用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，包括紅外線攝像機(jī)、高清攝像機(jī)、圖像處理器和MSP430系列單片機(jī)，紅外線攝像機(jī)用于采集帶有溫度信息的紅外圖像，檢測(cè)紅外圖像中電力儀表區(qū)域的器件溫度，高清攝像機(jī)用于采集電力儀表圖像，圖像處理器對(duì)電力儀表圖像進(jìn)行圖像處理，MSP430系列單片機(jī)與紅外線攝像機(jī)和圖像處理器分別連接，基于器件溫度確定電力儀表是否過(guò)熱，并基于圖像處理結(jié)果確定電力儀表的儀表讀數(shù)。通過(guò)本發(fā)明，能夠檢測(cè)出電力儀表是否過(guò)熱，并在過(guò)熱時(shí)及時(shí)報(bào)警，同時(shí)還能夠檢測(cè)出電力儀表的類(lèi)型，以基于電力儀表類(lèi)型對(duì)應(yīng)的參數(shù)識(shí)別算法自適應(yīng)地讀出電力儀表參數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]電力儀表為電力參數(shù)測(cè)量、電能質(zhì)量監(jiān)視和分析、電氣設(shè)備控制提供解決方案的電力測(cè)量及控制設(shè)備。電力儀表作為一種先進(jìn)的智能化、數(shù)字化的電網(wǎng)前端采集元件，已廣泛用于各種控制系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、智能建筑、智能配電柜。開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備中。電力儀表是對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)營(yíng)進(jìn)行監(jiān)控的重要設(shè)備，在諸如變電所的重要電力場(chǎng)所，往往存在各種類(lèi)型的電力儀表，例如電量測(cè)量?jī)x表、電能統(tǒng)計(jì)儀表、電能質(zhì)量分析儀表、負(fù)荷監(jiān)視儀表、越限報(bào)警儀表等，分別用于提供各種電力參數(shù)以供管理者使用和參考。
[0003]雖然目前的電力場(chǎng)所內(nèi)的電力儀表已經(jīng)可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的方式，從后臺(tái)監(jiān)控室直接獲取讀數(shù)與工作狀態(tài)，但是，電力場(chǎng)所內(nèi)仍然存在大量無(wú)法適用于聯(lián)網(wǎng)方式的電力儀表，例如油位計(jì)等，需要人員定期進(jìn)行巡視，排除由于設(shè)備缺陷造成的安全隱患。但是由于電力場(chǎng)所往往存在高壓電，對(duì)人員人身安全造成威脅，因此，電力管理部門(mén)更愿意采用機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)巡檢的目的。
[0004]然而，由于電力儀表的類(lèi)型不同，以及電力儀表的廠商不同，導(dǎo)致電力儀表的外形不同，包括指針式的電力儀表、數(shù)字式的電力儀表、液位顯示的電力儀表等，不同的電力儀表，制作模板不同，顯示模式也不相同。在豐富電力儀表外形的同時(shí)，也給機(jī)器人識(shí)別讀數(shù)造成困難，現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器人一般按照固定模板去識(shí)別讀數(shù)，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)存在各種模板的電力儀表的情況，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法智能化操縱機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)電力儀表，并提供目標(biāo)電力儀表的溫度過(guò)熱報(bào)警信息。
[0005]因此，需要一種新的用于巡檢電力儀表的機(jī)器人，能夠在遠(yuǎn)端控制平臺(tái)僅僅輸入一個(gè)目標(biāo)電力儀表位置的情況下，即能自動(dòng)到達(dá)目標(biāo)電力儀表前，對(duì)各種模板的目標(biāo)電力儀表識(shí)別讀數(shù)和進(jìn)行過(guò)熱報(bào)警，提高機(jī)器人系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，增加紅外線攝像機(jī)用于采集帶有溫度信息的紅外圖像，以判斷目標(biāo)儀表是否過(guò)熱，增加高清攝像機(jī)和圖像處理器進(jìn)行目標(biāo)模板識(shí)別和基于目標(biāo)模板的參數(shù)讀取，并利用兼容性強(qiáng)的無(wú)線通信接口、主控制器和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備的協(xié)作，自動(dòng)控制機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)儀表前，完成機(jī)器人的自動(dòng)參數(shù)讀取，并將讀取的參數(shù)和狀態(tài)通過(guò)無(wú)線通信接口進(jìn)行發(fā)送，為遠(yuǎn)端控制平臺(tái)提供重要參考數(shù)據(jù)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，所述智能機(jī)器人包括紅外線攝像機(jī)、高清攝像機(jī)、圖像處理器和MSP430系列單片機(jī)，所述紅外線攝像機(jī)用于采集帶有溫度信息的紅外圖像，檢測(cè)紅外圖像中電力儀表區(qū)域的器件溫度，所述高清攝像機(jī)用于采集電力儀表圖像，所述圖像處理器對(duì)所述電力儀表圖像進(jìn)行圖像處理，所述MSP430系列單片機(jī)與所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器分別連接，基于所述器件溫度確定電力儀表是否過(guò)熱，并基于圖像處理結(jié)果確定電力儀表的儀表讀數(shù)，所述MSP430系列單片機(jī)是德州儀器(TI)公司的一個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)。
