專利名稱：基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變電站自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法。
背景技術(shù)：
在變電運行中，刀閘是一種轉(zhuǎn)換運行方式的重要設(shè)備，在變電站倒閘操作中由于刀閘二次回路限位開關(guān)異?；虻堕l一次部分機械構(gòu)件存在松動或者卡澀，會造成刀閘分合不可靠故障，這會直接影響到系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，可能引起惡性事故的發(fā)生，是必影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和人們的正常生活，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失。為有效防止刀閘分合不可靠引發(fā)的人身和重大設(shè)備事故，國內(nèi)外許多機構(gòu)都對此進(jìn)行了深入的研究，主要的研究成果包括I、國家知識產(chǎn)權(quán)局于2010年01月20日公告的專利號200910065685. 7，名稱為
“一種刀閘分合到位檢測裝置”的專利中公開了一種刀閘分合到位檢測裝置，該裝置具有刀閘動作輔助接點，刀閘動作輔助接點與操作保護(hù)裝置連接，聚光反射體設(shè)在刀閘的動觸頭上，光發(fā)射接收裝置設(shè)置在刀閘底座安全平臺上，一組光發(fā)射接收裝置發(fā)射并接收到刀閘在合閘到位時由聚光反射體反射回的光束，另一組光發(fā)射接收裝置發(fā)射并接收到刀閘在分閘到位時由聚光反射體反射回的光束，由光發(fā)射接收裝置的對比判斷電路的輸出端與刀閘輔助接點連接，判斷出刀閘是否分合到位。2、國家知識產(chǎn)權(quán)局于2011年5月18日公告的專利號201110216378. 1，名稱為“基于紅外檢測的變電站刀閘模式識別方法”的專利中提供一種基于SIFT特征的電力刀閘狀態(tài)識別方法，代替人來實現(xiàn)刀閘分合狀態(tài)的自動識別。3、國家知識產(chǎn)權(quán)局于2011年10月27日公告的專利號201110329986. 3，名稱為“一種基于圖像模式識別的刀閘分合可靠性識別方法”的專利中提供一種通過分析電力刀閘圖像特征來識別刀閘分合可靠狀態(tài)識別方法，由此代替人來實現(xiàn)刀閘分合可靠性狀態(tài)的自動識別。上述研究都取得了一定程度上的有益效果，但仍存在如下問題1、“一種刀閘分合到位檢測裝置”通過改變刀閘的物理構(gòu)造來實現(xiàn)刀閘分合到位的判斷，需要對刀閘設(shè)備進(jìn)行改造，工作量大，且成本較高，且改造過程中需要對線路停電，給生產(chǎn)和生活帶來不便。2、“基于紅外檢測的變電站刀閘模式識別方法”通過對紅外圖像的分析來達(dá)到刀閘分合狀態(tài)的自動識別，但無法實現(xiàn)對刀閘分合到位可靠性的自動判別。3、“一種基于圖像模式識別的刀閘分合可靠性識別方法”通過圖像模式識別技術(shù)來達(dá)到刀閘分合可靠性的自動識別，但該方法只是適用于該專利中所述的水平旋轉(zhuǎn)式刀閘，不適用于本文所述類型的刀閘
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，該方法判斷精確，工作量小、成本低和有效解決了所述類型刀閘合位可靠性的自動判別的問題的優(yōu)點。本發(fā)明基于移動機器人，通過分析移動機器人采集到的可見光或紅外圖像，利用圖像模式識別技術(shù)，通過分析刀閘臂特征點間距離，實現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的自動識別。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，它實現(xiàn)的步驟是步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位數(shù)據(jù)信息建立合閘到位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模板；步驟二、計算機對移動機器人實時采集的刀閘合閘狀況的可見光或紅外圖像信息進(jìn)行分析；步驟三、對刀閘合閘到位可靠性進(jìn)行判別；將實時采集的刀閘合閘狀況與建立的合閘到位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模板進(jìn)行比對，若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說明刀閘合閘未可靠到位。所述步驟一具體為人工采集刀閘設(shè)備合閘到位可見光或紅外圖像，標(biāo)定出圖像中兩個刀閘臂上圓形特征區(qū)域；測量任意一側(cè)圓形的直徑DMO和兩個圓形區(qū)域中心的距離DM1，并計算兩者比例關(guān)系RM = DM0/DM1,以此作為刀閘合閘到位的模板。所述步驟二具體步驟如下I、利用特征點匹配方式實現(xiàn)圖像中刀閘觸頭區(qū)域的準(zhǔn)確定位，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘臂上圓形特征區(qū)域剝離出來；II、利用圖像圓形檢測方式實現(xiàn)對刀閘上兩個圓形特征區(qū)域的自動識別，進(jìn)而計算任意一側(cè)圓形的直徑DO和兩個圓形區(qū)域中心的距離Dl ;通過D0/D1兩者比例關(guān)系得到R0所述步驟三具體為通過實時采集到的圖像中任意一側(cè)圓形的直徑和兩個圓形區(qū)域中心的距離的比例R，與RM進(jìn)行對比，實現(xiàn)刀閘合位可靠性的判別；刀閘合位可靠性判別規(guī)則如下
