CN112809705A

CN112809705A - 一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人

Info

Publication number: CN112809705A
Application number: CN202110202397.2A
Authority: CN
Inventors: 豆河伟
Original assignee: Yulin Power Supply Co Of State Grid Shaanxi Electric Power Co
Current assignee: Yulin Power Supply Co Of State Grid Shaanxi Electric Power Co
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2021-05-18

Abstract

本发明涉及一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，包括巡检平台，巡检平台上设置有蓄电池、驱动组件和光学矫正云台，光学矫正云台上安装有摄像头，摄像头内设置有红外传感模块和全日盲紫外监测模块，巡检平台内设置有信号处理模块、持续供电模块和无线信号传输模块，蓄电池与持续供电模块数据通讯连接，驱动组件、光学矫正云台、红外传感模块、全日盲紫外监测模块分别与信号处理模块数据通讯连通，信号处理模块与无线信号传输模块数据通讯连接，无线信号传输模块通过无线通讯连接有人机客户端。巡检平台可实现近距离、不停电、不接触监测；同时，全日盲紫外监测模块可在强光照射条件下，对线路进行监测。

Description

一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人。

背景技术

目前，采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式，高压和超高压线路`的安全运行是远距离输电的保障。线路的运行状况、设备缺陷和沿线情况都会影响到输电线路的安全运行。传统的巡线方法采用人工目测和飞机巡航等方式。人工目测往往费时费力而事倍功半，且受制于作业人员的经验和个人素质，飞机巡航，国外起步较早，具有较先进的技术和丰富的经验，而国内则起步较晚，且技术难度大，运行费用高，本发明针对以上问题提出了一种新的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，以解决背景技术中所提到的技术问题。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

根据本发明实施例的驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，包括巡检平台，所述巡检平台上设置有蓄电池、驱动组件和光学矫正云台，蓄电池与驱动组件电性连接，光学矫正云台上安装有摄像头，摄像头内设置有红外传感模块和全日盲紫外监测模块，巡检平台内设置有信号处理模块、持续供电模块和无线信号传输模块，蓄电池与持续供电模块数据通讯连接，驱动组件、光学矫正云台、红外传感模块、全日盲紫外监测模块分别与信号处理模块数据通讯连通，信号处理模块与无线信号传输模块数据通讯连接，无线信号传输模块通过无线通讯连接有人机客户端。

另外，根据本发明上述实施例的驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述红外传感模块包括快门组件、红外探测器组件和红外图像处理组件。

根据本发明的一个实施例，所述快门组件采用电磁阀快门。

根据本发明的一个实施例，所述红外探测器组件包括红外非制冷焦平面探测器和基本的信号处理链路。

根据本发明的一个实施例，所述红外图像处理组件的图像分别率为320pix×256pix。

根据本发明的一个实施例，所述全日盲紫外监测模块包括光学构件、紫外探测器组件和探测器驱动板。

根据本发明的一个实施例，所述紫外探测器组件包括紫外线探测器、Pt100温度传感器和湿敏传感器。

根据本发明的一个实施例，所述探测器驱动板内设置有信号预处理组件、STM32处理器和外部接口。

根据本发明的一个实施例，所述全日盲紫外监测模块的紫外线检测波长范围为250nm-270nm。

根据本发明的一个实施例，所述信号处理模块内嵌有智能化图像模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

巡检平台上设置有蓄电池、驱动组件和光学矫正云台，巡检平台内设置有信号处理模块、持续供电模块和无线信号传输模块，无线信号传输模块通过无线通讯连接有人机客户端，可实现近距离、不停电、不接触监测，给电网接触网日常维护保养提供一种先进手段；另外，红外传感模块可对线路进行清晰的图像采集；同时，全日盲紫外监测模块可在强光照射条件下，对线路进行监测，大大减少和降低了系统误判情况的发生。