[0008]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述智能機(jī)器人還包括機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備，位于所述智能機(jī)器人的底盤(pán)上，用于在所述MSP430系列單片機(jī)的控制下，驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，所述前進(jìn)目標(biāo)為各個(gè)不同的電力儀表，所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、減速器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，所述兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪為所述智能機(jī)器人的兩個(gè)后輪；無(wú)線通信接口，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端上，用于接收遠(yuǎn)端控制平臺(tái)發(fā)送的控制指令，所述控制指令中包括了智能機(jī)器人的前進(jìn)目標(biāo)的位置，所述前進(jìn)目標(biāo)的位置為電力儀表距離所述智能機(jī)器人出發(fā)點(diǎn)的相對(duì)距離，所述無(wú)線通信接口還將電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)、電力儀表溫度正常信號(hào)、匹配成功的電力儀表類(lèi)型和電力儀表參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)；存儲(chǔ)器，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，保存了電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)，所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)以電力儀表類(lèi)型為索引，對(duì)應(yīng)保存了每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板和參數(shù)識(shí)別算法，所述存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)了設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值，所述設(shè)備上限灰度閾值和所述設(shè)備下限灰度閾值用于將圖像中的電力儀表和背景分離；所述高清攝像機(jī)和所述紅外線攝像機(jī)都位于所述智能機(jī)器人的前端上，并都設(shè)有防爆外殼；所述圖像處理器位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，包括了圖像劃分單元、模板匹配單元和參數(shù)識(shí)別單元，所述圖像劃分單元與所述高清攝像機(jī)和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述電力儀表圖像中灰度值在設(shè)備上限灰度閾值和設(shè)備下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成設(shè)備子圖像，所述模板匹配單元與所述圖像劃分單元和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述設(shè)備子圖像與所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板逐一匹配，尋找匹配成功的電力儀表類(lèi)型，所述參數(shù)識(shí)別單元與所述圖像劃分單元、所述模板匹配單元和所述存儲(chǔ)器分別連接，基于匹配成功的電力儀表類(lèi)型，在所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找與匹配成功的電力儀表類(lèi)型對(duì)應(yīng)的參數(shù)識(shí)別算法，并基于尋找到的參數(shù)識(shí)別算法對(duì)所述設(shè)備子圖像中電力儀表讀數(shù)進(jìn)行識(shí)別，以輸出電力儀表參數(shù)；所述MSP430系列單片機(jī)位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，與所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備、所述無(wú)線通信接口、所述存儲(chǔ)器、所述高清攝像機(jī)、所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器分別連接，解析所述無(wú)線通信接口接收到的控制指令以獲得所述前進(jìn)目標(biāo)的位置，基于所述前進(jìn)目標(biāo)的位置控制所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，在所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備反饋已驅(qū)動(dòng)與所述前進(jìn)目標(biāo)的位置對(duì)應(yīng)的相對(duì)距離后，啟動(dòng)所述高清攝像機(jī)、所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器，進(jìn)入電力儀表監(jiān)控模式；其中，在所述電力儀表監(jiān)控模式中，所述MSP430系列單片機(jī)在所述器件溫度大于等于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)，所述MSP430系列單片機(jī)在所述器件溫度小于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表溫度正常信號(hào)；同時(shí)所述MSP430系列單片機(jī)輸出所述匹配成功的電力儀表類(lèi)型和所述電力儀表參數(shù)；所述無(wú)線通信接口集成了 GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口，所述無(wú)線通信接口采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片，該FPGA芯片為ALTERA公司的EP2C5Q208C8N。
[0009]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述無(wú)線通信接口和所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信鏈路進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，通信的數(shù)據(jù)都為IP協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)包。
