超高压输电线路智能巡检机器人的视觉监控系统研究

摘要

超高压输电线路智能巡检机器人是输电工程技术发展的重要内容.此类机器人系统可以在输电线路上实现监控状态下的自主行走与视觉监视,跨越杆塔等作业,可以在野外环境下的完成连续巡检作业.这种作业方式,将大大减轻输电维护人员的劳动强度与难度,提高巡检效率与质量,对输电工程的安全可靠运行具有重要意义.该论文介绍了在国家高技术计划支持下的超高压输电线路智能巡检机器人研制项目中视觉观测系统的研究工作.视觉观测与图像处理、识别的应用在不同自动化监控系统中得到了最快的发展.但用于超高压输电线路智能巡检是一个全新的领域.该文第一部分回颐了超高压输电线路运行与维护状况.带电巡检的两个主要的方式是人工和航测的方式,以及国内外对输电线路智能巡检研究及发展情况.第二部分介绍了模式识别的基本理论,包括图像预处理基本方法、统计模式的分层处理构成、分类原理、分类器设计与学习;还有处理分析的其他几种常用方法神经网络、句法模式识别及模糊系统的在模式识别应用的方法.第三部分论述了一种应用500kv超高压输电线路带电巡检智能巡检机器人的视觉监控系统的研制工作.如该系统的遥控/自主观察方式、视频图象采集/控制指令的无线传输模式,遥操作业监控方法,输电线与相关电气设备的图象监视与破损识别检测任务实现等.重点介绍了该巡检机器人系统的视觉监视与检测方法及应用技术.主要的内容包括:导线观测的视觉位置反馈(用于云台位置反馈控制)方法与实现技术;导线、绝缘子及其他电气设备的破损、错位、变质等图像处理与检测方法与实现技术;可疑故障点的图像和位置记录实现方法;杆塔跨越的视觉位置测量分析方法研究.具有此视觉监控系统的巡检机器人样机各项试验已完成,已初步具备输电线路的巡检功能.第四部分给出该样机系统的超高压环境试验和实际输电线路巡检的试验数据结果与分析.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1课题来源及研究意义

1.1.1带电输电线路检查的状况

1.2巡检机器人系统的技术现状和发展趋势

2图像处理、识别与机器视党

2.1概述

2.2数字图像及其性质

2.2.1图像函数

2.2.2数字图像性质

2.2.3图像分析的数据表示的层次

2.3图像预处理

2.3.1自适应邻域预处理

2.3.2直方图均衡化

2.3.3局部预处理

2.4分割

2.4.1阈值检测方法

2.4.2最优阈值化

2.4.3基于边缘的分割

2.4.4基于区域的分割

2.5基于对象形状的图象查询技术

2.5.1形状的表征及简单的描述

2.6物体识别

2.6.1知识表示

2.6.2统计模式识别

2.6.3其他模式识别的典型方法

3巡检机器人系统

3.1.1系统概述

3.1.2巡检机器人系统结构与功能

3.1.3视觉监视系统的设计要求

3.2视觉监视系统结构与功能

3.3导线的跟踪和破损检测

3.3.1导线的位置实时检测

3.3.2导线跟踪

3.3.3导线的破损检测

3.4跨越杆塔和视觉定位

3.4.1基于障碍形状的图象查询技术的应用研究

3.4.2跨越杆塔的视觉位置测量

4系统样机试验与结果

4.1电磁兼容设计

4.2视觉观测现场试验

结论

参考文献

在学研究成果

致谢