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành điện lực và tự động hóa.
} } void Read_UART2 (){ while (mySerial1.available()){ char inChar = (char)mySerial1.read(); inputString += inChar; if (inChar == '\n'){ stringComplete = true;
Serial.print("Data nhận Uno1: ");
LM = inputString; inputString = ""; stringComplete = false;
// Trái if (inputString.indexOf("LEFTOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("LEFTON") >= 0){ turnLeft();
} //Phải if (inputString.indexOf("RIGHTOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("RIGHTON") >= 0 ){ turnRight();
} //Thẳng if (inputString.indexOf("UPOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("UPON") >= 0 ){ forward();
} //Lui if (inputString.indexOf("DOWNOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("DOWNON") >= 0){ backward();
} //Dò line if (inputString.indexOf("LINEMODEOFF") >= 0){
// Trái if (inputString.indexOf("LEFTOFF") >= 0){
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc giám sát các thông số kỹ thuật Việc áp dụng robot di chuyển trong trạm biến áp tự hành mang lại nhiều lợi ích, từ việc giảm thiểu rủi ro cho con người đến việc cải thiện độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Sự phát triển của công nghệ robot sẽ tiếp tục định hình tương lai của ngành điện lực, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc tự động hóa và nâng cao hiệu suất công việc.
//Phải if (inputString.indexOf("RIGHTOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("RIGHTON") >= 0 ){ turnRight();
} //Lui if (inputString.indexOf("DOWNOFF") >= 0){
} if (inputString.indexOf("DOWNON") >= 0){ backward();
} //Dò line if (inputString.indexOf("LINEMODEOFF") >= 0){
} } int KC1() { unsigned long tg; digitalWrite(TRIG1, 1); delayMicroseconds(5); digitalWrite(TRIG1, 0); // tao xung 5us tg = pulseIn(ECHO1, 1); int kc = tg / 29.412 / 2; if (kc != 0) { X1 = kc; return kc;
} void doline() { if (digitalRead(CBT)==0 && digitalRead(CBG)==1 && digitalRead (CBP)==0) { forward();
} // den trang trang if (digitalRead(CBT)==1 && digitalRead(CBG)==0 && digitalRead (CBP)==0){ turnLeft();
} // trang trang den if (digitalRead(CBT)==0 && digitalRead(CBG)==0 && digitalRead (CBP)==1) { turnRight();
} } void forward() { digitalWrite (3, 0); digitalWrite(4, 1); digitalWrite (7, 1); digitalWrite(8, 0);
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Những robot này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn tối ưu hóa quy trình bảo trì và giám sát hệ thống điện Việc ứng dụng công nghệ robot trong trạm biến áp giúp nâng cao độ chính xác và giảm thiểu rủi ro cho con người Sự phát triển của các giải pháp tự động hóa này đang mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành điện lực.
} void turnLeft() { digitalWrite (3, 0); digitalWrite(4, 0); digitalWrite (7, 1); digitalWrite(8, 0);
} void backward() { digitalWrite (3, 1); digitalWrite(4, 0); digitalWrite (7, 0); digitalWrite(8, 1);
} void Stop() { digitalWrite (3, 0); digitalWrite(4, 0); digitalWrite (7, 0); digitalWrite(8, 0);
2.3.2 Lập trình điều khiển Robot từ xa thông qua Wifi a) Danh sách các thiết bị:
ESP8266 Arduino Nano b) Nguyên lý hoạt động:
Trong đề tài này, việc điều khiển động cơ giảm tốc cho Robot và cánh tay Robot là rất quan trọng, do đó cần sử dụng thư viện SoftwareSerial để khai báo các chân kết nối.
RX, TX ảo nhằm tăng số lượng chân RX, TX để giao tiếp giữa Arduino và ESP8266.
