变电站智能巡检机器人视觉导航方法研究

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.