变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究
高压变电站巡检机器人智能技术分析
高压变电站巡检机器人智能技术分析摘要：传统的高压变电站巡视工作效率慢, 消耗的人工成本高, 而且设备容易发生严重的故障, 巡视的效率和质量都不能达到指定的标准。
面对这种情况, 对传统的高压变电巡视进行改革和优化就显得十分的重要, 智能化高压变电巡检机器人由此产生, 它们不仅能够提高变电器运行的工作效率, 而且还能够帮助解决一定的安全问题。
关键词：高压变电；巡检机器人；智能技术1变电站巡检机器人的系统分析变电所在保障我国人民正常用电方面发挥着重要作用，因此保证变电所的安全运行具有重要意义。
传统的人工检测不仅容易出现人为错误，而且无法保证检测的效率。
巡逻机器人的应用可以有效降低人工巡逻的强度，大大提高巡逻效率，更好地满足变电站的发展需要。
在巡逻机器人系统中，移动台主要由移动台和基站组成。
移动站负责巡逻机器人的巡逻路线和巡逻信息的传输。
基站主要对巡逻机器人获取的信息进行分析，并对其进行管理和控制。
2变电站巡检机器人的巡检模型变电站巡线机器人有两种不同的巡线方式：全自动定时巡线和遥控巡线。
全自动定时巡更模式需要相关人员在巡更线上提前设定巡更时间和机器人巡更时间。
通常机器人在充电室处于充电待机状态。
在预定时间后，巡逻机器人将按照预定的巡逻路线进行巡逻工作。
检测机器人处于预定位置后，将对各种设备进行检测，并实时传输设备状态信息。
完成预定的巡逻工作后，返回充电室进行自动充电；远程遥控巡逻模式要求相关人员通过计算机对巡逻机器人进行远程控制，使其偏离预定的巡逻路线。
到达工作人员要检查的设备，进行打捆针。
性别检测工作，通过实时采集信息，掌握设备的实际情况。
遥控完成后，巡更机器人可以返回上一个巡更路线，完成未完成的巡更工作。
这两种巡逻方式各有优势，一般情况下，这种巡逻方式会联合使用。
平时，巡逻机器人会按照预先设定的路线和时间进行巡逻。
一旦有特殊情况，就必须对某些特定设备进行巡逻，而且可以通过很远的地方。
采用巡检方式进行巡检工作。
变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用
变电站智能巡检机器人在运维工作中的应用
随着变电站的发展，其在生产运维中起到了非常重要的作用。
为了保障变电站正常运行，需要对其进行定期的检查和维护，但是传统的巡检方式存在人力资源不足、工作效率低、巡检结果可靠性低等问题。
因此，利用智能科技对变电站进行巡检已经成为了趋势和必然选择。
1. 智能巡检机器人的工作原理
智能巡检机器人采用视觉识别技术、传感器技术等多种科技手段，通过机器人自主导航、自主避障、自主巡检的方式，对变电站的各个部位进行检查，获取数据并进行处理。
首先，机器人采用视觉识别技术对变电站的设备进行分析和识别，能够精确快速地定位异常设备和区域。
其次，智能巡检机器人配备各种传感器，如红外线、超声波、振动等传感器，能够对设备的温度、电流、振动等参数进行监测和分析。
最后，机器人通过数据传输，将获取的数据发送至指定的数据中心进行分析和处理。
（1）提高巡检效率和质量
传统的巡检方式需要大量人力资源，而且巡检效率低，容易出现遗漏和误判等问题。
智能巡检机器人采用全自动化巡检方法，能够实现全天候运转，提高了巡检效率和准确度。
（2）优化运维管理
通过采集实时数据和信息，智能巡检机器人能够及时发现异常情况和故障，有利于运维管理的实时监测，为管理者提供有效的运维决策依据。
（3）降低维护成本
智能巡检机器人将传统的人力巡检转化为机器人自主巡检，节约了大量维护成本，同时减少了工作人员的伤害风险。