Sử dụng phương thức truyền nối tiếp với 2 chân: RX – chân nhận dữ liệu; TX – chân truyền dữ liệu
Hình 2.1 Giao tiếp UART trên Arduino
Trước khi thiết bị UART gửi dữ liệu, nó sẽ chuyển đổi byte dữ liệu thành bit Sau khi chuyển đổi, dữ liệu được chia thành các gói để truyền Mỗi gói bao gồm một bit bắt đầu, khung dữ liệu, bit chẵn lẻ và các bit dừng Hình dưới minh họa một gói dữ liệu mẫu.
Sau khi chuẩn bị gói tin, mạch UART sẽ gửi nó ra ngoài qua chân TX.
Thiết bị UART nhận kiểm tra gói dữ liệu qua chân RX để phát hiện lỗi bằng cách tính số 1 và so sánh với bit chẵn lẻ trong gói Nếu không có lỗi, nó sẽ tách các bit bắt đầu, bit dừng và bit chẵn lẻ để lấy khung dữ liệu Để xây dựng lại toàn bộ byte dữ liệu, thiết bị có thể cần nhận nhiều gói Sau khi hoàn tất, byte dữ liệu được lưu trữ trong bộ đệm UART.
Thiết bị UART sử dụng bit chẵn lẻ để kiểm tra mất dữ liệu trong quá trình truyền Mất dữ liệu xảy ra khi một bit thay đổi trạng thái trong quá trình truyền, có thể do khoảng cách truyền, bức xạ từ, hoặc tốc độ truyền không khớp Để đảm bảo truyền dữ liệu chính xác, cần chú ý đến sơ đồ đấu dây và lập trình code cho Arduino Nano.
#include const byte RX1 = D0; const byte TX1 = D1;
SoftwareSerial mySerial1 = SoftwareSerial(RX1, TX1); //động cơ vàng
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Những robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập và phân tích dữ liệu Việc ứng dụng robot trong trạm biến áp tự hành sẽ cải thiện hiệu suất làm việc, giảm thiểu rủi ro cho con người và tăng cường an toàn trong môi trường làm việc Hệ thống robot được thiết kế thông minh, có khả năng di chuyển linh hoạt và thực hiện các nhiệm vụ đo lường một cách hiệu quả.
SoftwareSerial mySerial2 = SoftwareSerial(RX2, TX2);// động cơ servo
#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPLYSBSkt6v"
#define BLYNK_DEVICE_NAME "ROBOTĐK"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "TtwX9hGtAA8i2tQLX8iBDd4d-PFvUScb"
#include char auth[] = "TtwX9hGtAA8i2tQLX8iBDd4d-PFvUScb"; char ssid[] = "TP-LINK"; char pass[] = "AAAFAAAFAA"; int button; int goc;
String LINEMODEINPUT = ""; long last = 0; void setup(){
Serial.begin(9600); while(!Serial); mySerial1.begin(9600); while (!mySerial1); mySerial2.begin(9600); while (!mySerial2);
Blynk.begin(auth, ssid, pass); last = millis();
} BLYNK_WRITE(V4){ goc = param.asInt();
//GocINPUT = GocINPUT + MaNhan; mySerial2.print(GocINPUT); mySerial2.flush();
} BLYNK_WRITE(V5){ goc = param.asInt();
GocINPUT = "A" + GocINPUT + "L" + MaNhan; mySerial2.print(GocINPUT); mySerial2.flush();
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Robot này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Việc áp dụng công nghệ robot trong trạm biến áp tự động hóa quy trình vận hành, giảm thiểu rủi ro cho con người và tối ưu hóa chi phí Sự phát triển của robot di chuyển thông minh sẽ đóng góp lớn vào việc nâng cao hiệu quả và an toàn trong ngành điện lực.
