一種巡檢機(jī)器人的儀表識(shí)別算法

李軍,肖明儉（江蘇省電力公司徐州供電公司,江蘇徐州221005）

一種巡檢機(jī)器人的儀表識(shí)別算法

李軍,肖明儉
（江蘇省電力公司徐州供電公司,江蘇徐州221005）

摘要：本文針對(duì)目前多數(shù)變電站采用巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)，由于儀表識(shí)別算法的缺陷而導(dǎo)致識(shí)別率不高，穩(wěn)定性不好等缺點(diǎn)。本文針對(duì)目前變電站以及電廠等多種醫(yī)用環(huán)境下的應(yīng)用上設(shè)備的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的模塊化處理，并對(duì)相應(yīng)的儀表進(jìn)行最小刻度min和最大刻度max的劃分，最終通過對(duì)指針儀表的準(zhǔn)確位置和實(shí)際的進(jìn)行定位，從而確定儀表的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確讀數(shù)。運(yùn)用該算法的系統(tǒng)經(jīng)過國(guó)內(nèi)某地的500KV變電站的實(shí)時(shí)巡檢機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用與測(cè)試，對(duì)各種儀表的識(shí)別率均可提高的96%以上，并且能夠大大提高儀表讀書的穩(wěn)定性和精度，可以滿足該類變電站實(shí)現(xiàn)無人值守的儀表監(jiān)測(cè)的功能與要求。

關(guān)鍵詞：變電站;巡檢機(jī)器人;無人值守;儀表監(jiān)測(cè)

0引言

變電站設(shè)備的巡檢機(jī)器人是基于自動(dòng)導(dǎo)航功能的，該系統(tǒng)集成了包括紅外光、可見光、溫度、濕度和聲音等傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器儀表等設(shè)備的狀態(tài)、外觀異常、油位計(jì)位置以及實(shí)時(shí)讀數(shù)的數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)配合變電站的其他監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)完成設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。變電站的安裝的儀表大多是長(zhǎng)期處于室外環(huán)境下的，自動(dòng)巡檢機(jī)器人所采集的儀表的圖像常常容易受環(huán)境等因素的影響[1]。

本文針對(duì)目前變電站巡檢機(jī)器人環(huán)境識(shí)別的缺陷和不足，提出的一種可適用于工作環(huán)境多變的巡檢機(jī)器人對(duì)儀器儀表讀數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別。運(yùn)用該算法的系統(tǒng)經(jīng)過國(guó)內(nèi)某地的500KV變電站的實(shí)時(shí)巡檢機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用與測(cè)試，對(duì)各種儀表的識(shí)別率均可提高的95%以上，能夠大大提高儀表讀書的穩(wěn)定性和精度，可以滿足該類變電站實(shí)現(xiàn)無人值守的儀表監(jiān)測(cè)的功能與要求。

1指針儀器儀表識(shí)別算法

1.1尺度空間生成

尺度空間圖像是指將相近尺度的圖像值相減可得到一組（DoG）圖像D(x,y,б),由此查找局部的極值點(diǎn)，從而獲得作為待選擇的特征點(diǎn)[2-3]。如果假定一幅圖像的像素強(qiáng)度為I(x,y),此時(shí)得到的高斯卷積表示的圖像為：

1.2儀器儀表指針的識(shí)別

指針式的儀器儀表的分類方法很多，然而通常我們會(huì)將其分為深表盤淺刻度和淺表盤深刻度兩種。然而在指針式儀器儀表應(yīng)用廣泛的變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，所有的指針?biāo)哂械奶卣鞫际且粯拥腫4-5]。一條有一定長(zhǎng)度的近似直線穿過表盤的圓心。當(dāng)對(duì)儀表的表盤盡心定位后，此時(shí)可以利用指針具有的此特征對(duì)指針的具體狀態(tài)和特征進(jìn)行識(shí)別提取。

2Hough變換在儀表指針識(shí)別的應(yīng)用

Hough變換是一種對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理的一種非常行而有效的方法。該方法的核心思想是是點(diǎn)和線的性質(zhì)，考慮到點(diǎn)和線具有對(duì)偶的性質(zhì)，故可以通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)變化將上述圖像所處的空間轉(zhuǎn)換到便于我們具體計(jì)算得實(shí)際參數(shù)空間當(dāng)中[6-7]。當(dāng)參數(shù)處于標(biāo)準(zhǔn)化的方式下，所述圖像的直線可以表達(dá)為如下形式：

本文所述的快速指針檢測(cè)的方法如下：

（3）當(dāng)系統(tǒng)完成上述儀表指針的檢測(cè)后，可以根據(jù)指針?biāo)幍闹本€具有的值同進(jìn)行比較并最終確定儀表的實(shí)際讀數(shù)。圖1所示為通過Hough變換后對(duì)儀表進(jìn)行細(xì)化最終得到的儀表圖像中指針?biāo)幍木唧w位置。

圖1儀表指針檢測(cè)結(jié)果讀數(shù)

3結(jié)語

由于變電站的巡檢機(jī)器人所處的工作環(huán)境在室外，因此其環(huán)境是復(fù)雜多變的，對(duì)儀器儀表的穩(wěn)定性和精度有著非常高的要求。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，運(yùn)用該算法制成的系統(tǒng)應(yīng)用在國(guó)內(nèi)某500kv變電站的巡檢機(jī)器人，該系統(tǒng)的巡檢機(jī)器人對(duì)各種儀器儀表的識(shí)別率可達(dá)到96%以上，完全滿足各種變電站的巡檢機(jī)器人對(duì)儀器儀表檢測(cè)精度和穩(wěn)定性的實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]魯守銀,錢慶林,張斌.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.

[2]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.

[3]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,2004,41(04):56-58.

[4]岳國(guó)義,李寶樹,趙書濤.智能型指針式儀表識(shí)別系統(tǒng)的研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2003,24(04):430-431.

[5]何智杰,張彬,金連文.高精度指針儀表自動(dòng)讀數(shù)識(shí)別方法[J].計(jì)算機(jī)輔助工程,2006,15(03):9-12.

[6]李杰,彭月英,元昌安.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的細(xì)化算法的圖像邊緣細(xì)化[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2012,32(02):514-516.

[7]孫豐榮,劉積仁.快速霍夫變換算法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2001,24(10):1102-1109.

作者簡(jiǎn)介：李軍(1975-)，男，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。