摘要：随着智能化的到来，智能巡检机器人在变电站中得到了有效推广与应用。而无线通讯技术则是智能巡检机器人巡检的关键，若出现信号中断或者缺失，都会对巡检机器的巡检工作造成极大的影响。基于此，本文对无线通讯技术进行研究，旨在挖掘目前较优的无线通讯技术，为变电站智能巡检机器人的发展提供正向助力。
关键词：变电站；智能巡检机器人；无线通讯技术
1 无线数据传输方案
1.1短距离无线通信技术
在距离较短的情况下，蓝牙（Bluetooth）、紫峰通信（ZigBee）、红外传输（IrDA）、近场通信（NFC）、超宽频（UWB）、WIFI以及非标准射频协议无线通信（ANT）等都是目前较为常用的无线通信技术[1]，详见表1。
表1 常见的短距离通信技术
1.2无线数据传输
从表1可知，ANT优势突出，故本文选择了ANT来实现非视频数据信息传输和上、下位机无线控制，使用的无线接收芯片为nRF24L01，对应的参数详见表2 [2]。该芯片具有自动重发及应答功能，有25个可选工作频道，能够对地址及CRC起到较好的校验作用，属于高斯频移建控单收发芯片。在理想条件下，其他损耗加上无限大真空种传播的损耗会得到无线传输的损耗。其中，发射功率和传输距离会影响无限大真空传播的损耗，详见式（1）。
（1）
式中，传输距离和工作频率分别由
和
表示，传播损耗由
表示，经调整，无限大真空传播的损耗可由式子（2）表示。其中，发射功率和接收灵敏度分别由
和
表示。
（2）
表2 nRF24L01对应的参数情况
1.1 WIFI无线视频传输
此处使用的无线视频传输模块是由TP-Link公司生产的，即WIFI模块[3]。该模块有USB2.0接口、10/100MbpsLAN/WLAN服用接口以及TTL232串口各一个，额定电流与电压为5V/IA，内部通过64核内存和8Mflash芯片来维持视频传输的通畅性。为了确保视频的WIFI无线传输和数据的实时传输，添加了Open Wrt系统和USB摄像头，同时也添加了MJPG-streamer软件，其对应的组成体系结构如图1所示。
图1 MJPG-streamer软件组成结构
2 无线通信的程序设计
通过上文的分析，此处对无线通信的程序进行设计。设计前需借助增强型ShckBursTM作为nRF24L01的收发模式，通过MISO、MOSI、SCK以及CNK功能脚引来组成无线收发器nRF24L01的SPI接口。
nRF24L01发送数据时会经过以下流程：（1）初始化发送模式；（2）调用
函数；（3）调用
，进而完成nRF24L01的发送工作。
nRF24L01接受数据时需经过以下流程：（1）初始化接收模式；（2）调用
函数；（3）调用
，继而完成实现nRF24L01的接收工作。
为了检验nRF24L01无线控制的有效性，本文还将STM32F103核心板分别接入到nRF24L01模块种，并进行了实验。结果表明，发送端发射出去的数据与接收端接收到的数据一致，表明nRF24L01的无线控制系统能够有效达到数据通信的目的。
3 实验研究
3.1 无线传输实验
WIFI是实现视频无线传输的关键，下位机无线视频传输模块处于正常运行时，在上位机中的无线网卡会与WIFI信号连接，形成上下机位的无线连接，达到视频数据传输的目的。上位机将WIFI视频地址设置好后，上位机软件界面能够将USB采集得到的视频信息实时展现出来。经测试，机器人在距离拍摄物50m时，传输回来的视频信息仍清晰可见。
3.2 无线控制实验
nRF24L01芯片是实现无线控制的关键，对机器人的运行状况进行测试，结果详见表3。经测试，无线控制在50m范围内的成功率较高，超出50m后机器人的运行会出现一定的延迟。
表3 机器人运动状况测试
4 小结
本文首先明确了ANT的优势，并对该模块种的nRF24L01芯片进行了讲解；其次，借助无线传输模块来实现视频的传输工作，并给出了MJPG-streamer软件组成结构；最后对无线通信的程序进行了设计，并借助STM32F103核心板进行了核实，明确了nRF24L01的可行性，接着通过实验明确了WIFI和nRF24L01芯片下机器人的拍摄效果及运动状况。
参考文献：
[1]刘岩.短距离无线通信技术的应用和发展[J].电子技术与软件工程，2018（17）：38.
[2]刘翔，周桢.基于nRF24L01芯片的图像无线传输系统设计[J].电子设计工程，2017，25（10）：182-185.
[3]罗敏，李辉，罗亚东.基于H264的数码摄影无线传输系统的设计与实现[J].计算机与数字工程，2016，44（11）：2271-2275.
作者简介：
赵昕（1972.09-），女，汉族，天津人，硕士，中级职称，研究方向：基于机器人技术的变电站设备自动化巡检系统关键技术研发。
基金项目：
深圳市科技创新委员会技术攻关项目，项目名称：基于机器人技术的变电站设备自动化巡检系统关键技术研发（JSGG20170824091941005）
论文作者:赵昕,彭志远,赵松璞,邹娟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：机器人论文; 视频论文; 变电站论文; 芯片论文; 模块论文; 无线传输论文; 无线通信论文; 《电力设备》2019年第16期论文;