GocINPUT = "A" + GocINPUT + "R" + MaNhan; mySerial2.print(GocINPUT); mySerial2.flush();
} BLYNK_WRITE(V7){ button = param.asInt(); if (button == 1){
Serial.println(LINEMODEINPUT); mySerial1.print(LINEMODEINPUT); mySerial1.flush();
Serial.println(LINEMODEINPUT); mySerial1.print(LINEMODEINPUT); mySerial1.flush();
} } BLYNK_WRITE(V0){ button = param.asInt(); if (button == 1){
Serial.println(RIGHTINPUT); mySerial1.print(RIGHTINPUT); mySerial1.flush();
Serial.println(RIGHTINPUT); mySerial1.print(RIGHTINPUT); mySerial1.flush();
} } BLYNK_WRITE(V1){ button = param.asInt(); if (button == 1){
Serial.println(LEFTINPUT); mySerial1.print(LEFTINPUT); mySerial1.flush();
Serial.println(LEFTINPUT); mySerial1.print(LEFTINPUT); mySerial1.flush();
} } BLYNK_WRITE(V2){ button = param.asInt(); if (button == 1){
Serial.println(UPINPUT); mySerial1.print(UPINPUT); mySerial1.flush();
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Các robot này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn nâng cao độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu Việc ứng dụng robot trong trạm biến áp tự hành sẽ cải thiện hiệu suất làm việc và giảm thiểu rủi ro cho con người Hơn nữa, thiết kế thông minh của robot giúp chúng hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt của trạm biến áp.
Serial.println(UPINPUT); mySerial1.print(UPINPUT); mySerial1.flush();
} } BLYNK_WRITE(V3){ button = param.asInt(); if (button == 1){
Serial.println(DOWNINPUT); mySerial1.print(DOWNINPUT); mySerial1.flush();
Serial.println(DOWNINPUT); mySerial1.print(DOWNINPUT); mySerial1.flush();
2.3.3 Điều khiển camera giám sát Để đảm bảo có thể giám sát trạm biến áp từ xa Đề xuất phương án giám sát bằng camera qua ESP32 cam kết hợp với chương trình xử lý ảnh. a) Danh sách các thiết bị
Arduino nanoESP32 CAM b) Nguyên lí hoạt động
Sử dụng phương thức truyền nối tiếp với 2 chân: RX – chân nhận dữ liệu; TX – chân truyền dữ liệu theo giao thức UART.
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN
3.1 Thiết kế phần điện Để đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, nhóm đã đưa ra giải pháp thiết kế hệ thống phần cứng như sau :
- Hệ thống truyền động của Robot : Thiết kế Robot chuyển động trên hệ 4 bánh xe, động cơ truyền động gắn với bánh xe để điều khiển Robot.
Robot được thiết kế với cấu trúc 2 tầng, sử dụng khung mica có kích thước phù hợp để lắp đặt toàn bộ các thiết bị, mô-đun điều khiển và nguồn điện ở tầng dưới.
Tầng 2 được thiết kế để lắp đặt cánh tay robot tích hợp camera, cùng với các mô đun wifi nhằm phục vụ việc điều khiển từ xa khi gặp sự cố tại trạm biến áp.
- Bộ điều khiển : Xây dựng bộ điều khiển trên nền tảng các vi điều khiển Arduino Nano và Arduino Uno, là vi điều khiển 8 bit dòng Atmega328.
- Hệ thống cảm biến : Cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại.
- Động cơ truyền động : loại động cơ vàng giảm tốc, U đm = 6 – 8V.
- Camera được lắp bên trên cánh tay có thể điều khiển di chuyển lên - xuống, xoay trái – phải giúp dễ dàng chụp được hình ảnh trạm biến áp.
- Nguồn điện : Sử dụng 3 pin Li-ion 3.7 V.
Hình 3.1 : Hình ảnh của Robot
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại Việc phát triển các robot này không chỉ nâng cao hiệu quả công việc mà còn đảm bảo an toàn cho nhân viên Các robot có khả năng di chuyển linh hoạt và thu thập dữ liệu chính xác, giúp tối ưu hóa quá trình vận hành của trạm biến áp Sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và thiết kế thông minh sẽ tạo ra những giải pháp tối ưu cho ngành điện lực.
