本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种基于机器人的通信光纤故障处理方法及装置。
背景技术：
变电站通信设备的正常运行直接影响到电网调度对整个电网的监控能力，目前分布在各个变电站的通信设备通过光纤组成通信环网，由通信网管平台管理。当出现通信光纤、断芯故障时，需要通信抢修人员前往变电站，找到故障的通信设备和故障光纤，人工分析光纤故障原因。这种传统的人工手段效率低下，容易因为天气、路况等客观因素影响通信业务恢复进程。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种基于机器人的通信光纤故障处理方法及装置，所述通信光纤排障方法包括：
基于已知的工作地图，确定预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
将测试激光输入故障光纤；
获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
可选的，所述基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置，包括：
通过激光测距，计算机器人所在的位置信息；
根据位置信息和预设的导航路径，移动至故障光纤所在的配线架；
根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的位置，使机器人移动至配线架上的故障光纤。
可选的，所述将测试激光输入故障光纤，包括：
对故障光纤的待测纤芯进行视觉定位，获取待测纤芯的位置；
根据待测纤芯的位置控制激光装置的空间位置移动，将激光装置发出的测试激光输入待测纤芯。
可选的，所述获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台，包括：
当在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤出现错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；
当未接收到测试激光时，判断故障光纤出现断芯故障，得到故障光纤的断芯信息；
将得到的错芯信息和断芯信息上传至通信网管平台。
本发明还基于同样的思路提出了一种基于机器人的通信光纤故障处理装置，其特征在于，所述通信光纤故障处理装置包括：
初始化单元：用于基于已知的工作地图，获取预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
移动单元：用于基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
测试单元：用于将测试激光输入故障光纤；
分析单元：用于获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
可选的，所述移动单元，具体用于：
通过激光测距，计算机器人所在的位置信息；
根据位置信息和预设的导航路径，移动至故障光纤所在的配线架；
根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的位置，使机器人移动至配线架上的故障光纤。
可选的，所述测试模块，具体用于：
对故障光纤的待测纤芯进行视觉定位，获取待测纤芯的位置；
根据待测纤芯的位置控制激光装置的空间位置移动，将激光装置发出的测试激光输入待测纤芯。
可选的，所述分析单元，具体用于：
当在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤为错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；
当未接收到测试激光时，判断故障光纤为断芯故障，得到故障光纤的断芯信息；
将得到的错芯信息和断芯信息上传至通信网管平台。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
由机器人代替传统的人工手段对通信光纤进行故障巡检，对故障光纤的纤芯进行故障原因的分析，协助抢修人员判断故障原因，能够快速得到准确可靠的故障分析结果，突破了客观环境因素对巡检进程的限制，提高了工作效率，降低了人力成本的投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种基于机器人的通信光纤故障处理方法的流程示意图；
图2为本发明中机器人的组成结构框图；
图3为本发明提出的一种基于机器人的通信光纤故障处理装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
如图1所示，本发明提出了一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，包括：
s1：基于已知的工作地图，确定预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
s2：基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
s3：将测试激光输入故障光纤；
s4：获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