3. 发展前景与展望
总的来说，智能巡检机器人在变电站运维中的应用，是一种新型的技术手段，能够提高巡检效率和质量，优化运维管理，降低维护成本，具有广泛的应用前景和发展空间。
变电站智能巡检机器人视觉导航系统设计
科学化的设计原则，结合各方面工作特点、需求等，合理的完成
相关设计任务。一方面，应重视彩色分割系统的设计，如图 2
所示，根据规律特点、导航系统设计需求等，将彩色分割设计方
式合理应用其中，创建出科学化的工作模式，以此提升设计工
作的质量水平。在此过程中，还需按照彩色分割设计内容与要
求，正确的 进 行 相 互 协 调 控 制。如 果 在 彩 色 图 像 处 理 的 过 程
方式进行处理，使得图像可以划分成为路面与非路面两种，之
后使得机器人设备可以在道路中间运行。在采用这种方式的
过程中，应保证 道 路 部 分 与 非 道 路 部 分 之 间 的 亮 度 差 符 合 要
求，如果两个部分的亮度差较低，将会使得分割效果受到影响，
也不能确保导航参数设计的真实性与准确性，稳定性也会面临 一些瓶颈问题。［3］
平分线。在利用此 类 方 式 的 过 程 中，无 需 进 行 标 记 处 理，有 助
于提升工作质量，但是，很容易出现边缘缺乏明显性的问题，也 会导致导航效果受到一定影响。［2］
③通常状况之 下，路 面 亮 度 很 高，采 集 图 像 的 中 间 下 部 分
属于道路部分，所以，应合理使用路面分割方式，通过链码跟踪
在设计视觉处理系统的过程中，应使用各种模块对其进行组建
处理，每个模块都应结合视觉导航系统的设计功能要求、目标
要求等进行协调控制，通过正确的设计，全面提升整体设计工 作效果与水平，将各方面设计优势充分发挥出来。［4］
2．3 图像处理处理设计
在图像处理设 计 的 过 程 中，应 总 结 丰 富 的 设 计 经 验，遵 循
关键词： 变电站； 智能巡检机器人； 视觉导航统实际设计的过程 中，应遵循与时俱进的发展原则，利用合理的方式针对变电站 进行合理的巡检处理，针对视觉导航系统进行合理的设计与改 革，以此维护变电站各方面工作的合理落实，达到预期的工作 目的。
新型数字智能变电站监控及巡视系统应用研究
新型数字智能变电站监控及巡视系统应用研究姚志鹏（国电南瑞南京控制系统有限公司）摘 要：为实现“双碳”目标，保障电网安全可靠运行，适应电网运维管理变革，针对传统变电站的辅助设备监控及巡视系统能力不足、集控站和调度端无法采集辅助设备信息等问题，提出了一种全新的数字智能变电站监控及巡视系统方案，以构建高效的服务体系。
通过数字化远传、智能感知、图像智能分析技术，将设备监测、安全防卫、火灾消防、动环监测、智能巡视及锁控等多种功能集成应用于变电站，全面覆盖监测及巡视前端设备，并通过远传信息上送集控端，实现对变电站的全面监测、感知及巡检。
本文主要介绍新型数字智能化变电站监控与巡视系统的总体架构以及各功能模块设计思路与关键技术，重点对远程终端采集子系统、通信子系统及后台管理平台进行阐述。
数字监控及巡视系统在工程应用期间展现出卓越的表现，具备广泛的推广应用前景。
关键词：新型数字智能变电站；监控及巡视系统；应用研究０ 引言相较于当前的信息服务和数据处理，传统的信息处理方式呈现出更为繁琐和复杂的特点，其处理成本也更高，同时信息处理的效率和精度也有所欠缺。
随着互联网技术的快速发展，大数据分析技术得到了广泛的应用，其主要是将海量的数据通过一定的方法进行分类汇总，并根据不同类别数据之间所存在的关系建立数学模型。
此外，本系统还融合了在线监测和智能巡查等先进功能，对前端设备配置和终端设备传输方式进行了全面集成，从而实现了对变电站进行全景动态监测、全面智能感知和全方位实时监控的目标。
