李軍,肖明儉（江蘇省電力公司徐州供電公司,江蘇徐州221005）

一種巡檢機器人的儀表識別算法

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：本文針對目前多數(shù)變電站采用巡檢機器人實現(xiàn)自動化的同時，由于儀表識別算法的缺陷而導致識別率不高，穩(wěn)定性不好等缺點。本文針對目前變電站以及電廠等多種醫(yī)用環(huán)境下的應用上設備的圖像進行實時的模塊化處理，并對相應的儀表進行最小刻度min和最大刻度max的劃分，最終通過對指針儀表的準確位置和實際的進行定位，從而確定儀表的實時準確讀數(shù)。運用該算法的系統(tǒng)經(jīng)過國內某地的500KV變電站的實時巡檢機器人的實際應用與測試，對各種儀表的識別率均可提高的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現(xiàn)無人值守的儀表監(jiān)測的功能與要求。

關鍵詞：變電站;巡檢機器人;無人值守;儀表監(jiān)測

0引言

變電站設備的巡檢機器人是基于自動導航功能的，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，從而實現(xiàn)對儀器儀表等設備的狀態(tài)、外觀異常、油位計位置以及實時讀數(shù)的數(shù)據(jù)采集，并實時配合變電站的其他監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)完成設備狀態(tài)的實時監(jiān)測與控制。變電站的安裝的儀表大多是長期處于室外環(huán)境下的，自動巡檢機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]。

本文針對目前變電站巡檢機器人環(huán)境識別的缺陷和不足，提出的一種可適用于工作環(huán)境多變的巡檢機器人對儀器儀表讀數(shù)的準確識別。運用該算法的系統(tǒng)經(jīng)過國內某地的500KV變電站的實時巡檢機器人的實際應用與測試，對各種儀表的識別率均可提高的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現(xiàn)無人值守的儀表監(jiān)測的功能與要求。

1指針儀器儀表識別算法

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，從而獲得作為待選擇的特征點[2-3]。如果假定一幅圖像的像素強度為I(x,y),此時得到的高斯卷積表示的圖像為：

1.2儀器儀表指針的識別

指針式的儀器儀表的分類方法很多，然而通常我們會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用廣泛的變電站監(jiān)測系統(tǒng)中，所有的指針所具有的特征都是一樣的[4-5]。一條有一定長度的近似直線穿過表盤的圓心。當對儀表的表盤盡心定位后，此時可以利用指針具有的此特征對指針的具體狀態(tài)和特征進行識別提取。

2Hough變換在儀表指針識別的應用

Hough變換是一種對圖像進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和線的性質，考慮到點和線具有對偶的性質，故可以通過相應的數(shù)學變化將上述圖像所處的空間轉換到便于我們具體計算得實際參數(shù)空間當中[6-7]。當參數(shù)處于標準化的方式下，所述圖像的直線可以表達為如下形式：

本文所述的快速指針檢測的方法如下：

（3）當系統(tǒng)完成上述儀表指針的檢測后，可以根據(jù)指針所處的直線具有的值同進行比較并最終確定儀表的實際讀數(shù)。圖1所示為通過Hough變換后對儀表進行細化最終得到的儀表圖像中指針所處的具體位置。

圖1儀表指針檢測結果讀數(shù)

3結語

由于變電站的巡檢機器人所處的工作環(huán)境在室外，因此其環(huán)境是復雜多變的，對儀器儀表的穩(wěn)定性和精度有著非常高的要求。經(jīng)過長時間的運行和監(jiān)測結果表明，運用該算法制成的系統(tǒng)應用在國內某500kv變電站的巡檢機器人，該系統(tǒng)的巡檢機器人對各種儀器儀表的識別率可達到96%以上，完全滿足各種變電站的巡檢機器人對儀器儀表檢測精度和穩(wěn)定性的實際需求。

參考文獻：

[1]魯守銀,錢慶林,張斌.變電站設備巡檢機器人的研制[J].電力系統(tǒng)自動化,2006,30(13):94-98.

[2]周立輝，張永生，孫勇等.智能變電站巡檢機器人研制及應用[J].電力系統(tǒng)自動化,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].電測與儀表,2004,41(04):56-58.

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

[5]何智杰,張彬,金連文.高精度指針儀表自動讀數(shù)識別方法[J].計算機輔助工程,2006,15(03):9-12.

[6]李杰,彭月英,元昌安.基于數(shù)學形態(tài)學的細化算法的圖像邊緣細化[J].計算機應用,2012,32(02):514-516.

[7]孫豐榮,劉積仁.快速霍夫變換算法[J].計算機學報,2001,24(10):1102-1109.

作者簡介：李軍(1975-)，男，研究方向：電力系統(tǒng)自動化。