远程无人环境下的监控和执行方法及其监控和执行平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监控和执行方法与设备，具体涉及一种应用在远程无人环境下的监控和执行方法以及应用在远程无人环境下的设备监控和执行设备一一应用在远程无人环境下的监控和执行平台，特别是可使操作者能远程监控和操作设备的平台，尤其用于设备处于无人值守，独立运行的场合。
【背景技术】
[0002]目前人类探索的领域已深入高山极地等环境恶劣场合，人们为了探索未知世界，了解关于宇宙和极端环境的起源、发展及其对人类的影响，需要安装设备对所关心的信息进行监测。这些设备一般都安装在人迹罕至的场所，比如高山大川、极地海洋等，由于这些环境异常恶劣，设备安装完成后一般都是自动运行，设备处于无人值守的状态，所需要的信息都通过网络或卫星通讯的方式传输回来。但是如果这些设备出现了故障，由于现场处于无人值守的状态，无法确切了解故障点，都是根据传回来的信息结合经验猜测可能出现的问题，具有很大的随机和不确定性。这些远程无人值守的设备一般都会配备监控系统，包括视频监控和设备运行参数监控，但是视频监控都是对设备整体状态的监控，对一些细节无法进行深入的监控。而设备参数的监控只能帮助判断故障点，但是不能排除故障点。这种技术状况不仅非常不便，而且工作效率低下。此外在现场排除故障时，通过设备运转所发出的声音判断设备是否工作正常也是常用的方法，通过声音可以判断设备的安装固定状况和磨损情况。但是通过视频监控是无法判断设备的声音状况。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种应用在远程无人环境下的监控和执行方法，以及应用在远程无人环境下的监控和执行平台，该方法和设备能够满足在无人值守的环境下，对所监控设备细节进行监视，并通过执行机构维修出故障的设备，使设备恢复正常工作。该设备所使用的机构简单，可实现性强，性能优越且可具有远程执行的功能。
[0004]为实现所述目的，本发明的技术方案是，一种应用在远程无人环境下的监控和执行方法，其特征在于，步骤如下:
(I).在需要监控的设备房间顶部架设水平方向导轨及垂直方向导轨，该水平方向导轨及垂直方向导轨方向彼此垂直；在导轨上安装有监控平台，该监控平台上安装有执行机构，所述监控平台和执行机构分别通过控制器进行控制；
⑵.把整个房间转换为三维坐标；在控制电路控制下，所述执行机构运动到所设定的目标位置；
⑶.根据需求，监控平台上的摄像头拍摄下设备的细节，通过麦克风接收运转设备的声音，并通过所述的控制器把声音信号进行傅里叶变换，得到运转设备声音的频谱；
⑷.把这些设备图像细节和声音频谱通过通讯的方式传输给远程的操作人员；
(5).操作人员根据所传回的图像信息，声音频谱信息并结合设备参数信息，判断设备的故障原因和故障点；
(6).所述执行机构根据步骤(5)的判断结果，驱动执行机构完成设备的维修工作；
(7).完成维修工作后，平台回到原始设定状态。
[0005]更优化和更详细地说，本发明各个步骤的操作如下:
其中，步骤(I)中水平方向导轨及垂直方向导轨的设置方式是:所述水平方向导轨包括三条水平方向上的导轨，其中两条导轨(X轴导轨)平行，使移动装置可以沿着导轨前后移动；第三条导轨(Y轴导轨)与X轴导轨垂直，使移动装置可以左右移动。垂直方向导轨(Z轴导轨)采用可伸缩的导轨；
步骤⑵中平台移动的具体方法是:所述控制电路上有通过网络接收远程操作人员的控制命令，所述控制电路对远程控制指令进行解析转换为三轴的控制命令，所述控制电路把控制命令发送给三轴驱动，最终通过三轴驱动控制所述平台上的电机旋转，把所述平台上的监控平台移动到设定的位置。所述控制电路通过控制脉冲的个数，使监控平台的最终位置和设定的位置保持一致。
[0006]步骤⑶中图像和声音监控的具体方法是:所述控制电路控制摄像头拍摄设备的图像细节，同时用麦克风接收运转设备所发出来的声音，并在所述控制器上使用傅里叶变换把所采集的声音信号转换为声音的频谱信号。
