專利名稱：基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變電站自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法。
背景技術(shù)：
在變電運(yùn)行中，刀閘是一種轉(zhuǎn)換運(yùn)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(jī)械構(gòu)件存在松動(dòng)或者卡澀，會(huì)造成刀閘分合不可靠故障，這會(huì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p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(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)都對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，主要的研究成果包括I、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2010年01月20日公告的專利號(hào)200910065685. 7，名稱為
“一種刀閘分合到位檢測(cè)裝置”的專利中公開了一種刀閘分合到位檢測(cè)裝置，該裝置具有刀閘動(dòng)作輔助接點(diǎn)，刀閘動(dòng)作輔助接點(diǎn)與操作保護(hù)裝置連接，聚光反射體設(shè)在刀閘的動(dòng)觸頭上，光發(fā)射接收裝置設(shè)置在刀閘底座安全平臺(tái)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(shí)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(shí)由聚光反射體反射回的光束，由光發(fā)射接收裝置的對(duì)比判斷電路的輸出端與刀閘輔助接點(diǎn)連接，判斷出刀閘是否分合到位。2、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2011年5月18日公告的專利號(hào)201110216378. 1，名稱為“基于紅外檢測(cè)的變電站刀閘模式識(shí)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(shí)別方法，代替人來(lái)實(shí)現(xiàn)刀閘分合狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別。3、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2011年10月27日公告的專利號(hào)201110329986. 3，名稱為 “一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法”的專利中提供一種通過分析電力刀閘圖像特征來(lái)識(shí)別刀閘分合可靠狀態(tài)識(shí)別方法，由此代替人來(lái)實(shí)現(xiàn)刀閘分合可靠性狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)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(cè)裝置”通過改變刀閘的物理構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位的判斷，需要對(duì)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(duì)線路停電， 給生產(chǎn)和生活帶來(lái)不便。2、“基于紅外檢測(cè)的變電站刀閘模式識(shí)別方法”通過對(duì)紅外圖像的分析來(lái)達(dá)到刀閘分合狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)判別。3、“一種基于圖像模式識(shí)別的刀閘分合可靠性識(shí)別方法”通過圖像模式識(shí)別技術(shù)來(lái)達(dá)到刀閘分合可靠性的自動(dòng)識(shí)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)明適用于下圖所示類型的刀閘。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，有效的解決所述類型刀閘合位可靠性的自動(dòng)判別的問題。本發(fā)明基于移動(dòng)機(jī)器人，通過分析移動(dòng)機(jī)器人采集到的可見光或紅外圖像，利用圖像模式識(shí)別技術(shù)，通過分析動(dòng)靜觸頭接觸比例，實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)識(shí)別。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，它包括的步驟是，步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位時(shí)刀閘觸頭具體位置數(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(jì)算機(jī)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)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、將實(shí)時(shí)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(duì)， 若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說(shuō)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)定出圖像中刀閘觸頭所在區(qū)域，并測(cè)量合閘到位時(shí)刀閘觸頭分別位于水平橫桿上方和下方的長(zhǎng)度 DM0、DM1，計(jì)算RM = DM0/DM1,以此作為刀閘合閘到位的模板。所述步驟二具體為I)利用特征點(diǎn)匹配方式實(shí)現(xiàn)圖像中刀閘觸頭區(qū)域的精確定位，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘觸頭區(qū)域剝離出來(lái)；2)利用圖像直線檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘固定端水平橫桿和刀閘移動(dòng)端頂部觸頭的自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)而可以自動(dòng)檢測(cè)出刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度D0、D1，從而得到兩者的比例關(guān)系R = D0/D1。所述步驟三具體為通過實(shí)時(shí)采集到的圖像中刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度的比例R和 RM經(jīng)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)刀閘合位可靠性的判別；刀閘分合到位可靠性判別規(guī)則如下
刀閘是否可靠合閘到位=丨^ Κ~Μ~° 。
1 否 R-RM〈0步驟二所述移動(dòng)機(jī)器人，安裝有驅(qū)動(dòng)器、電源和控制計(jì)算機(jī)的機(jī)器人本體，與機(jī)器人本體相連的磁傳感器和RFID傳感器，集成可見光、紅外傳感器；安裝在機(jī)器人本體上方的云臺(tái)，安裝在云臺(tái)上方的可見光攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、雨刷和輔助光源。所述特征點(diǎn)匹配方式是利用SURF算法來(lái)實(shí)現(xiàn)刀閘設(shè)備的準(zhǔn)確定位。所述圖像直線檢測(cè)方式是采用Hough變換算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘上兩個(gè)圓形特征區(qū)域的識(shí)別。所述SURF算法中，對(duì)每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)使用4X4共16個(gè)種子點(diǎn)來(lái)描述，計(jì)算8個(gè)方向的梯度方向直方圖，即最終形成128維的SURF特征向量。本發(fā)明釆用SURF算法來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的準(zhǔn)確定位，其算法出自于David G. Lowe于 2004 年在〈〈International Journal of Computer Vision〉〉上發(fā)表的“Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints，，。
本發(fā)明采用Hough變換算法來(lái)實(shí)現(xiàn)算法刀閘臂方向的提取,其算法出自L. Pires, P. De Smet, I. Bruyland 于 2000 年在〈〈International Conference on Image Processing)) 發(fā)表 的 “Line extraction with the use of an automatic gradient threshold technique and the Hough Transform，，。本發(fā)明技術(shù)方案原理是基于移動(dòng)機(jī)器人，通過分析移動(dòng)機(jī)器人采集到的可見光或紅外圖像，利用圖像模式識(shí)別技術(shù)，通過分析動(dòng)靜觸頭接觸比例，實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的自動(dòng)識(shí)別。本發(fā)明的有益效果包括I、本發(fā)明基于圖像模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性識(shí)別，可以代替運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的識(shí)別，大大減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短操作時(shí)間，消除現(xiàn)場(chǎng)人員的主觀因素的影響；2、本發(fā)明基于圖像模式識(shí)別技術(shù)，不需要對(duì)刀閘設(shè)備進(jìn)行改造，工作量小，系統(tǒng)成本小，具有較高的實(shí)用性。


