用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，包括以下步骤：智能机器人从控制端接收巡检指令；通过预先构建的电子地图定位需要巡检的设备，规划巡检路径，移动至待检设备处；智能机器人利用多种传感器检查设备状态，若设备状态正常，则智能机器人通过仪表识别算法对设备上的仪表进行定位和读取，获得相应巡视报告并上传至控制端的数据库；否则，智能机器人将设备异常信息上传至控制端，并给出异常等级。本发明专利技术还涉及一种用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的系统。采用了本发明专利技术的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，能够及时响应需求，安全性更高，具有广泛的应用范围。具有广泛的应用范围。具有广泛的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其可读存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及变电站智能巡检领域，具体是指一种用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，不管在生活中还是在工作中，人们越来越离不开对电的使用，供电质量与社会的正常运转密切相关。电力系统不稳定不仅会给日常生产生活带来不便，严重时甚至会造成巨大的财物损失，因此保障电力系统的平稳运行是供电企业一项重要的责任与义务。在整个电力系统中，变电站是其重要的一环，在发电端和用户端之间起到调整、分配的作用，内部的每一台设备都是电网正常运转不可或缺的部分。因此，为了保障设备的安全与稳定，工作人员需要定期对变电站进行巡检。
[0003]在高压电网、智能电网逐步推行的大背景下，新建的变电站多为配套的高压、特高压无人值守变电站，电压等级甚至能够达到1000KV。相比于传统的变电站，它的设备选取、接线布局等多方面都有较大的不同，巡检工作人员需要重新熟悉工作环境，了解设备详情。此外，由于变电站电压等级增加，各类设备复杂度有所上升，安全作业要求提升，对工作人员的专业素养也提出了新要求。
[0004]总体来说，虽然巡检方式在不断改进，但传统的人工巡检方式仍然遇到了越来越多的难题：
[0005](1)维护人员增加的速度远低于设备数量增加的速度，导致人均需要巡检的设备量大幅上升，势必出现巡检不及时、不认真的现象，巡检效率严重下降；
[0006](2)传统的维护方式需要手动收集设备数据，再制成报表并上传至电力设备控制系统，由于设备数量增多，出现数据误报的情况也会增多，导致经常出现电力设备误动作；
[0007](3)出于安全考虑，变电站一般选址较为偏远，因此当电力设备控制系统需要检查特定设备时，巡查人员不一定能够及时响应需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足结构简单、效率高、适用范围较为广泛的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：
[0010]该用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
[0011](1)智能机器人从控制端接收巡检指令，开始巡检；
[0012](2)通过预先构建的电子地图定位需要巡检的设备，规划巡检路径，移动至待检设备处；
[0013](3)智能机器人利用多种传感器检查设备状态，若设备状态正常，则继续步骤(5)；否则，继续步骤(4)；
[0014](4)智能机器人将设备异常信息上传至控制端，并给出异常等级，继续步骤(6)；
[0015](5)智能机器人通过仪表识别算法对设备上的仪表进行定位和读取，获得相应巡视报告并上传至控制端的数据库；
[0016](6)智能机器人巡查巡检路径上的下一台设备，继续步骤(3)，若全部设备均已巡查，则自动返回充电座，本次巡查完成。
[0017]较佳地，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
[0018](5.1)收集设备图像，预先标记设备上的仪表位置及种类；
[0019](5.2)建立并训练YOLOv3目标检测模型；
[0020](5.3)使用YOLOv3模型查找定位设备上的指针式仪表位置并对其进行分类；
[0021](5.4)利用智能机器人搭载的机械臂及云台，将高清摄像机移动至正对指针式仪表的方位进行拍摄；
[0022](5.5)利用仪表读取算法读取指针式仪表示数；
[0023](5.6)判断是否还有仪表未识别，如果是，则继续步骤(5.4)；否则，完成当前设备的巡检。
[0024]较佳地，所述的步骤(5.5)具体包括以下步骤：
[0025](5.5.1)对获取的仪表正面图像进行中值滤波；
[0026](5.5.2)通过语义分割模型分别提取表盘图像和指针图像；
[0027](5.5.3)对表盘图像和指针图像按30像素宽度由图像中心向图像两侧扫描，将半圆形的表盘和指针图像展开为矩形图像；
[0028](5.5.4)将两张矩形图像竖向叠加，绘制为折线图；
[0029](5.5.5)定位折线图中指针在表盘的相对位置，根据预先存储的仪表刻度范围求出指针仪表示数。
