大功率广播发射机智能值机机器人的设计初探

庞锐 王耕

摘要：伴随时代发展和科技进步，人工智能受到了非常广泛的重视，并得到快速发展和应用。该文根据大功率广播发射机的值机工作特点，提出了用智能机器人代替人工值机的设想，并分析了智能值机机器人设计的关键技术和解决方案。

关键词：大功率广播发射机;智能值机机器人;关键技术;设计

中图分类号：TP3        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）31-0195-02

1 引言

发射机是广播发射系统的重要组成部分之一，其运行稳定性和可靠性是安全传输发射工作顺利完成的根本要求。然而，由于值机工作时间长，值机环境枯燥，电磁、噪音污染不可避免，加之安全播出压力大，对值机人员的生理和心理都是一个很大的考验。因此，在智能机器人技术飞速发展的今天，设计一款大功率广播发射机智能值机机器人代替人工劳动，一是可以将值机员从枯燥的值机工作中解放出来，降低劳动强度，提高工作效率;二是避免人为失误，提高工作精度，保障安全播出。希望通过对智能值机机器人的设计分析，为各位同行起到抛砖引玉的作用。

2 智能机器人关键技术

2.1 定位與导航

发射机房是一个具有复杂电磁干扰的室内环境。为了能够完成值机巡视任务，智能值机机器人采用磁轨迹引导和无线射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）定位的导航定位方式[1]。这种方式预先在机器人需要运行的路线上埋设磁轨迹，同时在每部发射机的指定位置上安装RFID标签。机器人运行时，机器人上的磁传感器阵列检测到自身运动中心相对于磁轨迹的偏移，通过运动控制器控制左右两轮的马达转动速度差，从而使机器人沿设定路线运行，RFID读卡器则在检测到埋设在发射机上的标签后通知机器人到达设定位置，从而做出相应的停靠、转向、值机检测等动作[2][3]。

2.2 智能避障

红外避障传感器是能够将红外辐射能转换成电能的光敏器件。当接收到的红外光强时，电路导通，传感器上采集到的值小;当红外光线弱时，电路不导通，传感器采集到的值大。红外避障传感器检测到障碍物时，给智能机器人的返回值为0，以此作为程序判断条件，指示智能机器人躲避障碍物。

超声波避障传感器通过发送和接收超声波，利用时间差和声音传播速度，能够计算出前方障碍物的距离，根据距离的不同，机器人可以做出不同的避障反应。

碰撞传感器安装在机器人身上的接触点上，能够智能感知外界的碰撞并反馈给处理中心，做出相应的避障反应。

智能值机机器人通过配置红外避障传感器、超声波避障传感器和碰撞传感器来识别障碍物，分析外部环境以做出转向、停止、后退等避障反应。

2.3 智能感知

人体感应传感器是基于红外线技术的自动控制器。当人进入其感应范围内，则输出高电平;当人离开感应范围时，则自动延时关闭高电平，输出低电平。

温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，能够自动感测温湿度，并转换为数字信号输出。

烟感器和火焰传感器能够探测到烟雾和火焰并将异常信号传递给机器人处理中心。

2.4 语音识别

机器人语音识别系统首先对特定语音发送者的语音进行识别，然后再将正确授权的语音识别者的语音控制指令转化为计算机指令，由机器人完成特定的指令动作。

2.5 人脸识别

智能值机机器人通过改进的特征提取算法及改进的支持向量机（Support Vector Machine， SVM）算法构建人脸识别系统。这样，即使在样本数量较小、提供信息有限的情况下，智能值机机器人仍然能较好的完成人脸识别。

2.6 图像识别

机器人配备高清摄像头，作为机器人的眼睛。机器人在发射机指定位置停靠后，对发射机运行表值进行图像拍摄，然后通过图像识别，获取发射机表值数据。

2.7自学习

基于行为的机器人自学习包括两种情况，一种是在常规环境中，通过不断运行，记录总结规律，通过算法分析寻找到更有效率的运行方式;一种是在没有现成的运行规则可以遵循的情况下，机器人会首先选择一种运行方式，然后通过传感器探测得到执行反馈结果，再对自己的运行方式做出修正。通过这种不断的运行与修正对经验进行总结，作为学习成果保存，以便在以后的运行中做出更为恰当的反应，从而实现自我学习[6]。