１ 监测和巡视系统的组成为了满足新型数字化智能变电所对电力系统中主要设备和辅助设备信息化的需求，同时也满足对电力系统消防和安全防护的日益关注，本项目提出了一种数字化智能变电站监测和巡视系统。
该系统融合了一次设备在线监测、二次设备在线监控、火灾消防、安全防护、动环监测、智能锁控和智能巡视等多项技术，可应用于电力系统中。
该系统采用了分布式架构，将整个主站划分为多个区域并设置相应的子站，各区域内分别设有独立的主控室单元和终端采集单元，实现对主站场区的全覆盖。
变电站巡检机器人的研究与制作
变电站巡检机器人的研究与制作为了实现变电站巡检全覆盖。
本文设计了两款智能化、可控化、信息共享化的变电站智能巡检机器人，两款机器人可以实现自动遍历变电站、站内隧道、变电站内空气质量检测、变电站内画面拍摄、检测数据上传等功能。
综合变电站巡检机器人能满足“智慧城市”对于变电站内部环境及管线的检测要求。
弥补变电站监控系统只能定点监控的缺陷，实现移动式监控模式。
开发潜力大，具有很高的推广价值。
标签：智慧城市;变电站巡检;自动遍历隧道;移动式监控一、前言变电站采用人工定期巡检并结合变电站监控系统反馈的监控报警信息，进行日常管理及维护，然而，变电站一般具有设备多、距离长及环境恶劣等特点，人工巡检劳动强度大，效率低，且不利于巡检人员的身心健康。
此外，变电站监控系统只能做到定点监控，存在监控盲区。
本项目设计了变电站智能巡检机器人，相对于人工巡检，具有以下优势：第一，可以有效减轻传统的人工巡检的巡检人员负担。
工作人员利用机器人的网络互连功能实现数据的实时上传，通过远程控制机器人就能完成巡检工作，不仅工作量减少，而且远离恶劣环境有益于身心健康。
第二，变电站巡检机器人严格的标准化操作，既能准确、客观地反映系统运行状态，又能消除不可抗力因素导致的运维失误，同时永不疲倦地作业，极大提升了巡检质量和效率。
另外，作为移动式监控模式，还可以弥补综合变电站监控系统只能定点监控的缺陷，进一步提高了综合变电站的监控管理能力。
第三，变电站巡检机器人能取代原有的大量检测设备，同时只需聘用少量技术和管理人才，会减少人力资源成本、复杂的人员协调和沟通成本。
总之，变电站巡检机器人在变电站的应用，是一种新型智能化巡检模式。
二、设计方案我们设计了两款智能化、可控化、信息共享化的机器人，分别是Hound与Elfin，两款机器人根据变电站环境和尺寸可以实现自动遍历变电站、隧道、变电站内空气质量检测、变电站内画面拍摄、检测数据上传等功能。
与Elfin巡检机器人相比，Hound巡检机器人体积较大，但具有较强的稳定性，机器人对地下综合变电站信息的日常收集与汇编，将不同坐标位置的变电站情况整理上传，与Hound相比，Elfin巡检机器人体积小，灵活性较强，适合在地下综合变电站中狭小空间的巡检工作，当地下综合变电站中出现问题时，Elfin巡检机器人能够快速到达故障点巡检，可以实现变电站内空气质量检测、变电站内画面拍摄、彩色图像传输、温湿度和有害气体数据上传等功能。
基于机器视觉的智能巡检机器人设计
基于机器视觉的智能巡检机器人设计智能巡检机器人是利用机器视觉技术进行设计的一种自动化设备。
它能够代替人工进行巡检任务，通过搭载各种传感器和相机，实现对特定环境的监测和分析，并进行相应的处理和反馈。
本文将详细介绍基于机器视觉的智能巡检机器人的设计原理、功能特点和应用前景。
一、设计原理基于机器视觉的智能巡检机器人主要依靠计算机视觉技术来实现对环境的感知和理解。
其设计原理包括图像采集、图像处理、目标检测与跟踪、行为识别等几个关键环节。
首先，智能巡检机器人通过搭载高清相机或激光扫描仪等设备，对巡检区域进行图像或点云数据的采集。