[0010]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述高清攝像設(shè)備所采集的電力儀表圖像的分辨率為1280X720。
[0011]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述減速器集成在所述直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)上。
[0012]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述智能機(jī)器人還包括:兩個(gè)前輪，所述兩個(gè)前輪為兩個(gè)萬(wàn)向輪。
[0013]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述智能機(jī)器人還包括:用戶(hù)輸入設(shè)備，與所述存儲(chǔ)器連接，用于在用戶(hù)的控制下，向存儲(chǔ)器輸入設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值。
[0014]更具體地，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述用戶(hù)輸入設(shè)備為鍵盤(pán)或觸摸屏。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0017]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人的圖像處理器的結(jié)構(gòu)方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。他既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。他的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作，例如電力場(chǎng)所。
[0020]機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。
[0021]執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即機(jī)器人本體，其臂部一般采用空間開(kāi)鏈連桿機(jī)構(gòu)，其中的運(yùn)動(dòng)副(轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副)常稱(chēng)為關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)個(gè)數(shù)通常即為機(jī)器人的自由度數(shù)。驅(qū)動(dòng)裝置，是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。檢測(cè)裝置，是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。
[0022]控制系統(tǒng)，一種是集中式控制，即機(jī)器人的全部控制由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)完成，另一種是分散(級(jí))式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的不同，機(jī)器人的控制方式又可分為點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制和力(力矩)控制。
[0023]本發(fā)明的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，能夠準(zhǔn)確地控制所述機(jī)器人達(dá)到目標(biāo)電力儀表前，根據(jù)紅外線攝像機(jī)的檢測(cè)結(jié)果判定目標(biāo)電力儀表的表面溫度，通過(guò)高清攝像機(jī)和圖像處理器自動(dòng)讀取各種不同模板制作而成的電力儀表參數(shù)，減少遠(yuǎn)端控制平臺(tái)的控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，提高整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的智能化程度。
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方框圖，所述智能機(jī)器人包括紅外線攝像機(jī)1、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2、高清攝像機(jī)4、圖像處理器5和MSP430系列單片機(jī)3，所述紅外線攝像機(jī)I用于采集帶有溫度信息的紅外圖像，檢測(cè)紅外圖像中電力儀表區(qū)域的器件溫度，所述高清攝像機(jī)4用于采集電力儀表圖像，所述圖像處理器5對(duì)所述電力儀表圖像進(jìn)行圖像處理，所述MSP430系列單片機(jī)3與所述紅外線攝像機(jī)1、所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2、所述高清攝像機(jī)4和所述圖像處理器5分別連接，基于所述器件溫度確定電力儀表是否過(guò)熱，并基于圖像處理結(jié)果確定電力儀表的儀表讀數(shù)，所述MSP430系列單片機(jī)3是德州儀器(TI)公司的一個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)。
[0025]接著，對(duì)本發(fā)明的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人進(jìn)行更具體的說(shuō)明。
[0026]所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2位于所述智能機(jī)器人的底盤(pán)上，用于在所述MSP430系列單片機(jī)3的控制下，驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，所述前進(jìn)目標(biāo)為各個(gè)不同的電力儀表，所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2包括直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、減速器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，所述兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪為所述智能機(jī)器人的兩個(gè)后輪。
