CN105739382A - 基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，包括控制箱主体、市政路灯控制平台、控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头等。本发明的有益效果是机器人可实现三维空间上的巡检，仅需一台机器人即可完成对不同变电站小室的巡检，本发明克服了机器人运行空间死角，提高了机器人利用率。

Description

基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统。

背景技术

现有技术中存在以下技术问题：

现有技术通常在变电站不同室内安装分别安装机器人和固定点检测装置来实现变电站不同小室内设备的巡检工作，施工量大，成本较高。由于室内空间有限，现有技术面对室内和室外的一些杂物或工件的抓取存在一定的技术困难，需要人工处理，而且现有的抓取装置在抓取工件不稳的情况下容易给其他设备带来损伤。现有的抓取装置难以实现长距离移动和抓取，而且大部分传动机构结构较复杂。现有的巡检机器人对温度监测均采用有线监测，过多的线缆布设会干扰机器人的正常运行。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，所述管理系统包括控制箱主体、市政路灯控制平台、控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头，控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头都设置在控制箱主体上，市政路灯控制平台设置在远端，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，控制箱通信接口与ARM11处理芯片连接，用于将交通路口的行人数量发送给市政路灯控制平台。

更具体地，在所述基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统中，包括：控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、外壳和ARM11处理芯片，ARM11处理芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接；手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；光照强度检测仪，设置在控制箱外壳上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；MMC存储卡，设置在控制箱外壳内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；活动图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；平滑处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；中值滤波设备，设置在控制箱外壳内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；尺度变换增强设备，设置在控制箱外壳内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；灰度化处理设备，设置在控制箱外壳内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；ARM11处理芯片设置在控制箱外壳内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；控制箱通信接口，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片和MMC存储卡分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址；市政路灯控制平台，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态。

更具体地，在所述基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统中：行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小。

更具体地，在所述基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统中，还包括：控制面板，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片连接，用于实时显示行人数量。

更具体地，在所述基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统中：控制面板为包括触摸屏的液晶显示面板。

更具体地，在所述基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统中：无线通信链路为时分双工通信链路。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统的市政路灯控制平台的结构方框图。

附图标记：1控制箱主体；2市政路灯控制平台；3控制箱通信接口；4ARM11处理芯片；5高清摄像头；6市政路灯通信接口；7市政路灯控制器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统的实施方案进行详细说明。

路灯通常按发出光线的形状来划分种类。具体划分方法如下，国际照明委员会(CIE)建议按投射、扩展、控制3项内容进行：①投射。表示灯具发出的光线沿道路纵向的扩散程度，分为短、中、长3种。②扩展。表示灯具发出的光线在道路横向的扩散程度，分为窄、一般、宽3种。③控制。表示灯具控制眩光的程度，分为有限、中等、严格3种。路灯的安装方式有托架式、高挑式、直杆式、悬索式和吸壁式等几种。

当前，由于每一个城市的路灯数量众多，整体耗电量巨大，尤其在每一个交通路口处的路灯分布数量最多。现有技术中缺少基于实时行人数量对附近路灯进行开启关闭控制的技术方案，所用的开启关闭控制模式过于固定，智能化水平不高。

同时，一般在交通路口处都设置控制箱，用于交通路口的红绿灯控制，或者用于交通路口附近的路灯控制，还有可能用于为交通路口附近的违章拍摄设备、城市服务设备提供电力支持。但现有技术中的交通路口控制箱的作用仅限于此，尚未出现交通路口控制箱用于附近路灯开启控制的技术方案。

为此，本发明搭建了一种基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，能够充分利用每一个交通路口处的控制箱，使其作为附近行人数量的采集载体，为交通路口附近的路灯的开关时间控制提供有力的数据支撑，从而降低各个城市市政管理部门的路灯成本。

图1为根据本发明实施方案示出的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统的结构方框图，所述管理系统包括控制箱主体、市政路灯控制平台、控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头，控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头都设置在控制箱主体上，市政路灯控制平台设置在远端，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，控制箱通信接口与ARM11处理芯片连接，用于将交通路口的行人数量发送给市政路灯控制平台。

