超高压输电线路智能巡检机器人的视觉监控系统研究

【摘要】：超高压输电线路智能巡检机器人是输电工程技术发展的重要内容。此类机器人系统可以在输电线路上实现监控状态下的自主行走与视觉监视，跨越杆塔等作业，可以在野外环境下的完成连续巡检作业。这种作业方式，将大大减轻输电维护人员的劳动强度与难度，提高巡检效率与质量，对输电工程的安全可靠运行具有重要意义。本论文介绍了在国家高技术计划支持下的超高压输电线路智能巡检机器人研制项目中视觉观测系统的研究工作。 视觉观测与图像处理、识别的应用在不同自动化监控系统中得到了最快的发展。但用于超高压输电线路智能巡检是一个全新的领域。本文第一部分回顾了超高压输电线路运行与维护状况。带电巡检的两个主要的方式是人工和航测的方式，以及国内外对输电线路智能巡检研究及发展情况。第二部分介绍了模式识别的基本理论，包括图像预处理基本方法、统计模式的分层处理构成、分类原理、分类器设计与学习；还有处理分析的其他几种常用方法神经网络、句法模式识别及模糊系统的在模式识别应用的方法。第三部分论述了一种应用500kV超高压输电线路带电巡检智能巡检机器人的视觉监控系统的研制工作。如该系统的遥控／自主观察方式、视频图象采集／控制指令的无线传输模式，遥操作业监控方法，输电线与相关电气设备的图象监视与破损识别检测任务实现等。重点介绍了该巡检机器人系统的视觉监视与检测方法及应用技术。主要的内容包括：导线观测的视觉位置反馈(用于云台位置反馈控制)方法与实现技术；导线、绝缘子及其他电气设备的破损、错位、变质等图像处理与检测方法与实现技术；可疑故障点的图像和位置记录实现方法：杆塔跨越的视觉位置测量分析方法研究。具有此视觉监控系统的巡检机器人样机各项试验已完成，已初步具备输电线路的巡检功能。第四部分给出本样机系统的超高压环境试验和实际输电线路巡检的试验数据结果与分析。