以机器人自主巡检排障代替传统人工排障，通过视觉识别技术定位故障光纤的纤芯，通过自动发射测试激光的方式对故障光纤进行检查与问题分析，协助抢修人员判断故障原因，提高了抢修工作效率的同时也节省了人力投入。同时，用机器人进行光纤排障的方法解除了传统的人工通信抢修作业受天气、路况等客观条件制约的问题，加快通信业务的恢复进程。
在本实施例中，如图2所示，所述机器人的组成结构包括微控制单元(microcontrollerunit，mcu)、底盘移动装置、激光无轨导航模块、激光雷达测距扫描仪、6轴仿生机械臂、红外摄像头、超声波测控仪以及视觉感应模块，其中激光无轨导航模块与mcu之间通过串口通讯实现信息传输。激光无轨导航模块采用navikit模块实现slam激光导航功能，底盘移动装置采用agv移动平台，包含若干个控制机器人移动的驱动器，6轴仿生机械臂上搭载了用于产生测试激光的激光笔和用于分析激光接收情况的激光信号接收器。由激光雷达测距扫描仪测量机器人所在的位置，并通过激光无轨导航模块解析计算出导航路径，进而控制底盘移动装置驱动机器人移动到故障光纤所在的位置。再由视觉感应模块结合红外摄像头识别故障光纤的纤芯，并由mcu控制6轴仿生机械臂，将测试激光射入故障光纤的纤芯中，并在故障光纤的另一端通过激光信号接收器分析对故障光纤进行排障。另外，mcu还分别与状态指示灯模块、避障模块、电源管理模块以及自动充电控制模块连接，其中避障模块根据超声波测控仪和红外摄像头采集到的信息，控制机器人在移动过程中避开障碍物。
同时，所述机器人通过路由设备与上位机连接，接收上位机发出的控制指令，所述路由设备包括路由器和交换机。
在本实施例中，首先在步骤s1之前要确保现场环境满足激光无轨导航的使用条件，然后通过扫描建模，创建现场环境的工作地图。在工控机上人工设置导航路径和机器人云台位置坐标，其中，导航路径是指机器人根据工作地图在现场环境的移动路线，机器人云台位置坐标是指机器人搭载云台的方位坐标，通过云台的移动使机器人对准故障光纤所在的方向，用于后期辅助机器人识别故障光纤的纤芯位置以及仿生机械臂将测试激光射入纤芯。完成设置后，将导航路径、机器人云台位置坐标以及创建的工作地图导入机器人，在步骤s2之前先对机器人进行调试工作。首先使机器人根据导入的工作地图开始工作，由工控机下发包含导航路径和机器人云台位置坐标的控制指令。随后判断机器人实际工作时的导航路径、机器人云台位置坐标与工控机的控制指令是否一致，若不一致则说明机器人运行效果存在误差，需要对机器人进行人工调整以消除误差，直至机器人实际工作时的导航路径、机器人云台位置坐标与工控机的控制指令一致。若机器人实际工作时的导航路径、机器人云台位置坐标与工控机的控制指令一致，则结束机器人的调试工作。
在真正运行机器人对故障光纤进行测试之前，对机器人预先调试，能够降低机器人实际的运行效果误差，有利于机器人在后续的工作中快速准确的移动到故障光纤所在的位置。
所述基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置，包括：通过激光雷达测距扫描仪进行激光测距，将采集到的信息反馈到激光无轨导航模块，计算出机器人所在的位置信息。然后结合位置信息和预设的导航路径，通过一定的导航算法，从预设的导航路径中确定从当前机器人所在的位置到故障光纤所在的光纤配线架(opticaldistributionframe，odf)的路径，mcu根据导航算法确定的路径向底盘移动装置发送驱动指令，底盘移动装置接收到驱动指令后，通过驱动器控制机器人的走位，使机器人移动至故障光纤所在odf的位置。再根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的方位，使机器人移动至配线架上的故障光纤所在的位置，并通过机械臂自动打开通信设备柜门。
基于激光导航的特性，机器人可以不受天气、光线的影响正常工作。激光无轨导航不需要铺设磁条改造现场环境，容易部署的同时也降低了改造成本。根据导航路径先确定故障光纤所在odf的位置，再根据机器人云台位置坐标确定故障光纤的位置，实现快速准确的找到故障光纤的位置，同时机器人云台位置坐标的设置也增强了机器人的灵活性，能够从各种角度将测试激光输入故障光纤的待测纤芯。
所述将测试激光输入故障光纤，包括：通过红外摄像头采集故障光纤的纤芯画面，由视觉感应模块对纤芯画面进行解析，识别出待测纤芯的位置。然后将位置信息反馈给mcu，由mcu控制6轴仿生机械臂的运动，从而操控搭载的激光笔，将激光笔发出的测试激光输入待测纤芯。
通过视觉定位的方法可以识别光配架上细小的光纤芯孔，提高了确定待测纤芯位置的精确性，以机械臂代替传统人工操控测试激光的输入，突破的现场环境的客观因素限制，加快了通信业务恢复的进程。
所述获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台，包括：通过故障光纤另一端搭载的激光信号接收器，分析测试激光的接收情况。在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤出现错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；当未接收到测试激光时，判断故障光纤出现断芯故障，得到故障光纤的断芯信息。例如，在故障光纤的一端，机器人从光纤配线架上的编号a10纤芯射入测试激光。在故障光纤的另一端，通过激光信号接收器在光纤配线架上的编号a8纤芯中接收到测试激光，则确定光纤中的a10纤芯错误熔接至a8纤芯，判断此处故障光纤出现错芯故障，得到a8纤芯错接a10纤芯的错芯信息。再例如，在故障光纤的一端，机器人从光纤配线架上的编号a10纤芯射入测试激光。在故障光纤的另一端，激光信号接收器在任何纤芯上都未接收到测试激光，则确定编号a10纤芯已经中断，为不可用的断芯，判断此处故障光纤出现断芯故障，得到a10纤芯中断的断芯信息。
