CN203932804U - 架空输电线路巡线机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的架空输电线路巡线机器人系统，包括巡线机器人，包括有巡线机器人通过3G无线网络分别与监控中心、线路状态监测装置连接，监控中心、线路状态监测装置分别通过光纤与线路状态监测代理连接。本实用新型的架空输电线路巡线机器人系统不仅能对输电线路上的异物进行快速准确检测和自动清除，对输电线路上的损伤进行准确检测并进行报警，还能和线路状态智能监测系统进行信息共享，实现多种线路状态监测数据的汇总，有利于对输电线路状态进行综合分析。
Description
技术领域
本实用新型属于输变电设备状态的监测系统技术领域，具体涉及一种架空输电线路巡线机器人系统。
背景技术
高压架空电力线承担着长距离输送电能的重要任务，是输电环节的重要组成部分。近年来，因悬挂到架空输电线路上的风筝、塑料棚布、塑料地膜等异物造成的放电、短路等电力线路故障时有发生，同时由于电力线及金具附件长期暴露在野外，容易受到持续的机械张力、微风振动、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、烧伤、腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原本微小的破损就可能扩大，最终导致断线、输电中断的事故，严重影响电网安全运行和供电可靠性。所以迫切需要对输电线路进行巡检，及时发现线路存在的上述问题，采取有效措施进行修复。
传统的输电线路巡检方法是人工巡线，其劳动强度大、效率低、安全风险大，在山区、大河大江区域很难实施，且除障时需停电检修或带电作业，影响正常的生产生活，而利用直升机巡线的成本太高。
随着机器人技术的发展，巡线机器人为架空输电线路的巡检提供了新的技术平台，很好地解决了线路巡检和挂线异物处理难题。目前，研究的巡线机器人一般是只具备除障和导线损伤检测中的一种功能，且在实际应用中存在识别异物或损伤能力较差、除障效率较低及巡检效果不佳的问题。此外，现有的巡线机器人不能和线路状态智能监测系统进行信息共享，不利于对输 电线路状态进行综合分析。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种架空输电线路巡线机器人系统，不仅能对输电线路上的异物进行快速准确检测和自动清除，还能对输电线路上的损伤进行检测并进行报警。
本实用新型所采用的技术方案是，架空输电线路巡线机器人系统，包括巡线机器人，巡线机器人通过3G无线网络分别与监控中心、线路状态监测装置CMD连接，监控中心、线路状态监测装置CMD分别通过光纤与线路状态监测代理CMA连接。
本实用新型的特点还在于：
巡线机器人包括有中心控制模块，中心控制模块分别通过导线与图像处理模块、夜光补偿模块、声音/LED报警模块及电源模块连接；
中心控制模块分别通过RS485总线与摄像机、动作控制模块连接，动作控制模块通过导线与电源模块连接；
中心控制模块上连接有3G无线通信模块。
巡线机器人悬挂于输电线上，巡线机器人上设置有直流伺服电机。
中心控制模块由ARM和DSP组成。
摄像机为模拟摄像机。
电源模块，包括有感应取能模块和锂电池，所述感应取能模块和锂电池分别于电源控制模块连接。
本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统，将机器视觉技术和智能控制技术相结合，采用高清摄像机对导线等实施近距离拍摄，不仅能自主识别 线路上的损伤和异物，而且能自动清除异物。
2.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内的监控系统由摄像机、3G无线通信模块及监控中心组成，实现了对巡线机器人的远程无线监控与遥控，保证机器人动作的精确性和可靠性。
3.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内，机器人内设置的中心控制模块采用DSP+ARM模式，实现采集图像的实时处理、输电线悬挂异物和损伤情况的在线识别，提高巡检效率。