圖I為一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法流程方框圖；圖2為一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法流程圖；圖3為標(biāo)出具體實(shí)際應(yīng)用中的刀閘觸頭的示意圖；圖4為DOG尺度空間；圖5為特征向量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。圖I至圖3中，一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，它包括的步驟是，步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位時(shí)刀閘觸頭具體位置數(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(jì)算機(jī)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)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、將實(shí)時(shí)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(duì)， 若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說(shuō)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)定出圖像中刀閘觸頭所在區(qū)域，并測(cè)量合閘到位時(shí)刀閘觸頭分別位于水平橫桿上方和下方的長(zhǎng)度 DM0、DM1，計(jì)算RM = DM0/DM1,以此作為刀閘合閘到位的模板。所述步驟二具體為I)利用特征點(diǎn)匹配方式實(shí)現(xiàn)圖像中刀閘觸頭區(qū)域的精確定位，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘觸頭區(qū)域剝離出來(lái)；2)利用圖像直線檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘固定端水平橫桿和刀閘移動(dòng)端頂部觸頭的自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)而可以自動(dòng)檢測(cè)出刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度D0、D1，從而得到兩者的比例關(guān)系R = D0/D1。所述步驟三具體為通過實(shí)時(shí)采集到的圖像中刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度的比例R和 RM經(jīng)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)刀閘合位可靠性的判別；刀閘分合到位可靠性判別規(guī)則如下
權(quán)利要求
1.一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，它包括的步驟是，步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位時(shí)刀閘觸頭具體位置數(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(jì)算機(jī)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)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、將實(shí)時(shí)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(duì)，若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說(shuō)明刀閘合閘未可靠到位。
2.如權(quán)利要求I所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(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(shí)可見光或紅外圖像，標(biāo)定出圖像中刀閘觸頭所在區(qū)域，并測(cè)量合閘到位時(shí)刀閘觸頭分別位于水平橫桿上方和下方的長(zhǎng)度DM0、 DMl，計(jì)算RM = DM0/DM1,以此作為刀閘合閘到位的模板；所述步驟二具體為.1)利用特征點(diǎn)匹配方式實(shí)現(xiàn)圖像中刀閘觸頭區(qū)域的精確定位，從而從復(fù)雜的背景信息中將刀閘觸頭區(qū)域剝離出來(lái)；.2)利用圖像直線檢測(cè)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘固定端水平橫桿和刀閘移動(dòng)端頂部觸頭的自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)而可以自動(dòng)檢測(cè)出刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度D0、D1，從而得到兩者的比例關(guān)系R = D0/D1。
3.如權(quán)利要求2所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(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(shí)時(shí)采集到的圖像中刀閘觸頭分別位于橫桿上方和下方的長(zhǎng)度的比例R和RM經(jīng)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)刀閘合位可靠性的判別；刀閘分合到位可靠性判別規(guī)則如下刀閘是否可靠合閘到位=丨隹 Κ~Μ~° 。1 否 R-RM〈0
4.如權(quán)利要求I所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，步驟二所述移動(dòng)機(jī)器人，安裝有驅(qū)動(dòng)器、電源和控制計(jì)算機(jī)的機(jī)器人本體，與機(jī)器人本體相連的磁傳感器和RFID傳感器,集成可見光、紅外傳感器；安裝在機(jī)器人本體上方的云臺(tái)，安裝在云臺(tái)上方的可見光攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、雨刷和輔助光源。
5.如權(quán)利要求3所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述特征點(diǎn)匹配方式是利用SURF算法來(lái)實(shí)現(xiàn)刀閘設(shè)備的準(zhǔn)確定位。
6.如權(quán)利要求3所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述圖像直線檢測(cè)方式是采用Hough變換算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘上兩個(gè)圓形特征區(qū)域的識(shí)別。
7.如權(quán)利要求5所述的基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，其特征是，所述SURF算法中，對(duì)每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)使用4X4共16個(gè)種子點(diǎn)來(lái)描述，計(jì)算8個(gè)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)明公開了一種基于動(dòng)靜觸頭接觸比例的刀閘狀態(tài)合位可靠性判別方法，步驟一、依據(jù)刀閘合閘到位時(shí)刀閘觸頭具體位置數(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(jì)算機(jī)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)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、將實(shí)時(shí)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(duì)，若一致則滿足刀閘可靠合閘到位；否則，說(shuō)明刀閘合閘未可靠到位。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明基于圖像模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性識(shí)別，可以代替運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)刀閘分合到位可靠性的識(shí)別，大大減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短操作時(shí)間，消除現(xiàn)場(chǎng)人員的主觀因素的影響。
文檔編號(hào)G06K9/64GK102609730SQ201210044398
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)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, 厲秉強(qiáng), 梁濤, 王萬(wàn)國(guó), 王振利 申請(qǐng)人:山東魯能智能技術(shù)有限公司