附图说明

图1为本发明的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人的一优选实施例的结构示意图；

图2为巡检平台与人机客户端连接结构框图；

图3为红外传感模块内部结构框图；

图4为全日盲紫外监测模块内部结构框图。

图中标号说明：

1、巡检平台；2、蓄电池；3、驱动组件；4、光学矫正云台；5、摄像头；6、红外传感模块；7、全日盲紫外监测模块；8、信号处理模块；9、持续供电模块；10、无线信号传输模块；11、人机客户端；601、快门组件；602、红外探测器组件；603、红外图像处理组件；701、光学构件；702、紫外探测器组件；703、探测器驱动板；704、紫外线探测器；705、Pt100温度传感器；706、湿敏传感器；707、信号预处理组件；708、STM32处理器；709、外部接口；801、智能化图像模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，根据本发明实施例的驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，包括巡检平台1，所述巡检平台1上设置有蓄电池2、驱动组件3和光学矫正云台4，蓄电池2与驱动组件3电性连接，光学矫正云台4上安装有摄像头5，摄像头5内设置有红外传感模块6和全日盲紫外监测模块7，巡检平台1内设置有信号处理模块8、持续供电模块9和无线信号传输模块10，蓄电池2与持续供电模块9数据通讯连接，驱动组件3、光学矫正云台4、红外传感模块6、全日盲紫外监测模块7分别与信号处理模块8数据通讯连通，信号处理模块8与无线信号传输模块10数据通讯连接，无线信号传输模块10通过无线通讯连接有人机客户端11。

巡检平台1上设置有蓄电池2、驱动组件3和光学矫正云台4，巡检平台1内设置有信号处理模块8、持续供电模块9和无线信号传输模块10，无线信号传输模块10通过无线通讯连接有人机客户端11，可实现近距离、不停电、不接触监测，给电网接触网日常维护保养提供一种先进手段；另外，红外传感模块6可对线路进行清晰的图像采集；同时，全日盲紫外监测模块7可在强光照射条件下，对线路进行监测，大大减少和降低了系统误判情况的发生。

进一步地，所述红外传感模块6包括快门组件601、红外探测器组件602和红外图像处理组件603。

进一步地，所述快门组件601采用电磁阀快门。

进一步地，所述红外探测器组件602包括红外非制冷焦平面探测器和基本的信号处理链路。

进一步地，所述红外图像处理组件603的图像分别率为320pix×256pix。

进一步地，所述全日盲紫外监测模块7包括光学构件701、紫外探测器组件702和探测器驱动板703。

进一步地，所述紫外探测器组件702包括紫外线探测器704、Pt 100温度传感器705和湿敏传感器706。

进一步地，所述探测器驱动板703内设置有信号预处理组件707、STM32处理器708和外部接口709。

进一步地，所述全日盲紫外监测模块7的紫外线检测波长范围为250nm-270nm。

进一步地，所述信号处理模块8内嵌有智能化图像模块801。

本发明的工作过程如下：

操作者将红外传感模块6及全日盲紫外监测模块7搭载在线路巡检机器人平台上，系统涵盖红外探测器组件602、巡检平台1、光学矫正云台4、无线信号传输模块10等，可以实现机器人平台长时间驻塔。

整个系统将以信号处理模块8为核心，将红外传感模块6采集到的原始红外图像信息，以及全日盲紫外监测模块7获取的紫外放电辐射强度信息，传到信号处理模块8，对其进行高速有针对性的处理，将相关线路红外故障信息及故障严重程度、紫外放电强弱信息等处理后的讯息，通过无线信号传输模块10传输到人机客户端11上，并将分析结果显示出来。同时，信号处理模块8还负责对巡检平台1的运动状态和光学矫正云台4的状态进行实时控制。