[0027]在所述智能機(jī)器人還包括，無(wú)線通信接口，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端上，用于接收遠(yuǎn)端控制平臺(tái)發(fā)送的控制指令，所述控制指令中包括了智能機(jī)器人的前進(jìn)目標(biāo)的位置，所述前進(jìn)目標(biāo)的位置為電力儀表距離所述智能機(jī)器人出發(fā)點(diǎn)的相對(duì)距離，所述無(wú)線通信接口還將電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)、電力儀表溫度正常信號(hào)、匹配成功的電力儀表類(lèi)型和電力儀表參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)。
[0028]在所述智能機(jī)器人還包括，存儲(chǔ)器，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，保存了電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)，所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)以電力儀表類(lèi)型為索引，對(duì)應(yīng)保存了每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板和參數(shù)識(shí)別算法，所述存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)了設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值，所述設(shè)備上限灰度閾值和所述設(shè)備下限灰度閾值用于將圖像中的電力儀表和背景分離。
[0029]所述高清攝像機(jī)4和所述紅外線攝像機(jī)I都位于所述智能機(jī)器人的前端上，并都設(shè)有防爆外殼。
[0030]參照?qǐng)D2，所述圖像處理器5位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，包括了圖像劃分單元51、模板匹配單元52和參數(shù)識(shí)別單元53，所述圖像劃分單元51與所述高清攝像機(jī)4和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述電力儀表圖像中灰度值在設(shè)備上限灰度閾值和設(shè)備下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成設(shè)備子圖像，所述模板匹配單元52與所述圖像劃分單元51和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述設(shè)備子圖像與所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板逐一匹配，尋找匹配成功的電力儀表類(lèi)型，所述參數(shù)識(shí)別單元53與所述圖像劃分單元51、所述模板匹配單元52和所述存儲(chǔ)器分別連接，基于匹配成功的電力儀表類(lèi)型，在所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找與匹配成功的電力儀表類(lèi)型對(duì)應(yīng)的參數(shù)識(shí)別算法，并基于尋找到的參數(shù)識(shí)別算法對(duì)所述設(shè)備子圖像中電力儀表讀數(shù)進(jìn)行識(shí)別，以輸出電力儀表參數(shù)。
[0031]所述MSP430系列單片機(jī)3位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，與所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2、所述無(wú)線通信接口、所述存儲(chǔ)器、所述高清攝像機(jī)4、所述紅外線攝像機(jī)I和所述圖像處理器5分別連接，解析所述無(wú)線通信接口接收到的控制指令以獲得所述前進(jìn)目標(biāo)的位置，基于所述前進(jìn)目標(biāo)的位置控制所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，在所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備2反饋已驅(qū)動(dòng)與所述前進(jìn)目標(biāo)的位置對(duì)應(yīng)的相對(duì)距離后，啟動(dòng)所述高清攝像機(jī)4、所述紅外線攝像機(jī)I和所述圖像處理器5，進(jìn)入電力儀表監(jiān)控模式。
[0032]其中，在所述電力儀表監(jiān)控模式中，所述MSP430系列單片機(jī)3在所述器件溫度大于等于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)，所述MSP430系列單片機(jī)3在所述器件溫度小于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表溫度正常信號(hào)；同時(shí)所述MSP430系列單片機(jī)3輸出所述匹配成功的電力儀表類(lèi)型和所述電力儀表參數(shù)。
[0033]所述無(wú)線通信接口集成了 GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口，所述無(wú)線通信接口采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片，該FPGA芯片為ALTERA公司的EP2C5Q208C8N。
[0034]其中，在所述用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人中，所述無(wú)線通信接口和所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信鏈路進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，通信的數(shù)據(jù)都為IP協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)包，所述高清攝像設(shè)備4所采集的電力儀表圖像的分辨率為1280 X 720，可以將所述減速器集成在所述直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)上，所述智能機(jī)器人還可以包括兩個(gè)前輪，所述兩個(gè)前輪為兩個(gè)萬(wàn)向輪，所述智能機(jī)器人還可以包括用戶(hù)輸入設(shè)備，與所述存儲(chǔ)器連接，用于在用戶(hù)的控制下，向存儲(chǔ)器輸入設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值，以及所述用戶(hù)輸入設(shè)備可選用為鍵盤(pán)或觸摸屏。