采集到的数据经过处理和优化，进行图像降噪、图像增强、图像去畸变等操作，以提高图像的质量和准确度。
其次，机器人利用图像处理算法对采集到的图像进行分析和处理。
这包括特征提取、特征匹配、图像分割等操作，以获得图像中物体的位置、形状、颜色等特征信息。
然后，机器人通过目标检测与跟踪算法对图像中的目标进行实时检测和追踪。
这可以通过机器学习的方法，建立目标类别的模型，并对待检测的目标进行分类和定位。
同时，机器人可以通过跟踪算法，实现对目标在运动过程中的连续跟踪和定位。
最后，机器人通过行为识别算法对检测到的目标进行行为分析和判断。
例如，对工业设备进行故障检测，对人员的活动进行监测等。
同时，机器人还可以通过语音识别和语音合成技术，实现和人员进行交互和沟通。
二、功能特点基于机器视觉的智能巡检机器人具有以下功能特点：1. 自主导航能力：通过搭载导航传感器和地图构建算法，机器人可以在复杂的环境中进行自主导航，找到巡检路径并避开障碍物。
2. 高精度的目标检测与跟踪能力：机器人通过图像处理和机器学习算法，可以对图像中的目标进行高精度的检测和跟踪，识别出潜在的问题和隐患。
3. 快速故障诊断与预警能力：机器人可以对工业设备进行实时监测，通过图像处理和行为识别算法，识别出设备的异常行为或故障，并及时向相关人员发送预警信号。
变电站智能巡检机器人
变电站智能巡检变电站智能巡检1、引言1.1 目的本文档旨在提供关于变电站智能巡检的详细说明，包括的功能、技术规格以及使用方法等。
1.2 范围本文档适用于变电站智能巡检的设计、制造、部署和维护。
2、概述2.1 功能变电站智能巡检具备以下功能：- 根据设定的巡检路线自主导航，无需人工操作。
- 能够实时监测变电站设备的状态并进行诊断。
- 支持图像识别技术，能够识别设备的标识和异常情况。
- 可以进行设备温度和振动检测，及时发现故障。
- 能够实施远程操作，并对设备进行遥控维修。
- 支持与变电站自动化系统的对接，实现数据的信息共享。
2.2 技术规格的技术规格如下：- 外观尺寸：长 x 宽 x 高- 重量：- 最大巡检速度：- 巡检时间：- 巡检距离：- 巡检精度：- 通信方式：- 电源：- 摄像头像素：3、使用方法3.1 准备工作在使用变电站智能巡检之前，需要完成以下准备工作：- 确定巡检路线并进行相应的设定。
- 配置的巡检时间和频率。
- 进行的校准和测试，确保其正常运行。
- 确保的电源充足，以防止巡检中断。
3.2 巡检流程变电站智能巡检的巡检流程如下：1、启动并选择巡检模式。
2、自动导航至设定的巡检路线。
3、使用的图像识别功能，扫描设备的标识并记录相应的数据。
4、检测设备的温度和振动情况，记录异常情况并报警。
5、根据巡检结果，判断是否需要进行维修操作。
6、若需要维修操作，支持远程操作设备并进行维修。
7、巡检完成后，返回巡检起点并停止巡检。
4、附件本文档涉及以下附件：- 附件1：变电站智能巡检用户手册- 附件2：变电站智能巡检技术规格表- 附件3：变电站巡检路线图5、法律名词及注释5.1 法律名词- 变电站：指用于变换电压或电流的设施，用于变电、配电、传输和分配电能。
- 巡检：指定期进行设备的检查和评估，以确保其正常运行和安全。
5.2 注释- 自主导航：指能够通过自身的感知和决策能力，自主地选择路径并进行导航。
变电站巡视机器人
无线通信技术
数据传输
将采集的数据实时传输至后台 管理系统。
遥控操作
实现远程控制，方便操作人员 远程调整机器人。
网络覆盖
保证在变电站复杂环境下通信 稳定可靠。
安全加密
确保数据传输安全，防止信息 泄露。
04
CATALOGUE
变电站巡视机器人的应用场景与优势
应用场景
01
高压变电站
机器人可进入高电压、高磁场的 环境中，进行设备检查和数据采 集。