[0030]较佳地，所述的语义分割模型包括特征提取层和特征融合层，所述的语义分割模型的第1～5层为特征提取层，每层均进行两次3
×
3卷积和一次2
×
2最大池化；所述的语义分割模型的第6～9层为特征融合层，每层均进行两次3
×
3卷积和一次2
×
2反卷积；所述的语义分割模型的第1层和第9层、第2层和第8层、第3层和第7层以及第4层和第6层之间具有快捷连接通路，所述的快捷连接通路上安装有注意力模块。
[0031]较佳地，所述的注意力模块用于计算空间注意力，具体为：
[0032]根据以下公式计算空间注意力：
[0033][0034]其中，F
′
avg
表示平均池化，F
′
max
表示最大池化，表示拼接操作，f
same
表示相同填充卷积，M
s
表示空间注意力。
[0035]该用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的系统，其主要特点是，所述的系统包括轮式机器人主体、红外热像仪、SF6传感器、超声局放传感器、升降臂，所述的红外热像仪和超声局放传感器通过升降臂安装在轮式机器人主体上，所述的SF6传感器安装在轮
式机器人主体上，所述的红外热像仪、SF6传感器和超声局放传感器进行设备状态检查，所述的红外热像仪用于检测设备运行温度状态，若出现过热区域则发出过热异常信号，则同时上报对于区域的红外图像；所述的超声局放传感器用于检测设备的局部放电情况，若长期出现局部放电现象，则发出局放异常信号，同时上报局部放电的位置和大小；所述的SF6传感器用于检测设备的绝缘保护状态，若SF6气体浓度超过阈值，代表出现绝缘气体泄漏，设备绝缘性能受损，则发出绝缘异常信号，同时上报SF6气体浓度数值。
[0036]较佳地，所述的设备异常等级分为A级异常、B级异常和C级异常，若有一项传感器数据异常则为C级异常，若有两项传感器数据异常则为B级异常，若三项传感器数据全部异常则为A级异常。
[0037]较佳地，所述的系统还包括机器人本体、升降臂、云台，所述的机器人本体用于移动到待查装置面前，所述的升降臂安装在机器人本体上，用于传感器对准具体仪表，所述的云台安装在升降臂上，用于集成安装传感器，所述的机器人本体在XY轴上移动，升降臂在Z轴上移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：(1)智能机器人从控制端接收巡检指令，开始巡检；(2)通过预先构建的电子地图定位需要巡检的设备，规划巡检路径，移动至待检设备处；(3)智能机器人利用多种传感器检查设备状态，若设备状态正常，则继续步骤(5)；否则，继续步骤(4)；(4)智能机器人将设备异常信息上传至控制端，并给出异常等级，继续步骤(6)；(5)智能机器人通过仪表识别算法对设备上的仪表进行定位和读取，获得相应巡视报告并上传至控制端的数据库；(6)智能机器人巡查巡检路径上的下一台设备，继续步骤(3)，若全部设备均已巡查，则自动返回充电座，本次巡查完成。2.根据权利要求1所述的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：(5.1)收集设备图像，预先标记设备上的仪表位置及种类；(5.2)建立并训练YOLOv3目标检测模型；(5.3)使用YOLOv3模型查找定位设备上的指针式仪表位置并对其进行分类；(5.4)利用智能机器人搭载的机械臂及云台，将高清摄像机移动至正对指针式仪表的方位进行拍摄；(5.5)利用仪表读取算法读取指针式仪表示数；(5.6)判断是否还有仪表未识别，如果是，则继续步骤(5.4)；否则，完成当前设备的巡检。3.根据权利要求2所述的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其特征在于，所述的步骤(5.5)具体包括以下步骤：(5.5.1)对获取的仪表正面图像进行中值滤波；(5.5.2)通过语义分割模型分别提取表盘图像和指针图像；(5.5.3)对表盘图像和指针图像按30像素宽度由图像中心向图像两侧扫描，将半圆形的表盘和指针图像展开为矩形图像；(5.5.4)将两张矩形图像竖向叠加，绘制为折线图；(5.5.5)定位折线图中指针在表盘的相对位置，根据预先存储的仪表刻度范围求出指针仪表示数。4.根据权利要求3所述的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其特征在于，所述的语义分割模型包括特征提取层和特征融合层，所述的语义分割模型的第1～5层为特征提取层，每层均进行两次3
×
3卷积和一次2
×
2最大池化；所述的语义分割模型的第6～9层为特征融合层，每层均进行两次3
×
3卷积和一次2
×
2反卷积；所述的语义分割模型的第1层和第9层、第2层和第8层、第3层和第7层以及第4层和第6层之间具有快捷连接通路，所述的快捷连接通路上安装有注意力模块。5.根据权利要求4所述的用于无人值守变电站的智能机器人室内巡检的方法，其特征在于，所述的注意力模块用于计算空间注意力，具体为：
根据以下公式计算空间注意力：其中，F
′
avg
表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢智辉，刘烨，郭学艳，郑浩野，梁誉文，原宇光，刘更，杨轶森，朱洪堃，
申请(专利权)人：国家电网有限公司上海泽鑫电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：