3 大功率广播发射机智能值机机器人设计方案

3.1 系统设计理念

大功率广播发射机智能值机机器人的设计原理是模拟人工值机工作以解放人工劳动，同时通过自动化运行提高值机工作的持续稳定性和准确性，保障安全传输发射。

智能值机机器人通过轮式移动平台实现自主移动，配备车载控制中心相当于整个机器人的中央处理器，配合超声波传感器、红外传感器、碰撞传感器、人体感应传感器、高清摄像头、RFID读卡器、温湿度传感器、烟感器、火焰传感器等采集数据，经过分析环境、接收指令，完成相应的任务。如图1所示为大功率广播发射机智能值机机器人系统设计图。

3.2 智能机器人系统功能分析

智能值机机器人主要实现功能是智能巡机、智能交互、智能抄表、智能通信、智能表值分析以及异态警报、故障预判等。系统功能如图2所示。

3.2.1 智能巡机

巡机是值机工作的重要内容，通过巡机可以及时发现发射机运行状态是否正常。智能值机机器人可以实现常规巡机和指定巡机。

常规巡机：常规巡机可以按要求设定，如每30分钟一次定时执行。即在智能机器人底部安装磁轨迹感应器，分辨预设磁轨迹，使机器人在指定路线上运行。当RFID读卡器读取到发射机上预装的RFID信号时，机器人就能识别不同发射机并进行停靠，完成常规巡机工作。

指定巡机：根据值班工作需求，指示机器人进行定制巡机操作，包括巡机时间、路线、发射机等。

同时，机器人在巡机行进过程中，红外避障感应器和超声波避障感应器能识别障碍物并判断距离，并把信息传送给机器人中央处理器进行分析，以做出在不同的情况下的不同避障反应。

3.2.2 智能交互

机器人可以远程接收指令，也可以在机器人触摸显示屏上操作，还可以人机对话，实现语音发布命令。

智能机器人通过人体感应传感器能够自动识别人体，同时配合声音传感器识别声源。当人靠近机器人时，机器人能自动识别定位，并转向面对人体，同时主动友好打招呼，等待进一步指令操作。当对机器人下达命令后，机器人会对语音进行识别，匹配相应的指令进行操作，同时通过语音与人交流，反馈命令执行结果。

3.2.3 智能通信

智能值机机器人可实现与发射机自动控制系统通信，获取发射机运行状态数据。

3.2.4 智能抄表

每部发射机安装不同的RFID标签，智能机器人根据RFID读卡器读取到的不同信号判断是哪部发射机。同时，机器人通过当前位置与预设位置比对进行定位矫正，然后智能机器人通过高清摄像头拍照，进行图像分析获得发射机运行表值等运行状态数据。

3.2.5 智能表值分析

通过智能通信获得的发射机运行状态数据以及智能抄表得到的数据与计算机正常运行的数据比对，当数值超过正常范围时发出异态警报，同时将信息发送给智能机器人管理员。

3.2.6 智能警报

智能机器人配置温湿度传感器、烟感器和火焰传感器，当检测到环境温度、湿度、烟雾和火焰异常时，机器人将异常信息发送管理员，同时语音播报警报内容。同时，对于上述的异常现象，机器人可以为管理员提供相应的应急处理流程提示。

3.2.7 智能故障预判

当表值分析显示发射机运行状况异常时，智能值机机器人可以对异常数据进行分析，推断异常发生的可能原因。同时对不同的异常状况，提示可以采取的措施，便于发射机维护人员及时处理异常，缩短故障处理时间，提高故障处理效率。

4 结束语

大功率广播发射机智能值机机器人的应用，将有效地提高值机工作效率，保证发射机的运行稳定性。在智能机器人技术飞速发展的今天，应该看到智能机器人越来越广阔的应用前景，我们撰写此文的目的即在于此。

参考文献：

[1] 肖鹏，栾贻青，郭锐，等.变电站智能巡检机器人激光导航系统研究[J].自动化与仪表，2012.

[2] Guo Rui，Li Bingqiang，Sun Yutian，et al.A patrol robot for electric power substation[C]//2009 IEEE International Conference an Mechatronics and Automation.9-12 August，2009：55-59.

[3] 龔勤慧.变电站智能巡检机器人研究综述[J].泸州职业技术学院学报，2015.

[4] 李慧敏.人脸识别关键技术的研究与集成实现[D].重庆邮电大学，2017.

[5] 林义忠，黄冰鹏，李盛，等.机器人智能碰撞传感器的设计与仿真[J].传感器与微系统，2017.

[6] 宁祎，闫铭，杜宽森. 基于行为的机器人自学习方法研究[J].制造业自动化，2013.