工作。
实现无人值守
随着技术的发展，变电站逐步实 现无人值守，巡视机器人是实现
这一目标的关键设备之一。
提高巡视精度
人工巡视容易受到主观因素和环 境因素的影响，巡视机器人可以 通过精确的传感器和算法，提高
巡视的精度和可靠性。
02
CATALOGUE
变电站巡视机器人的功能与特点
自主导航
自主导航
变电站巡视机器人应具备自主导航功能，能够按照预设路径进行巡 检，并具备自动避障和越障能力，确保在复杂环境中安全稳定地工 作。
数据传输
机器人应具备稳定可靠的数据传输能力，能够将采集到的数据实时传输至后台管理系统， 以便操作人员及时掌握设备的运行状态和变电站的运行情况。
数据处理与展示
机器人应具备数据处理与展示功能，能够对采集到的数据进行处理、分析和可视化展示， 以便操作人员更加直观地了解设备的运行状态和变电站的运行情况。
03
提高工作效率
降低劳动强度
人工巡视需要耗费大量人力和时间， 巡视机器人可以减轻工作人员的劳动 强度，降低工作负担。
传统的人工巡视方式效率低下，巡视 机器人可以快速、准确地完成巡视任 务，提高工作效率。
机器人巡视的必要性
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变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究
摘要 随着社会科技和电力改革的不断进步，变电站对电气设备的保护措施
也越来越重视。变电站的巡检模式逐渐从人工转为智能。变电站智能巡检机器人
可实现全天24小时对无人或者少人值守的变电站进行电气设备定期巡检，可以
及时发现电气设备的异常情况，并且第一时间对故障进行处理。本文主要围绕变
电站智能巡检机器人视觉导航的基本理论、技术和变电站智能巡检机器人视觉导
航功能可实现的内容进行分析探讨。
关键词 变电站巡视；智能巡检机器人；视觉导航方法
前言
变电站是电力系统中传输电能、变换电压的重要部分。变电站在电力系统中
占有很重要的地位。变电站智能巡检机器人在变电站电气设备巡检中的运用可以
有效保证电力系统的正常运行和安全生产工作。智能巡检机器人视觉巡航系统可
以实现远程遥控和自主控制，利用各种传感器对变电站内电气设备的周围环境进
行分析，有效完成电力系统中变电站电气设备的巡检工作。
1 变电站智能巡检机器人视觉导航技术
伴随着电力科技的不断进步，变电站的巡检工作也向智能化转变。变电站智
能巡检机器人的使用就是变电站智能化的重要体现。智能巡检机器人系统携带红
外热像仪、可见光CCD、拾音器等巡检设备。实现对变电站内电气设备的视觉
导航巡检功能。在对智能巡检机器人使用前，应预先对变电站路面进行引导线铺
设，进而实现对智能巡检机器人沿线运动的控制。对变电站内的具体环境情况对
智能巡检机器人视觉导航技术进行图像采集、运动、停止等操作。为了更好地运
用变电站智能巡检机器人视觉导航方法，变电站内路面铺设应满足机器人行走方
向一致，引线颜色易于智能机器人识别。
智能巡检机器人视觉导航技术利用循迹摄像机对图像的采集，利用三基色通
道效果合成对视觉系统感知彩色特性的图像进行算法处理。智能巡检机器人循迹
摄像机视窗内的引导轨迹线方式多样。从而全面的对智能巡检机器人的图像进行
信息处理，大大减少了图像处理的实际时间，从而提高了智能巡检机器人系统的
运输速度。智能巡检机器人视觉导航技术是先确定最好的拍摄位置，将存储设备
放入机器人的存储设备中，智能巡检机器人到该预定位置时，进行信息的读取，
通过预先设定的系统，自行控制摄像机的视角进行图像采集。
2 变电站智能巡检机器人视觉导航基本理论
伴随着计算机视觉理论、图像处理等相关的现代科学技术的发展。变电站智