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỊNH VỊ DẪN ĐƯỜNG VÀ TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU
Phương pháp dò line
Phương pháp dò line dựa trên nguyên lý hoạt động của cảm biến dò line.
Cảm biến dò line, hay còn gọi là cảm biến hồng ngoại, được thiết kế để phát hiện bề mặt phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng ở khoảng cách gần Chúng bao gồm một mắt hồng ngoại chuyên thu ánh sáng và một mắt phát ánh sáng, giúp nhận diện chính xác các bề mặt khi di chuyển.
Khi bề mặt phản xạ ánh sáng, tín hiệu sẽ được mắt thu nhận, cho phép chúng ta xác định tín hiệu và xác định vùng sáng cụ thể Các bề mặt này gần như phản xạ hoàn toàn ánh sáng đi qua chúng.
Nếu bề mặt không phản xạ ánh sáng, mắt chúng ta sẽ không nhận được tín hiệu từ đó, dẫn đến việc không thể xác định được vùng tối Những bề mặt này, hay vùng tối, hấp thụ hầu như toàn bộ ánh sáng chiếu qua chúng.
Khoảng làm việc của cảm biến: < 0.5mNhư đã nói ở trên cảm biến dò line sẽ hoạt động theo nguyên lý thu – phát ánh sáng.
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại Việc áp dụng các giải pháp robot trong việc di chuyển và thu thập dữ liệu giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm thiểu rủi ro cho con người Những robot này không chỉ có khả năng di chuyển linh hoạt trong không gian hạn chế mà còn có thể đo lường các thông số kỹ thuật một cách chính xác Sự phát triển của công nghệ robot trong trạm biến áp tự hành hứa hẹn sẽ cải thiện quy trình bảo trì và giám sát, góp phần tăng cường độ tin cậy và an toàn cho hệ thống điện.
Hình 4.1 Nguyên lý của cảm biến dò line
Các mắt phát phát ra tia hồng ngoại với bước sóng hồng ngoại, trong khi mắt thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại tại bề mặt chứa vùng sáng Ở trạng thái bình thường, mắt thu có nội trở rất lớn, lên đến hàng trăm Kilo-Ohm Tuy nhiên, khi tiếp nhận tia hồng ngoại, nội trở của mắt thu sẽ giảm xuống còn vài chục Kilo-Ohm.
Nhóm dự định tạo ra các đường line xung quanh trạm biến áp theo quỹ đạo yêu cầu, từ đó điều khiển Robot di chuyển một cách chính xác.
Giải pháp định vị
Nhóm sẽ đánh số các ngã rẽ từ 1 đến 9, kết hợp với 2 cảm biến hồng ngoại gắn bên khung Robot và chương trình vi điều khiển, giúp Robot xác định vị trí và thông báo về trung tâm điều hành Trong chương trình vi điều khiển, một biến đếm i sẽ được tạo ra, hoạt động theo nguyên lý dò line của cảm biến Khi một hoặc cả hai cảm biến gửi tín hiệu, biến đếm i sẽ tăng lên từ 0, và vi điều khiển sẽ điều khiển Robot theo các lệnh đã lập trình tương ứng với giá trị của i.
Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán khi CBRT có tín hiệu
Thiết kế robot di chuyển và đo lường thông số trong trạm biến áp tự hành là một lĩnh vực quan trọng, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình vận hành Các robot này được trang bị công nghệ tiên tiến để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp, từ việc di chuyển linh hoạt đến việc thu thập và phân tích dữ liệu Việc ứng dụng robot trong trạm biến áp không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người, đồng thời đảm bảo an toàn cho hệ thống điện Sự phát triển của robot di chuyển và đo lường sẽ góp phần quan trọng vào việc tối ưu hóa quy trình làm việc trong ngành điện lực.
Hình 4.2 : Lưu đồ thuật toán khi cả CBRT và CBRP đều có tín hiệu