一種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)及巡檢方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變電站的機(jī)器人巡檢領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國電力系統(tǒng)變電站的主要巡檢方式為人工巡檢，需要運(yùn)行維護(hù)人員按照 固定路線巡檢，并采集大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)。運(yùn)種單調(diào)的工作方式導(dǎo)致工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并 且由于工作時(shí)間長等因素難免會產(chǎn)生效率低下、檢測質(zhì)量差異大等問題。
[0003]采用機(jī)器人對變電站室外高壓設(shè)備進(jìn)行巡檢可有效解決上述問題。巡檢機(jī)器人在 變電站工作時(shí)，需沿著固定的路徑進(jìn)行巡檢作業(yè)，要求機(jī)器人具有準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航能力。 此外，機(jī)器人攜帶檢測設(shè)備，能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的熱缺陷、異物懸掛等設(shè)備異?，F(xiàn)象進(jìn)行檢 測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有變電站進(jìn)行人工巡檢的方式效率低、檢測質(zhì)量差的問題， 本發(fā)明提供了一種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)及巡檢方法。
[0005] -種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，它包括主控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感 檢測系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)；
[0006]主控制系統(tǒng)，用于對巡檢機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，還用于接收環(huán)境感知信號、方位數(shù) 據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像和指針儀表圖像，根據(jù)環(huán)境感知信號和方位數(shù)據(jù)發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制信 號，根據(jù)采集的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫度闊值進(jìn)行比較，當(dāng)采集的溫度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的溫度 闊值時(shí)，發(fā)出報(bào)警控制信號，根據(jù)接收的環(huán)境圖像與故障類型模型庫內(nèi)圖像進(jìn)行匹配，當(dāng)匹 配成功時(shí)，發(fā)出報(bào)警控制信號，根據(jù)接收的指針儀表圖像讀取變電站儀表數(shù)據(jù)；
[0007]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)接收的運(yùn)動(dòng)控制信號對巡檢機(jī)器人的兩個(gè)直流伺服電機(jī)進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)；
[000引傳感檢測系統(tǒng)，用于將采集的環(huán)境感知信號、方位數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像和指 針儀表圖像發(fā)送出去，
[0009]無線通信系統(tǒng)，用于將巡檢機(jī)器人狀態(tài)信息、變電站儀表數(shù)據(jù)和采集的環(huán)境感知 信號、方位數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像發(fā)送至地面監(jiān)控站，并能接收地面監(jiān)控站的指令信息；
[0010] 故障報(bào)警系統(tǒng)，用于接收報(bào)警控制信號，并根據(jù)報(bào)警控制信號進(jìn)行聲光報(bào)警。
[0011] 所述的根據(jù)接收的指針儀表圖像讀取變電站儀表數(shù)據(jù)的具體過程為：
[0012] 首先，對指針儀表圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的過程為，通過中值濾波、圖像增強(qiáng)的 方式去除指針儀表圖像中的干擾噪聲，獲得表盤信息；
[0013] 其次，對獲得的表盤信息進(jìn)行化U曲變換，獲得指針直線；
[0014]最后，采用重屯、法提取指針直線中的刻度重屯、，并對刻度重屯、點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓 擬合已經(jīng)提取的表盤信息中的刻度盤中屯、，利用指針的偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出儀表讀數(shù)。
[0015]所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服運(yùn)動(dòng)控制卡、兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器；
[0016] 伺服運(yùn)動(dòng)控制卡，用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制信號發(fā)出伺服驅(qū)動(dòng)信號；
[0017] 伺服驅(qū)動(dòng)器，用于接收伺服驅(qū)動(dòng)信號，還用對巡檢機(jī)器人的一個(gè)直流伺服電機(jī)進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)。
[0018] 所述的傳感檢測系統(tǒng)包括采集模塊、12個(gè)超聲波傳感器、差分GPS、電子羅盤、紅外 熱像儀、帶云臺的攝像機(jī)和激光傳感器；
[0019] 采集模塊，用于將接收的環(huán)境感知信號通過串口發(fā)送出去；
[0020] 12個(gè)超聲波傳感器，用于感知環(huán)境中各個(gè)方向的障礙物，并發(fā)送環(huán)境感知信號； [0021 ]差分GPS，用于對巡檢機(jī)器人進(jìn)行定位及導(dǎo)航，并發(fā)送方位數(shù)據(jù)；