随后，机器人将得到的错芯信息和断芯信息通过路由设备上传至通信网管平台，由通信网管平台对故障光纤做进一步的处理。
以下结合具体示例来描述上述一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，具体包括：
步骤一：基于已知的工作地图，将预设的导航路径、机器人云台位置坐标以及工作地图导入机器人。
步骤二：通过激光雷达测距扫描仪进行激光测距，将采集到的信息反馈到navikit模块，计算出机器人所在的位置信息。然后结合位置信息和预设的导航路径，计算出机器人前往故障光纤所在odf光纤配线架的路径，mcu根据计算的路径向底盘移动装置发送驱动指令，底盘移动装置接收到驱动指令后，通过驱动器控制机器人的走位，使机器人移动至故障光纤所在odf光纤配线架的位置。再根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的方位，使机器人移动至配线架上的故障光纤所在的位置，并通过机械臂自动打开通信设备柜门。
步骤三：通过红外摄像头采集故障光纤的纤芯画面，由视觉感应模块对纤芯画面进行解析，识别出待测纤芯的位置。然后将位置信息反馈给mcu，由mcu控制6轴仿生机械臂的运动，从而操控搭载的激光笔，将测试激光输入待测纤芯。
步骤四：通过故障光纤另一端搭载的激光信号接收器，分析测试激光的接收情况。在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤出现错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；当未接收到测试激光时，判断故障光纤出现断芯故障，得到故障光纤的断芯信息。
步骤五：机器人将得到的错芯信息和断芯信息通过路由设备上传至通信网管平台。
在本实施例中，所述通信光纤排障方法除了基于机器人进行自主故障巡检之外，还包括定点故障巡检，具体包括：根据构建的工作地图，由运维人员在后台控制系统直接对机器人发送控制指令，遥控机器人按照控制指令移动，对现场设备进行定点故障巡检，并将故障巡检结果实时上传至通信网管平台，为通信网管平台提供处理故障的依据。
实施例二
如图3所示，本发明基于同样的设计思路还提出了一种基于机器人的通信光纤故障处理装置5，包括：
初始化单元51：用于基于已知的工作地图，获取预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
移动单元52：用于基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
测试单元53：用于将测试激光输入故障光纤；
分析单元54：用于根据故障光纤对测试激光的接收情况，分析得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
以机器人自主巡检排障代替传统人工排障，通过视觉识别技术定位故障光纤的纤芯，通过自动发射测试激光的方式对故障光纤进行检查与问题分析，协助抢修人员判断故障原因，提高了抢修工作效率的同时也节省了人力投入。同时，用机器人进行光纤排障的方法解除了传统的人工通信抢修作业受天气、路况等客观条件制约的问题，加快通信业务的恢复进程。
在本实施例中，如图2所示，所述机器人的组成结构包括微控制单元(microcontrollerunit，mcu)、底盘移动装置、激光无轨导航模块、激光雷达测距扫描仪、6轴仿生机械臂、红外摄像头、超声波测控仪以及视觉感应模块，其中激光无轨导航模块与mcu之间通过串口通讯实现信息传输。激光无轨导航模块采用navikit模块实现slam激光导航功能，底盘移动装置采用agv移动平台，包含若干个控制机器人移动的驱动器，6轴仿生机械臂上搭载了用于产生测试激光的激光笔和用于分析激光接收情况的激光信号接收器。由激光雷达测距扫描仪测量机器人所在的位置，并通过激光无轨导航模块解析计算出导航路径，进而控制底盘移动装置驱动机器人移动到故障光纤所在的位置。再由视觉感应模块结合红外摄像头识别故障光纤的纤芯，并由mcu控制6轴仿生机械臂，将测试激光射入故障光纤的纤芯中，并在故障光纤的另一端通过激光信号接收器分析对故障光纤进行排障。另外，mcu还分别于状态指示灯模块、避障模块、电源管理模块以及自动充电控制模块连接，其中避障模块根据超声波测控仪和红外摄像头采集到的信息，控制机器人在移动过程中避开障碍物。
在本实施例中，所述移动单元52具体用于：通过激光雷达测距扫描仪进行激光测距，将采集到的信息反馈到激光无轨导航模块，计算出机器人所在的位置信息。然后结合位置信息和预设的导航路径，计算出机器人前往故障光纤所在odf光纤配线架的路径，mcu根据计算的路径向底盘移动装置发送驱动指令，底盘移动装置接收到驱动指令后，通过驱动器控制机器人的走位，使机器人移动至故障光纤所在odf光纤配线架的位置。再根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的方位，使机器人移动至配线架上的故障光纤所在的位置，并通过机械臂自动打开通信设备柜门。