權(quán)利要求
1.一種基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，它實現(xiàn)的步驟是 步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位數(shù)據(jù)信息建立合閘到位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模板； 步驟ニ、計算機對移動機器人實時采集的刀閘合閘狀況的可見光或紅外圖像信息進(jìn)行分析； 步驟三、對刀閘合閘到位可靠性進(jìn)行判別；將實時采集的刀閘合閘狀況與建立的合閘到位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模板進(jìn)行比對，若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說明刀閘合閘未可靠到位。
2.如權(quán)利要求I所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述步驟一具體為 人工采集刀閘設(shè)備合閘到位時可見光或紅外圖像，標(biāo)定出圖像中兩個刀閘臂上圓形特征區(qū)域；測量任意一側(cè)圓形的直徑DMO和兩個圓形區(qū)域中心的距離DM1，并計算兩者比例關(guān)系RM = DM0/DM1,以此作為刀閘合閘到位的模板； 所述步驟ニ具體步驟如下 I、利用特征點匹配方式實現(xiàn)圖像中刀閘觸頭區(qū)域的準(zhǔn)確定位，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘臂上圓形特征區(qū)域剝離出來； II、利用圖像圓形檢測方式實現(xiàn)對刀閘上兩個圓形特征區(qū)域的自動識別，進(jìn)而計算任意一側(cè)圓形的直徑DO和兩個圓形區(qū)域中心的距離Dl ;通過D0/D1兩者比例關(guān)系得到R。
3.如權(quán)利要求2所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述步驟三具體為 通過實時采集到的圖像中任意一側(cè)圓形的直徑和兩個圓形區(qū)域中心的距離的比例R，與RM進(jìn)行對比，實現(xiàn)刀閘合位可靠性的判別；刀閘合位可靠性判別規(guī)則如下刀閘是否可靠合閘到位=丨ニ Κ~Μ~°1 否 R-RM〈0 即若R-RM ^ O則刀閘合位可靠；當(dāng)R-RM < O則刀閘合閘到位不可靠。
4.如權(quán)利要求I所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述移動機器人包括安裝有驅(qū)動器、電源和控制計算機的機器人本體，與機器人本體相連的磁傳感器和RFID傳感器，安裝在機器人本體上方的云臺，安裝在云臺上方的可見光攝像機、紅外攝像機、雨刷和輔助光源；所述移動機器人還設(shè)有可見光、紅外傳感器，實現(xiàn)基于磁信號和RFID技術(shù)的自主導(dǎo)航和準(zhǔn)確定位，具備自主充電、無線傳輸功能。
5.如權(quán)利要求3所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述特征點匹配方式是利用SURF算法來實現(xiàn)刀閘設(shè)備的準(zhǔn)確定位。
6.如權(quán)利要求3所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述圖像圓形檢測方式是采用Hough變換算法來實現(xiàn)對刀閘上兩個圓形特征區(qū)域的識別。
7.如權(quán)利要求5所述的基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述SURF算法中，對每個關(guān)鍵點使用4X4共16個種子點來描述，計算8個方向的梯度方向直方圖，即最終形成128維的SURF特征向量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于刀閘臂特征點間距離的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，利用特征點匹配方式實現(xiàn)圖像中刀閘的觸頭區(qū)域的準(zhǔn)確定位，通過圖像圓形檢測方式，實現(xiàn)對分別位于兩個刀閘臂上的圓形特征區(qū)域的識別定位，通過計算任意一側(cè)圓形的直徑和兩個圓形區(qū)域中心的距離，計算兩者間的比例關(guān)系，實現(xiàn)對刀閘狀態(tài)合位可靠性識別；本發(fā)明的有益效果本發(fā)明基于圖像模式識別技術(shù)實現(xiàn)刀閘合位可靠性識別，代替運行人員實現(xiàn)刀閘合閘到位可靠性的識別，大大減輕運行人員的勞動強度，縮短操作時間，消除現(xiàn)場人員的主觀因素的影響；工作量小，系統(tǒng)成本小，具有較高的實用性。
文檔編號G06K9/64GK102622615SQ20121004409
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉延興, 張寶喜, 李北斗, 梁濤, 王振利 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司