接着，继续对本发明的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统的具体结构进行进一步的说明。

所述管理系统包括：控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、外壳和ARM11处理芯片。

ARM11处理芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接。

手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料。

所述管理系统包括：光照强度检测仪，设置在控制箱外壳上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级。

所述管理系统包括：高清摄像头，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080。

所述管理系统包括：MMC存储卡，设置在控制箱外壳内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值。

所述管理系统包括：背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述管理系统包括：活动图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述管理系统包括：平滑处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像。

所述管理系统包括：中值滤波设备，设置在控制箱外壳内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像。

所述管理系统包括：尺度变换增强设备，设置在控制箱外壳内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像。

所述管理系统包括：灰度化处理设备，设置在控制箱外壳内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像。

ARM11处理芯片设置在控制箱外壳内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出。

所述管理系统包括：控制箱通信接口，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片和MMC存储卡分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址。

如图2所示，所述管理系统包括：市政路灯控制平台，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态。

可选地，在所述管理系统中：行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小；所述管理系统还包括：控制面板，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片连接，用于实时显示行人数量；控制面板为包括触摸屏的液晶显示面板；以及无线通信链路可选用时分双工通信链路。

另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。

随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。

采用本发明的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，针对现有技术城市交通路口路灯控制模式过于固定的技术问题，改造现有的交通路口控制箱，增加图像识别设备和通信设备以实现对附近行人数量的统计和发送，增加市政路灯控制平台以基于接收到的实时行人数量确定交通路口附近路灯的开启密度，并进一步控制交通路口地址附近的每一个LED路灯的开启状态，从而在不降低城市路灯服务效果的同时，减少市政管理部门的运营成本。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，所述管理系统包括控制箱主体、市政路灯控制平台、控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头，控制箱通信接口、ARM11处理芯片和高清摄像头都设置在控制箱主体上，市政路灯控制平台设置在远端，高清摄像头和ARM11处理芯片用于确定交通路口的行人数量，控制箱通信接口与ARM11处理芯片连接，用于将交通路口的行人数量发送给市政路灯控制平台。

2.如权利要求1所述的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，其特征在于，所述管理系统包括：

控制箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、外壳和ARM11处理芯片，ARM11处理芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口和备用电源分别连接；

手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；

模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；

备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；

外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；

光照强度检测仪，设置在控制箱外壳上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；

高清摄像头，设置在控制箱外壳上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；

MMC存储卡，设置在控制箱外壳内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储交通路口地址、二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；

背景选择设备，设置在控制箱外壳内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；

活动图像分割设备，设置在控制箱外壳内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在控制箱外壳内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

平滑处理设备，设置在控制箱外壳内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；

中值滤波设备，设置在控制箱外壳内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；

尺度变换增强设备，设置在控制箱外壳内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；

灰度化处理设备，设置在控制箱外壳内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；

ARM11处理芯片设置在控制箱外壳内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；

控制箱通信接口，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片和MMC存储卡分别连接，接收行人数量和交通路口地址，并通过无线通信链路发送行人数量和交通路口地址；

市政路灯控制平台，设置在市政管理部门位置，包括市政路灯通信接口和市政路灯控制器，市政路灯通信接口用于通过无线通信链路接收行人数量和交通路口地址，市政路灯控制器与市政路灯通信接口连接，用于基于行人数量确定交通路口地址附近路灯的开启密度，并基于交通路口地址将确定的开启密度通过市政路灯通信接口发送给交通路口地址附近的每一个LED路灯，以便于交通路口地址附近的每一个LED路灯根据接收到的开启密度确定自身的开启状态。

3.如权利要求2所述的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，其特征在于：

行人数量越多，交通路口地址附近路灯的开启密度越小。

4.如权利要求2所述的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，其特征在于，还包括：

控制面板，嵌入在外壳上，与ARM11处理芯片连接，用于实时显示行人数量。

5.如权利要求4所述的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，其特征在于：

控制面板为包括触摸屏的液晶显示面板。

6.如权利要求2所述的基于继电室有限弯道的室内智能巡视机器人管理系统，其特征在于：

无线通信链路为时分双工通信链路。