[0007]步骤(4)中信息传输的具体方法是:所拍摄的图像和转换后的声音频谱信号通过网络传输给远程的操作人员。
[0008]步骤(5)中故障判断的具体方法是:操作人员根据传输回来的图像信号和声音的频谱信息判断所监控的设备工作是否正常，如出现故障，故障是什么。
[0009]步骤￠)的维修工作的具体方法是:操作人员发出维修命令，通过控制锯齿形的装置的夹紧和松开来对故障点进行维修。
[0010]步骤(7)中收尾工作的具体方法是:当维修工作完成后，监控平台在收到远程操作人员的信号后，自动把平台通过导轨运转到初始位置。
[0011]完成本申请第二个发明任务的技术方案是，一种应用在远程无人环境下的监控和执行平台:包括水平方向导轨及垂直方向导轨，其特征在于，在所述水平方向导轨及垂直方向导轨上安装有监控平台，在该监控平台上安装有监控设备和执行机构，所述监控平台和执行机构分别由控制器进行控制，本监控和执行平台还设有控制电路；所述监控平台和执行机构的动作执行，由该控制电路控制。
[0012]本发明的设备具有以下优化方案:
1、所述水平方向导轨包括三条水平方向上的导轨，其中两条导轨平行，使移动装置可以沿着导轨前后移动；第三条导轨与前两条导轨垂直，使移动装置可以左右移动。
[0013]2、垂直方向导轨采用可伸缩的导轨；
3、所述控制电路上设有电源部分；该电源部分分别与监控平台和电机驱动器连接；所述监控平台和执行机构的驱动力，来源于该控制电机驱动器中；
4、在所述执行机构上安装有摄像头和麦克风；
5、所述执行机构的驱动电机采用步进电机；
6、所述控制器采用具有网络功能和数据处理功能的PC104电脑；
7、所述摄像头采用具有红外功能的摄像头； 8、所述的执行机构采用可控的锯齿型执行机构。
[0014]传统的图像监控部件都是通过固定安装在某个位置，通过不断拍摄图像来监控设备。而对于本发明的监控平台，不但可以采用固定方式监控设备，而且也可以运转到设备的局部对局部的细节进行监控，因为传统的监控系统无法深入了解设备的故障位置，同时对于庞大复杂的设备，出故障的位置是随机的，事先无法做到对每个可能的故障点都安装摄像头。而如果监控系统是可以移动的，那么就可以根据操作者的需要移动到所关心的位置，对设备的细节进行监控，这样可以更加利于查找故障源。此外本发明通过麦克风采集运转设备的声音信号，转换成频谱信号后也用于判断设备是否运转正常。相对于传统的监控系统，本发明不但可以对设备细节进行监控，而且可以根据操作者的指令对出故障的设备进行远程操作，对设备进行维修。这可以大大提高设备的运行效率，提高设备的产出。
[0015]更具体和更优化地说，本发明的结构是:监控和执行平台包括三条水平方向上的导轨，其中两条导轨平行，使监控平台(也可称为移动装置)可以沿着导轨前后移动。第三条导轨与前两条导轨垂直，使移动装置可以左右移动。在垂直方向上有可伸缩的导轨，把监控平台安装到可伸缩导轨的顶端。监控平台包括了一摄像装置、一麦克风和一个执行机构。该平台还包括一控制电路，其包括一控制器，三台电机驱动器，一保护装置和一电源部分。导轨由金属材料制成，导轨上安装可以移动的监控平台(移动装置)，导轨两端安装有机械限位装置，可以防止移动装置移动出导轨范围。电机驱动部分为电机驱动器和电机。控制器远程接收操作人员的指令，对监控平台发出移动到预定位置的命令。控制器把此命令解析成平台的位置坐标，通过电机驱动器驱动电机把移动装置移动到预定位置。在运动过程中，通过所发给定脉冲的数量，使最终的位置和预定的位置一致。当移动装置移动到预定位置后，自动进行拍摄和用麦克风采集运转设备的声音，并把拍摄的图像和转换后的频谱信号通过通讯的方式传输给远程操作者。同时根据远程操作者的指令完成设备的维护工作。
[0016]本发明的工作原理是:
远程无人环境下的监控执行平台，移动摄像头、麦克风和执行机构到指定的位置，拍摄设备的细节、采集设备的声音并根据远程操作者的命令进行设备维修