采用红外非制冷焦平面探测器，通过电子学模块的使用，使得红外传感模块6的成像频率达到50Hz以上，可以适应在较高运动速度条件下的快速视频采集功能。

全日盲紫外监测模块7主要完成在日盲紫外波段对目标放电量形成的紫外辐射进行感知，光学构件701、紫外探测器组件702和探测器驱动板703三部分。其中光学构件701具有光学透过率高、聚焦效果好、抗干扰能力强等优点；紫外探测器组件702保证其日盲能力，并具有高灵敏度；探测器驱动板703主要完成对探测器的供电和系统预处理。该模块的主要特点在于其高灵敏度和全日盲设计，在50米远处可以灵敏的捕捉到不大于1uA的放电电流紫外信号，且其全日盲特性表明其即使在强烈的阳光直射条件下也不会受太阳光的干扰，可以精准的检测出紫外电晕放电信号。

智能化图像模块801的设计，该模块通过对红外传感模块6的配置，采集红外灰度图像，其值都存储在外存SRAM中的二维整型数组里，通过主运算控制器首先对所采集图像进行包括滤波、二值化等方法的图像预处理，以去除噪声。

在图像增强的基础上，可以采用图像二值化方法将目标图像与背景图像进行有效分离，其最为常用的是阀值分割法，该方法特别适用于目标与背景有较强对比的情况，这里采用最大类间方差法(0TSU算法)求取图像的最佳分割阀值。当然，对于大多数具有边缘信息不是很明晰的红外图像，可以采用基于一阶导数的Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子等，也可以采用基于二阶导数的边缘算子拉普拉斯算子等。从而，从众多的背景信息中，获取分割过的图像边缘信息，提供图像分析处理，进而采集到故障点红外图像信息，进行故障判定和记录。

另外，信号处理模块8处理负责数字图像的实时处理外，还需负责对在线巡检平台1运动状态进行精确控制和调整，对综合能源情况进行实时监控和调配，完成自主巡线和自动充电等工作。

无线信号传输模块10主要采用高稳定GPS定位系统配合GPRS网络进行同步数字传输，使得数传的效率和数传的准确及时性得到保证。同时，通过调制解码方式的优化，保证数据的准确性和可还原性。

人机客户端11将基于Window、i0S、Android等常规移动人机界面，一旦智能信号处理模块8触发故障预警信息，系统将自动记录，并将故障信息、故障点定位信息等自主上传，大大减轻操作人员的工作难度，使其可以快速了解故障情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，包括巡检平台，其特征在于：所述巡检平台上设置有蓄电池、驱动组件和光学矫正云台，蓄电池与驱动组件电性连接，光学矫正云台上安装有摄像头，摄像头内设置有红外传感模块和全日盲紫外监测模块，巡检平台内设置有信号处理模块、持续供电模块和无线信号传输模块，蓄电池与持续供电模块数据通讯连接，驱动组件、光学矫正云台、红外传感模块、全日盲紫外监测模块分别与信号处理模块数据通讯连通，信号处理模块与无线信号传输模块数据通讯连接，无线信号传输模块通过无线通讯连接有人机客户端。

2.根据权利要求1所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述红外传感模块包括快门组件、红外探测器组件和红外图像处理组件。

3.根据权利要求2所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述快门组件采用电磁阀快门。

4.根据权利要求2所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述红外探测器组件包括红外非制冷焦平面探测器和基本的信号处理链路。

5.根据权利要求2所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述红外图像处理组件的图像分别率为320pix×256pix。

6.根据权利要求1所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述全日盲紫外监测模块包括光学构件、紫外探测器组件和探测器驱动板。

7.根据权利要求6所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述紫外探测器组件包括紫外线探测器、Pt100温度传感器和湿敏传感器。

8.根据权利要求6所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述探测器驱动板内设置有信号预处理组件、STM32处理器和外部接口。

9.根据权利要求6所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述全日盲紫外监测模块的紫外线检测波长范围为250nm-270nm。

10.根据权利要求1所述的一种驻塔式智能多光谱视觉巡检机器人，其特征在于：所述信号处理模块内嵌有智能化图像模块。