4.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统通过3G无线通信模块与其他输电线路状态监测装置CMD实现信息共享，有利于对输电线路状态进行综合分析。
5.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内，在巡线机器人上安装有夜光补偿装置，可以在夜间和雾霾天气下作业。
6.本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内采用互感取电+锂电池的供电方式，实现电能在线实时补给。
附图说明
图1是本实用新型架空输电线路巡线机器人系统的结构图；
图2是本实用新型架空输电线路巡线机器人系统中巡线机器人的结构示意图。
图中，1.巡线机器人，2.监控中心，3.线路状态监测装置CMD，4.线路状态监测代理CMA，5.中心控制模块，6.图像处理模块，7.夜光补偿模块，8.摄像机，9.3G无线通信模块，10.电源模块，11.动作控制模块，12.声音/LED报警模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型架空输电线路巡线机器人系统，其结构如图1所示，包括有巡线机器人1，包括巡线机器人1通过3G无线网络分别与监控中心2、线路状态监测装置CMD3连接，监控中心2、线路状态监测装置CMD3分别通过光纤与线路状态监测代理CMA4连接。
巡线机器人1悬挂于输电线上，包括有中心控制模块5，中心控制模块5分别通过导线与图像处理模块6、夜光补偿模块7、声音/LED报警模块12及电源模块10，中心控制模块5分别通过RS485总线与摄像机8、动作控制模块11连接，动作控制模块11通过导线与电源模块10连接，中心控制模块5还连接有3G无线通信模块9。
巡线机器人1上设置有直流伺服电机。
中心控制模块5由ARM和DSP组成。
摄像机8为模拟摄像机。
电源模块10包括有感应取能模块和锂电池，感应取能模块和锂电池分别于电源控制模块连接。
本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内各部件的作用：
巡线机器人1，用于定时或实时通过携带的摄像机8对输电线、金具等实施近距离拍摄，并对拍摄的图像进行处理识别，将图像处理信息打包、存储，通过3G无线通信模块9经3G无线网络直接发送给监控中心2或通过3G无线网络发送给线路状态监测装置CMD3，再由线路状态监测代理CMA4通过3G无线网络/光纤统一发送到监控中心2。
监控中心2，用于接收、存储巡线机器人1发送的图像及识别信息，供用户浏览、查询和综合分析；同时向巡线机器人1无线发送控制指令（如：拍 时间间隔、系统时间以及拍照请求等），对巡线机器人1进行远程控制和监测。
线路状态监测装置CMD3，用于就近接收巡线机器人发送的线路图像及识别信息。
线路状态监测代理CMA4，用于汇集多种CMD的监测信息，并通过3G无线网络或光纤发送给监控中心2，由监控中心2对输电线路状态进行综合分析。
中心控制模块5，采用DSP+ARM模式，以ARM作为主控制芯片，负责设备的配置和控制，包括摄像机镜头调整及巡线机器人1行走和除障动作的控制，DSP主要用作数据的处理和操作，包括输电线异物和损伤情况的识别，与动作控制模块11构成巡线机器人1的视觉伺服系统，可以确定输电线损伤和输电线上异物的位置。
图像处理模块6，用于对接收到的图像进行A/D转换和压缩编码。
夜光补偿模块7，用于巡线机器人1在夜间和雾霾天气下作业时提供光亮。
摄像机8，用于采集线路状况，并将拍摄的线路图像通过RS485接口上传到中心控制模块5。
3G无线通信模块9，用于巡线机器人1、监控中心2及线路状态监测装置CMD3之间的通信，发送巡线机器人1当前的采集信息，接收来自监控中心2的命令；
电源模块10，采用互感取电模块+锂电池的供电方式，通过内置的电源控制电路分别为中心控制模块5和动作控制模块11供电。