[0022] 電子羅盤，用于確定巡檢機(jī)器人的航向，并發(fā)送方位數(shù)據(jù)；
[0023] 紅外熱像儀，用于將采集的環(huán)境溫度信號發(fā)送出去；
[0024] 帶云臺的攝像機(jī)，用于將采集的環(huán)境圖像和指針儀表圖像發(fā)送出去；
[0025] 激光傳感器，用于感知二維平面的物體分布，并發(fā)送環(huán)境感知信號。
[0026] 所述的無線通信系統(tǒng)包括無線數(shù)據(jù)發(fā)射器和無線圖傳發(fā)射器；
[0027] 無線數(shù)據(jù)發(fā)射器，用于將接收的變電站儀表數(shù)據(jù)和采集的環(huán)境感知信號、方位數(shù) 據(jù)、溫度數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳接收器發(fā)送至地面監(jiān)控站；
[0028] 無線圖傳發(fā)射器，用于將接收的環(huán)境圖像和指針儀表圖像通過無線圖傳接收器發(fā) 送至地面監(jiān)控站。
[0029] -種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，它還包括電源系統(tǒng)，用于給主控制系統(tǒng)、 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)提供電能。
[0030] -種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢方法，該方法包括如下步驟：
[0031] 用于對巡檢機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，還用于接收環(huán)境感知信號、方位數(shù)據(jù)、溫度數(shù) 據(jù)、環(huán)境圖像和指針儀表圖像，根據(jù)環(huán)境感知信號和方位數(shù)據(jù)發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制信號，根據(jù)采集 的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫度闊值進(jìn)行比較，當(dāng)采集的溫度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的溫度闊值時(shí)，發(fā)出 報(bào)警控制信號，根據(jù)接收的環(huán)境圖像與故障類型模型庫內(nèi)圖像進(jìn)行匹配，當(dāng)匹配成功時(shí)，發(fā) 出報(bào)警控制信號，根據(jù)接收的指針儀表圖像讀取變電站儀表數(shù)據(jù)的步驟；
[0032] 根據(jù)接收的運(yùn)動(dòng)控制信號對巡檢機(jī)器人的兩個(gè)直流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的步驟；
[0033] 用于將采集的環(huán)境感知信號、方位數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像和指針儀表圖像發(fā)送 出去的步驟，
[0034] 用于將巡檢機(jī)器人狀態(tài)信息、變電站儀表數(shù)據(jù)和采集的環(huán)境感知信號、方位數(shù)據(jù)、 溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像發(fā)送至地面監(jiān)控站，并能接收地面監(jiān)控站的指令信息的步驟；
[0035] 用于接收報(bào)警控制信號，并根據(jù)報(bào)警控制信號進(jìn)行聲光報(bào)警的步驟。
[0036] -種用于寒地變電站的機(jī)器人巡檢方法，所述的根據(jù)接收的指針儀表圖像讀取變 電站儀表數(shù)據(jù)的具體包括如下步驟：
[0037] 首先，對指針儀表圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的過程為，通過中值濾波、圖像增強(qiáng)的 方式去除指針儀表圖像中的干擾噪聲，獲得表盤信息的步驟；
[0038] 其次，對獲得的表盤信息進(jìn)行化U曲變換，獲得指針直線的步驟；
[0039] 最后，采用重屯、法提取指針直線中的刻度重屯、，并對刻度重屯、點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓 擬合已經(jīng)提取的表盤信息中的刻度盤中屯、，利用指針的偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出儀表讀數(shù)的步驟。
[0040] 所述的根據(jù)接收的運(yùn)動(dòng)控制信號對巡檢機(jī)器人的兩個(gè)直流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的 步驟具體如下：
[0041 ]用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制信號發(fā)出伺服驅(qū)動(dòng)信號的步驟；
[0042] 用于接收伺服驅(qū)動(dòng)信號，還用對巡檢機(jī)器人的一個(gè)直流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的步 驟。
[0043] 所述的用于將采集的環(huán)境感知信號、方位數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、環(huán)境圖像和指針儀表圖 像發(fā)送出去的步驟具體如下：
[0044] 用于將接收的環(huán)境感知信號通過串口發(fā)送出去的步驟；
[0045] 用于感知環(huán)境中各個(gè)方向的障礙物，并發(fā)送環(huán)境感知信號的步驟；
[0046] 用于對巡檢機(jī)器人進(jìn)行定位及導(dǎo)航，并發(fā)送方位數(shù)據(jù)的步驟；
[0047]用于確定巡檢機(jī)器人的航向，并發(fā)送方位數(shù)據(jù)的步驟；
[0048] 用于將采集的環(huán)境溫度信號發(fā)送出去的步驟；
[0049] 用于將采集的環(huán)境圖像和指針儀表圖像發(fā)送出去的步驟；
[0050] 用于感知二維平面的物體分布，并發(fā)送環(huán)境感知信號的步驟。
[0051] 定位導(dǎo)航技術(shù)：
[0052]為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人按照變電站的指定路線自主進(jìn)行巡檢作業(yè)，需要對機(jī)器人準(zhǔn)確定位 和導(dǎo)航控制。采用差分GPS對機(jī)器人進(jìn)行定位，其定位精度可