[0035]另外，電力場(chǎng)所使用的電力儀表具有精確的電力參數(shù)測(cè)量、電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)視和分析、電能量統(tǒng)計(jì)、越限報(bào)警、最值記錄和事件順序記錄等功能。通過(guò)I/o模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制和報(bào)警輸出。電力儀表提供標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，并可選擇雙通訊網(wǎng)絡(luò)冗余，同時(shí)還提供電能脈沖輸出和4?20mA模擬量輸出等功能。
[0036]在電力儀表中，電力裝置應(yīng)用功能模塊化設(shè)計(jì)，用戶(hù)自定義的定值系統(tǒng)，可以驅(qū)動(dòng)模擬量和邏輯量定值報(bào)警。大屏幕的液晶顯示界面讓用戶(hù)輕松獲取電力參數(shù)。強(qiáng)大的功能配置給用戶(hù)構(gòu)建電力監(jiān)控、電能質(zhì)量監(jiān)視和分析解決方案提供靈活的選擇。智能電力儀表可作為儀表單獨(dú)使用，取代大量傳統(tǒng)的模擬儀表，亦可作為電力監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。
[0037]另外，萬(wàn)向輪就是所謂的活動(dòng)腳輪，他的結(jié)構(gòu)允許水平360度旋轉(zhuǎn)。腳輪是個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，包括活動(dòng)腳輪和固定腳輪。固定腳輪沒(méi)有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，不能水平轉(zhuǎn)動(dòng)只能垂直轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩種腳輪一般都是搭配用的，比如手推車(chē)的結(jié)構(gòu)是前邊兩個(gè)固定輪，后邊靠近推動(dòng)扶手的是兩個(gè)活動(dòng)萬(wàn)向輪。制造萬(wàn)向輪的材料有多種，最普遍的材料是:尼龍，聚氨酯，橡膠，鑄鐵等材料。廣泛應(yīng)用于礦山、機(jī)械設(shè)備、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工程裝修等各種領(lǐng)域。
[0038]采用本發(fā)明的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，針對(duì)現(xiàn)有用于電力場(chǎng)所巡檢的機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)到達(dá)目的電力儀表并無(wú)法對(duì)多種不同模板的電力儀表自動(dòng)識(shí)別讀數(shù)的技術(shù)問(wèn)題，采用基于圖像處理的識(shí)別技術(shù)，先識(shí)別出電力儀表的模板，在基于識(shí)別模板尋找相應(yīng)的參數(shù)讀取算法，從而自適應(yīng)地讀取所有電力儀表的當(dāng)前值，同時(shí)，兼容性強(qiáng)的無(wú)線通信接口、過(guò)熱檢測(cè)報(bào)警機(jī)制的啟用以及主控制器和無(wú)線通信接口之間的控制優(yōu)化，都極大地提高了機(jī)器人的自動(dòng)化程度，減少人為操作。
[0039]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于，所述智能機(jī)器人包括紅外線攝像機(jī)、高清攝像機(jī)、圖像處理器和MSP430系列單片機(jī)，所述紅外線攝像機(jī)用于采集帶有溫度信息的紅外圖像，檢測(cè)紅外圖像中電力儀表區(qū)域的器件溫度，所述高清攝像機(jī)用于采集電力儀表圖像，所述圖像處理器對(duì)所述電力儀表圖像進(jìn)行圖像處理，所述MSP430系列單片機(jī)與所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器分別連接，基于所述器件溫度確定電力儀表是否過(guò)熱，并基于圖像處理結(jié)果確定電力儀表的儀表讀數(shù)，所述MSP430系列單片機(jī)是德州儀器(TI)公司的一個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的單片機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于，所述智能機(jī)器人還包括: 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備，位于所述智能機(jī)器人的底盤(pán)上，用于在所述MSP430系列單片機(jī)的控制下，驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，所述前進(jìn)目標(biāo)為各個(gè)不同的電力儀表，所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、減速器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，所述兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪為所述智能機(jī)器人的兩個(gè)后輪； 無(wú)線通信接口，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端上，用于接收遠(yuǎn)端控制平臺(tái)發(fā)送的控制指令，所述控制指令中包括了智能機(jī)器人的前進(jìn)目標(biāo)的位置，所述前進(jìn)目標(biāo)的位置為電力儀表距離所述智能機(jī)器人出發(fā)點(diǎn)的相對(duì)距離，所述無(wú)線通信接口還將電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)、電力儀表溫度正常信號(hào)、匹配成功的電力儀表類(lèi)型和電力儀表參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)； 