能巡检机器人视觉导航技术也有了很大的提高。智能巡航机器人视觉导航技术一
般是利用視觉传感器来获取周围景物，进而形成二维的图像。通过图像的科学合
理算法得出相关信息，从而对智能巡航机器人进行动作引导[1]。以下是对智能
巡航机器人视觉导航中涉及的计算机视觉理论、数字图像处理理论等理论进行介
绍。
首先，从智能循环机器人视觉导航中涉及的计算机视觉理论进行分析。人类
是通过眼睛和大脑神经系统协作完成视觉信息的处理。机器视觉是通过利用专用
摄像机和计算机的处理功能，代替人类的大脑和眼睛，进行目标识别、跟踪、测
量，利用计算机处理器对图像进行合成处理，然后传送给仪器检测的图像。机器
视觉正常是由视觉传感器、高速图像采集系统、专用图像处理系统等以计算机为
中心的模块组成。
其次，从智能循环机器人视觉导航中涉及的数字图像处理理论进行分析。数
字图像需要利用摄像机成像将三维信息转为二维信息。将二维图像信息转为数字
信号进行处理。在智能巡检机器人进行视觉巡航技术时，可以得到最直接的数据
就是巡检过程中的图像。智能巡检机器人视觉导航技术采集图像的特征提取是将
图像上的多个像素点进行连接，进而实现图像边缘等基本特征采集过程[2]。图
像边缘一般是指图像中灰度值变化的像素结合，是边缘区域的结束，也是其他区
域的开始，要想合理的对数字图像处理，将摄像机拍摄的图像和标准图像进行匹
配，就需要在两幅图像中找到对应的点。
3 变电站智能巡检机器人视觉导航方法可实现的内容
3.1 通过图像采集分析功能，实现无人室外电气设备巡检
智能巡检机器人视觉导航技术可在一定程度上代替人工巡视。变电站内的智
能巡检机器人的定期巡检任务，是通过利用智能巡检机器人的机器视觉进行有规
律自主的巡视检查。进而提高变电站巡检工作的工作效率，加大变电站工作的智
能化和自动化程度。智能巡检机器人搭载红外热像仪、拾音器等检测设备，对无
人看守的变电站或者少人看守的变电站进行智能巡检。包括对电气设备外观检
查、锈蚀物、异物悬挂等[3]。如发现异常情况，则可记录断路器、开关等的现
场实际位置，自动对表数进行读取并记录位置。进而进行预先设置的故障处理。
红外热像仪对红外图像采集，可以代替人工进行电气设备进行热缺陷的检查。进
而实现电气设备本体和红外测温的温度检测情况。
3.2通过无线传输功能，将智能处理的信号传输给变电站监控管理中心
变电站智能巡检机器视觉导航的无线传输功能是指对智能巡检机器人采集
视频信息、声音信息等信号，然后通过计算机系统进行智能预处理。将处理结果
的报警信号实时的传输给变电站监控管理中心，与此同时，只能巡航机器人也要
接受监控管理中心的控制指令，形成智能机器人无线传输功能通信功能的良好对
接。
3.3 值班人员可在监控管理中心，对巡检机器人定位、伺服功能进行后台控
制
智能巡检机器人视觉导航的功能可以安装预习设置的轨道进行行走，实现转
弯停止等动作。并且可以接受监控管理中心值班人员的指令，调节云台电机、红
外热像仪的旋转角度。巡检机器人可以通过自身运动的控制，实现既定顺序电气
设备的巡视。值班人员可以通过监控管理中心对智能巡检机器人进行本地或者远
程的遥控。
4 总结
总之，变电站智能巡检机器人视觉导航方法对于变电站的智能巡检是很重要
的，通过智能巡检机器人视觉导航功能实现巡检工作的高效性和准确性，更好的
实现变电站的安全运行。
参考文献
[1] 张伟，龚娇龙，张惠芳，张春晖，王朋.基于视觉导航的变电站智能巡检
机器人的研究[J].陕西电力，2015，43（06）：63-66+74.
[2] 赵坤.变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究[D].华北电力大学，2014.