[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的變電站巡檢機(jī)器人的多儀表讀數(shù)識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310011025.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103927507A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房樺;李紅玉;李健;楊國(guó)慶;韓磊;付崇光;沈照建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東魯能智能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/64;G06K9/60
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的變電站巡檢機(jī)器人的多儀表讀數(shù)識(shí)別方法。

背景技術(shù)

變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人是基于自主導(dǎo)航、精確定位、自動(dòng)充電的室外全天候移動(dòng)平臺(tái)，集成可見(jiàn)光、紅外、聲音等傳感器；基于磁軌跡和路面特殊布置的RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人的最優(yōu)路徑規(guī)劃和雙向行走，將被檢測(cè)設(shè)備的視頻、聲音和紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控室；巡檢后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)，結(jié)合設(shè)備圖像紅外專家?guī)欤瑢?shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備熱缺陷、分合狀態(tài)、外觀異常的判別，以及儀表讀數(shù)、油位計(jì)位置的識(shí)別；并配合智能變電站順控操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)校核[魯守銀，錢慶林，張斌，等。變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人的研制[J]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（13）：94–98]。

電力系統(tǒng)的變電站有許多設(shè)備配置了指針儀表，如：氣壓表，溫度表，油溫表，避雷器表等。這種指針式儀表因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、操作容易、低成本低故障率等優(yōu)點(diǎn)，由此被廣泛應(yīng)用。在變電站中這種儀表每天都需要記錄大量的數(shù)據(jù)。目前國(guó)內(nèi)記錄儀表數(shù)據(jù)主要靠人眼觀測(cè)，精度低、可靠性差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著智能變電站的試點(diǎn)建設(shè)與巡檢機(jī)器人的發(fā)展及推廣使用[周立輝，張永生，孫勇，等。智能變電站巡檢機(jī)器人研制及應(yīng)用[J]。電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（19）：85–88]，儀表數(shù)據(jù)的記錄工作已經(jīng)向自動(dòng)化操作方向改進(jìn)，但仍需運(yùn)行人員參與核實(shí)確認(rèn)機(jī)器人采集的儀表狀態(tài)圖像。這種模式雖然減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了操作時(shí)間，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的主觀判斷依賴較大，受現(xiàn)場(chǎng)人員知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等條件約束，容易出現(xiàn)誤判，影響變電站無(wú)人值守等集約化運(yùn)行管理模式的推進(jìn)。因此，研發(fā)一種適用于巡檢機(jī)器人的快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠的指針式儀表的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)具有非常重要的意義。

變電站的儀表多數(shù)安置在室外，所以巡檢機(jī)器人采集的儀表圖像通常受到環(huán)境的影響，諸如晝夜及天氣陰晴引起的光照強(qiáng)度的變化，雨雪霧天造成的儀表表盤(pán)的模糊，以及變電站中多樣的設(shè)備造成采集的儀表圖像中呈現(xiàn)復(fù)雜的背景，種種這些不利的條件，都會(huì)直接影響到儀表狀態(tài)識(shí)別的結(jié)果。

依照現(xiàn)有的指針儀表指針自動(dòng)讀數(shù)的識(shí)別算法，首先利用儀表表盤(pán)的形狀特征，通過(guò)模板匹配或橢圓擬合確定儀表表盤(pán)在圖像中的基本位置及區(qū)域范圍。在[蔡文超，于騫，王宏，等。基于快速Hough變換的圓形儀表的檢測(cè)與讀取[C]。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)第10屆全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)。2003，617–622]中提到通過(guò)邊緣檢測(cè)的對(duì)比研究，提出一種梯度算子與形態(tài)學(xué)運(yùn)算相結(jié)合的邊緣提取方法，利用快速Hough變換提取圓或橢圓的儀表表盤(pán)，雖然其算法具備一定實(shí)時(shí)性和魯棒性，但并不適用于巡檢機(jī)器人采集到的變電站儀表圖像。這是由于在變電站設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在機(jī)器人采集到的圖像中，背景紊亂，并不僅僅包含儀表區(qū)域，還同時(shí)囊括了其它設(shè)備，之中不乏包含近似圓形的部件，在使用橢圓檢測(cè)的算法時(shí)，極易出現(xiàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)結(jié)果。在[戴亞文，王三武，王曉良。基于灰度信息的多特征模板匹配法[J]。電測(cè)與儀表。2004，4（41）:56–58]中提到通過(guò)儀表表盤(pán)的模板圖像在輸入圖像中匹配相似區(qū)域，從而提取出儀表表盤(pán)，這一算法的優(yōu)點(diǎn)是比Hough變換節(jié)省計(jì)算時(shí)間，并且利用表盤(pán)內(nèi)部的固有特征可以提高匹配的準(zhǔn)確性。但這一算法也不適合用于變電站巡檢機(jī)器人，因?yàn)樽冸娬局蟹植贾喾N儀表設(shè)備，每種儀表都具有獨(dú)特的外形，而為了提高機(jī)器人的工作效率，在每一次巡檢任務(wù)中，在規(guī)劃的行進(jìn)路線上機(jī)器人將會(huì)拍攝途經(jīng)的所有儀表設(shè)備，在儀表識(shí)別的過(guò)程中如果用單一的模板圖像并不適用于多樣的儀表圖像。