存儲(chǔ)器，位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，保存了電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)，所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)以電力儀表類(lèi)型為索引，對(duì)應(yīng)保存了每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板和參數(shù)識(shí)別算法，所述存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)了設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值，所述設(shè)備上限灰度閾值和所述設(shè)備下限灰度閾值用于將圖像中的電力儀表和背景分離； 所述高清攝像機(jī)和所述紅外線攝像機(jī)都位于所述智能機(jī)器人的前端上，并都設(shè)有防爆夕卜殼; 所述圖像處理器位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，包括了圖像劃分單元、模板匹配單元和參數(shù)識(shí)別單元，所述圖像劃分單元與所述高清攝像機(jī)和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述電力儀表圖像中灰度值在設(shè)備上限灰度閾值和設(shè)備下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成設(shè)備子圖像，所述模板匹配單元與所述圖像劃分單元和所述存儲(chǔ)器分別連接，用于將所述設(shè)備子圖像與所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中每一種電力儀表類(lèi)型的圖像模板逐一匹配，尋找匹配成功的電力儀表類(lèi)型，所述參數(shù)識(shí)別單元與所述圖像劃分單元、所述模板匹配單元和所述存儲(chǔ)器分別連接，基于匹配成功的電力儀表類(lèi)型，在所述電力儀表特征數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找與匹配成功的電力儀表類(lèi)型對(duì)應(yīng)的參數(shù)識(shí)別算法，并基于尋找到的參數(shù)識(shí)別算法對(duì)所述設(shè)備子圖像中電力儀表讀數(shù)進(jìn)行識(shí)別，以輸出電力儀表參數(shù)； 所述MSP430系列單片機(jī)位于所述智能機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，與所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備、所述無(wú)線通信接口、所述存儲(chǔ)器、所述高清攝像機(jī)、所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器分別連接，解析所述無(wú)線通信接口接收到的控制指令以獲得所述前進(jìn)目標(biāo)的位置，基于所述前進(jìn)目標(biāo)的位置控制所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)赴前進(jìn)目標(biāo)，在所述機(jī)器人驅(qū)動(dòng)設(shè)備反饋已驅(qū)動(dòng)與所述前進(jìn)目標(biāo)的位置對(duì)應(yīng)的相對(duì)距離后，啟動(dòng)所述高清攝像機(jī)、所述紅外線攝像機(jī)和所述圖像處理器，進(jìn)入電力儀表監(jiān)控模式； 其中，在所述電力儀表監(jiān)控模式中，所述MSP430系列單片機(jī)在所述器件溫度大于等于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表過(guò)熱報(bào)警信號(hào)，所述MSP430系列單片機(jī)在所述器件溫度小于預(yù)定溫度閾值時(shí)，發(fā)出電力儀表溫度正常信號(hào)；同時(shí)所述MSP430系列單片機(jī)輸出所述匹配成功的電力儀表類(lèi)型和所述電力儀表參數(shù)； 其中，所述無(wú)線通信接口集成了 GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口，所述無(wú)線通信接口采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片，該FPGA芯片為ALTERA公司的EP2C5Q208C8N。
3.如權(quán)利要求2所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于: 所述無(wú)線通信接口和所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)通過(guò)無(wú)線通信鏈路進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，通信的數(shù)據(jù)都為IP協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)包。
4.如權(quán)利要求2所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于: 所述高清攝像設(shè)備所采集的電力儀表圖像的分辨率為1280X720。
5.如權(quán)利要求2所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于: 所述減速器集成在所述直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)上。
6.如權(quán)利要求2所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于，所述智能機(jī)器人還包括: 兩個(gè)前輪，所述兩個(gè)前輪為兩個(gè)萬(wàn)向輪。
7.如權(quán)利要求2所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于，所述智能機(jī)器人還包括: 用戶(hù)輸入設(shè)備，與所述存儲(chǔ)器連接，用于在用戶(hù)的控制下，向存儲(chǔ)器輸入設(shè)備上限灰度閾值、設(shè)備下限灰度閾值和預(yù)定溫度閾值。
8.如權(quán)利要求7所述的用于巡檢電力儀表的智能機(jī)器人，其特征在于: 所述用戶(hù)輸入設(shè)備為鍵盤(pán)或觸摸屏。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK104199453SQ201410505796
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】孫春蘭 申請(qǐng)人:江蘇華宏實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司