所述测试单元53具体用于：通过红外摄像头采集故障光纤的纤芯画面，由视觉感应模块对纤芯画面进行解析，识别出待测纤芯的位置。然后将位置信息反馈给mcu，由mcu控制6轴仿生机械臂的运动，从而操控搭载的激光笔，将激光笔发出的测试激光输入待测纤芯。
所述分析单元54具体用于：通过故障光纤另一端搭载的激光信号接收器，分析测试激光的接收情况。在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤出现错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；当未接收到测试激光时，判断故障光纤出现断芯故障，得到故障光纤的断芯信息。例如，在故障光纤的一端，机器人从光纤配线架上的编号a10纤芯射入测试激光。在故障光纤的另一端，通过激光信号接收器在光纤配线架上的编号a8纤芯中接收到测试激光，则确定光纤中的a10纤芯错误熔接至a8纤芯，判断此处故障光纤出现错芯故障，得到a8纤芯错接a10纤芯的错芯信息。再例如，在故障光纤的一端，机器人从光纤配线架上的编号a10纤芯射入测试激光。在故障光纤的另一端，激光信号接收器在任何纤芯上都未接收到测试激光，则确定编号a10纤芯已经中断，为不可用的断芯，判断此处故障光纤出现断芯故障，得到a10纤芯中断的断芯信息。随后，机器人将得到的错芯信息和断芯信息通过路由设备上传至通信网管平台，由通信网管平台对故障光纤做进一步的处理。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，其特征在于，所述通信光纤故障处理方法包括：
基于已知的工作地图，确定预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
将测试激光输入故障光纤；
获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，其特征在于，所述基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置，包括：
通过激光测距，计算机器人所在的位置信息；
根据位置信息和预设的导航路径，移动至故障光纤所在的配线架；
根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的位置，使机器人移动至配线架上的故障光纤。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，其特征在于，所述将测试激光输入故障光纤，包括：
对故障光纤的待测纤芯进行视觉定位，获取待测纤芯的位置；
根据待测纤芯的位置控制激光装置的空间位置移动，将激光装置发出的测试激光输入待测纤芯。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理方法，其特征在于，所述获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台，包括：
当在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤出现错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；
当未接收到测试激光时，判断故障光纤出现断芯故障，得到故障光纤的断芯信息；
将得到的错芯信息和断芯信息上传至通信网管平台。
5.一种基于机器人的通信光纤故障处理装置，其特征在于，所述通信光纤故障处理装置包括：
初始化单元：用于基于已知的工作地图，确定预设的导航路径和机器人云台位置坐标；
移动单元：用于基于导航路径和机器人云台位置坐标，移动至故障光纤所在位置；
测试单元：用于将测试激光输入故障光纤；
分析单元：用于获取故障光纤对测试激光的接收结果，分析接收结果得到故障信息，并将故障信息上报至通信网管平台。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理装置，其特征在于，所述移动单元，具体用于：
通过激光测距，计算机器人所在的位置信息；
根据位置信息和预设的导航路径，移动至故障光纤所在的配线架；
根据机器人云台位置坐标，调整机器人云台的位置，使机器人移动至配线架上的故障光纤。
7.根据权利要求5所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理装置，其特征在于，所述测试模块，具体用于：
对故障光纤的待测纤芯进行视觉定位，获取待测纤芯的位置；
根据待测纤芯的位置控制激光装置的空间位置移动，将激光装置发出的测试激光输入待测纤芯。
8.根据权利要求5所述的一种基于机器人的通信光纤故障处理装置，其特征在于，所述分析单元，具体用于：
当在非同名端纤芯接收到测试激光时，判断故障光纤为错芯故障，得到故障光纤的错芯信息；
当未接收到测试激光时，判断故障光纤为断芯故障，得到故障光纤的断芯信息；
将得到的错芯信息和断芯信息上传至通信网管平台。
技术总结