动作控制模块11，用于按照中心控制模块5和监控中心2的控制信息，给巡线机器人1上的直流伺服电机下达动作命令，驱动巡线机器人1各个机 械结构运动，包括沿输电线行走、跨越障碍物和对输电线上的异物进行清除。
声音/LED报警模块12，由于当检测出输电线存在损伤或悬挂异物时，实时向地面工作人员发出警报。
本实用新型架空输电线路巡线机器人系统的工作过程：
巡线机器人1可带电进行输电线巡查，上电工作后，动作控制模块11驱动巡线机器人1行走，控制巡线机器人1沿输电线运动，利用携带的摄像机8对输电线、金具等实施近距离拍摄，将拍摄视频图像通过RS485接口传送到中心控制模块5，中心控制模块5通过图像处理模块6对图像进行A/D转换和压缩编码处理，再由DSP对图像进行分析识别，然后将结果打包、存储生成报警数据，一方面将报警提示发送给前端的声音/LED报警模块12，以便于及时向地面工作人员发出警报，同时将结果由3G无线通信模块9直接发送到监控中心2，或先发送给就近的线路状态监测装置CMD3，再经由线路状态监测代理CMA4统一发送到监控中心2，供用户浏览、查询和对巡线机器人1进行远程控制和监测；另一方面中心控制模块5通过RS485将异物信息发送给动作控制模块11，由动作控制模块11控制巡线机器人1行走靠近异物，对异物进行清除。
本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内巡线机器人的图像处理识别模块6内预先集成有基于图像处理的异物识别单元，用于进行异物识别，具体的识别步骤如下：
步骤1、对摄像机8进行预置位设置，即监测点取景角度及拍摄距离，然后利用摄像机8进行现场图像采集，结合图像预处理方法，包括目标检测区域的划分、图像转换、图像增强，完成图像采集与预处理；
步骤2、采用基于背景减除法提取出前景运动目标区域；
步骤3、通过数学形态学运算对图像进行滤波后处理，去除残留的孤立点；
步骤4、利用区域连通的方法根据区域面积大小设置阈值，进一步滤除噪声，完成区域连通分析；
步骤5、根据输电线路监控现场的天气、光线的变化，设置参数，采用混合高斯模型对背景模型进行更新；
步骤6、基于以上五个步骤检测出的运动目标，获得其面积及外接矩形，对检测出的运动目标进行标识；
步骤7、在敏感监测区域内，一旦检测到有导线上悬挂异物出现时则启动报警。
本实用新型架空输电线路巡线机器人系统内，利用巡线机器人1进行输电线悬挂异物检测方法为：先获取待分析图像、然后利用混合高斯模型生成的背景模型、再依次进行前景运动目标提取、形态学滤波及目标标识。
本实用新型的架空输电线路巡线机器人系统不仅能对输电线路上的异物进行快速准确检测和自动清除，对输电线路上的损伤进行准确检测并进行报警，还能和线路状态智能监测系统进行信息共享，实现多种线路状态监测数据的汇总，有利于对输电线路状态进行综合分析。
Claims (2)
1.架空输电线路巡线机器人系统，其特征在于，包括巡线机器人(1)，所述巡线机器人(1)通过3G无线网络分别与监控中心(2)、线路CMD(3)连接，监控中心(2)、线路CMD(3)分别通过光纤与线路CMA(4)连接；
所述巡线机器人(1)包括有中心控制模块(5)，所述中心控制模块(5)分别通过导线与图像处理模块(6)、夜光补偿模块(7)、声音/LED报警模块(12)及电源模块(10)；
所述中心控制模块(5)分别通过RS485总线与摄像机(8)、动作控制模块(11)连接，所述动作控制模块(11)通过导线与电源模块(10)连接；
所述中心控制模块(5)还连接有3G无线通信模块(9)；所述中心控制模块(5)由ARM和DSP组成；
所述电源模块(10)，包括有感应取能模块和锂电池，所述感应取能模块和锂电池分别于电源控制模块连接。
2.按照权利要求1所述的架空输电线路巡线机器人系统，其特征在于，所述巡线机器人(1)悬挂于输电线上；
所述巡线机器人(1)上设置有直流伺服电机；
所述摄像机(8)为模拟摄像机。
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