一种用于寒地变电站的机器人巡检系统及巡检方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于变电站的机器人巡检领域。
【背景技术】
[0002] 目前，我国电力系统变电站的主要巡检方式为人工巡检，需要运行维护人员按照 固定路线巡检，并采集大量的运行数据。运种单调的工作方式导致工作人员劳动强度大，并 且由于工作时间长等因素难免会产生效率低下、检测质量差异大等问题。
[0003]采用机器人对变电站室外高压设备进行巡检可有效解决上述问题。巡检机器人在 变电站工作时，需沿着固定的路径进行巡检作业，要求机器人具有准确的定位和导航能力。 此外，机器人携带检测设备，能够对电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象进行检 测。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有变电站进行人工巡检的方式效率低、检测质量差的问题， 本发明提供了一种用于寒地变电站的机器人巡检系统及巡检方法。
[0005] -种用于寒地变电站的机器人巡检系统，它包括主控制系统、运动控制系统、传感 检测系统、无线通信系统和故障报警系统；
[0006]主控制系统，用于对巡检机器人进行任务调度，还用于接收环境感知信号、方位数 据、溫度数据、环境图像和指针仪表图像，根据环境感知信号和方位数据发出运动控制信 号，根据采集的溫度数据与设定的溫度阔值进行比较，当采集的溫度数据超出设定的溫度 阔值时，发出报警控制信号，根据接收的环境图像与故障类型模型库内图像进行匹配，当匹 配成功时，发出报警控制信号，根据接收的指针仪表图像读取变电站仪表数据；
[0007]运动控制系统，根据接收的运动控制信号对巡检机器人的两个直流伺服电机进行 驱动；
[000引传感检测系统，用于将采集的环境感知信号、方位数据、溫度数据、环境图像和指 针仪表图像发送出去，
[0009]无线通信系统，用于将巡检机器人状态信息、变电站仪表数据和采集的环境感知 信号、方位数据、溫度数据、环境图像发送至地面监控站，并能接收地面监控站的指令信息；
[0010] 故障报警系统，用于接收报警控制信号，并根据报警控制信号进行声光报警。
[0011] 所述的根据接收的指针仪表图像读取变电站仪表数据的具体过程为：
[0012] 首先，对指针仪表图像进行预处理，预处理的过程为，通过中值滤波、图像增强的 方式去除指针仪表图像中的干扰噪声，获得表盘信息；
[0013] 其次，对获得的表盘信息进行化U曲变换，获得指针直线；
[0014]最后，采用重屯、法提取指针直线中的刻度重屯、，并对刻度重屯、点进行最小二乘圆 拟合已经提取的表盘信息中的刻度盘中屯、，利用指针的偏转角度计算出仪表读数。
[0015]所述的运动控制系统包括伺服运动控制卡、两个伺服驱动器；
[0016] 伺服运动控制卡，用于根据运动控制信号发出伺服驱动信号；
[0017] 伺服驱动器，用于接收伺服驱动信号，还用对巡检机器人的一个直流伺服电机进 行驱动。
[0018] 所述的传感检测系统包括采集模块、12个超声波传感器、差分GPS、电子罗盘、红外 热像仪、带云台的摄像机和激光传感器；
[0019] 采集模块，用于将接收的环境感知信号通过串口发送出去；
[0020] 12个超声波传感器，用于感知环境中各个方向的障碍物，并发送环境感知信号； [0021 ]差分GPS，用于对巡检机器人进行定位及导航，并发送方位数据；
[0022] 电子罗盘，用于确定巡检机器人的航向，并发送方位数据；
[0023] 红外热像仪，用于将采集的环境溫度信号发送出去；
[0024] 带云台的摄像机，用于将采集的环境图像和指针仪表图像发送出去；
[0025] 激光传感器，用于感知二维平面的物体分布，并发送环境感知信号。
[0026] 所述的无线通信系统包括无线数据发射器和无线图传发射器；
[0027] 无线数据发射器，用于将接收的变电站仪表数据和采集的环境感知信号、方位数 据、溫度数据通过无线数传接收器发送至地面监控站；
[0028] 无线图传发射器，用于将接收的环境图像和指针仪表图像通过无线图传接收器发 送至地面监控站。
[0029] -种用于寒地变电站的机器人巡检系统，它还包括电源系统，用于给主控制系统、 运动控制系统、传感检测系统、无线通信系统和故障报警系统提供电能。
[0030] -种用于寒地变电站的机器人巡检方法，该方法包括如下步骤：
[0031] 用于对巡检机器人进行任务调度，还用于接收环境感知信号、方位数据、溫度数 据、环境图像和指针仪表图像，根据环境感知信号和方位数据发出运动控制信号，根据采集 的溫度数据与设定的溫度阔值进行比较，当采集的溫度数据超出设定的溫度阔值时，发出 报警控制信号，根据接收的环境图像与故障类型模型库内图像进行匹配，当匹配成功时，发 出报警控制信号，根据接收的指针仪表图像读取变电站仪表数据的步骤；
[0032] 根据接收的运动控制信号对巡检机器人的两个直流伺服电机进行驱动的步骤；
[0033] 用于将采集的环境感知信号、方位数据、溫度数据、环境图像和指针仪表图像发送 出去的步骤，
[0034] 用于将巡检机器人状态信息、变电站仪表数据和采集的环境感知信号、方位数据、 溫度数据、环境图像发送至地面监控站，并能接收地面监控站的指令信息的步骤；
[0035] 用于接收报警控制信号，并根据报警控制信号进行声光报警的步骤。
[0036] -种用于寒地变电站的机器人巡检方法，所述的根据接收的指针仪表图像读取变 电站仪表数据的具体包括如下步骤：
[0037] 首先，对指针仪表图像进行预处理，预处理的过程为，通过中值滤波、图像增强的 方式去除指针仪表图像中的干扰噪声，获得表盘信息的步骤；
[0038] 其次，对获得的表盘信息进行化U曲变换，获得指针直线的步骤；
[0039] 最后，采用重屯、法提取指针直线中的刻度重屯、，并对刻度重屯、点进行最小二乘圆 拟合已经提取的表盘信息中的刻度盘中屯、，利用指针的偏转角度计算出仪表读数的步骤。
[0040] 所述的根据接收的运动控制信号对巡检机器人的两个直流伺服电机进行驱动的 步骤具体如下：
[0041 ]用于根据运动控制信号发出伺服驱动信号的步骤；
[0042] 用于接收伺服驱动信号，还用对巡检机器人的一个直流伺服电机进行驱动的步 骤。
[0043] 所述的用于将采集的环境感知信号、方位数据、溫度数据、环境图像和指针仪表图 像发送出去的步骤具体如下：
[0044] 用于将接收的环境感知信号通过串口发送出去的步骤；
[0045] 用于感知环境中各个方向的障碍物，并发送环境感知信号的步骤；
[0046] 用于对巡检机器人进行定位及导航，并发送方位数据的步骤；
[0047]用于确定巡检机器人的航向，并发送方位数据的步骤；
[0048] 用于将采集的环境溫度信号发送出去的步骤；
[0049] 用于将采集的环境图像和指针仪表图像发送出去的步骤；
[0050] 用于感知二维平面的物体分布，并发送环境感知信号的步骤。
[0051] 定位导航技术：
[0052]为实现机器人按照变电站的指定路线自主进行巡检作业，需要对机器人准确定位 和导航控制。采用差分GPS对机器人进行定位，其定位精度可