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基于SGM-SSD的电力巡检机器人障碍物定位模型

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测控技术 2024年第8期43卷 1-6页

作者：王琪董泉梁向阳焦海龙徐明冯顺国网河南省电力公司超高压公司河南郑州450000

为了提升电力巡检机器人对输电线路障碍物识别的精度,对电力巡检障碍物定位识别模型进行了研究,并提出了一种结合半全局匹配(Semi-Global Matching, SGM)算法和单点多盒探测器(Single Shot Multibox Detector, SSD)的模型。采用加权最... 详细信息

为了提升电力巡检机器人对输电线路障碍物识别的精度,对电力巡检障碍物定位识别模型进行了研究,并提出了一种结合半全局匹配(Semi-Global Matching, SGM)算法和单点多盒探测器(Single Shot Multibox Detector, SSD)的模型。采用加权最小二乘(Weighted Least Squares, WLS)滤波算法,对利用SGM算法所得视差图中的空洞和噪点进行了处理,并提出了一种轻量化单点多盒探测方法。实验测试结果显示,优化后的模型定位测量误差低于5.13%;其大小由300 MB下降到了2.03 MB;轻量化模型在89、250次迭代后的损失函数值分别降至0.23和0.33。验证了所提出的模型能够实现输电线路障碍物定位和识别,能够满足实际的应用需求。

关键词：半全局匹配算法单点多盒探测器电力巡检机器人障碍物定位定位识别

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基于深度强化学习的电力巡检机器人网络自动化监测系统

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自动化与仪表 2024年第9期39卷 70-73,83页

作者：陈人楷方晓明李仕彦国网福建省电力有限公司信息通信分公司福州350001

为提高网络巡检数据传输的可靠性与时效性,设计基于深度强化学习的电力巡检机器人网络自动化监测系统。通过系统的数据采集模块,获得目标机器人网络的历史数据与实时数据,共同存入原始采集数据库;由数据处理模块处理该数据库内数据,降... 详细信息

为提高网络巡检数据传输的可靠性与时效性,设计基于深度强化学习的电力巡检机器人网络自动化监测系统。通过系统的数据采集模块,获得目标机器人网络的历史数据与实时数据,共同存入原始采集数据库;由数据处理模块处理该数据库内数据,降低冗余,提升数据精度;结合自动化监测模块的漏洞检测扫描器,由处理后历史数据中获得异常数据,存入历史异常数据库,调用该模块的深度强化学习算法,以历史异常数据为输入,实现对目标网络实时数据的自动化监测。实验结果显示,系统的数据传输误码率低、传输时延较短、数据传输的综合性能较好;可实现目标网络历史数据与实时数据的异常监测,监测结果的准确度高于97%,且监测用时短、时效性较佳、综合性能表现优越。

关键词：深度强化学习电力巡检机器人网络自动化监测漏洞检测

基于机器视觉的电力巡检机器人自动化系统设计

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自动化技术与应用 2024年第1期43卷 35-38,43页

作者：黄松涛国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司内蒙古通辽028000

为实现巡检中更低的误检率,设计一种基于机器视觉的电力巡检机器人自动化系统。利用远距离激光雷达配合多种设备,实现机器人的定位导航。根据图像预处理模块能够实现巡检图像的色彩分割、降噪滤波等处理。总控平台模块主要由六部分构成... 详细信息

为实现巡检中更低的误检率,设计一种基于机器视觉的电力巡检机器人自动化系统。利用远距离激光雷达配合多种设备,实现机器人的定位导航。根据图像预处理模块能够实现巡检图像的色彩分割、降噪滤波等处理。总控平台模块主要由六部分构成,分别为图像识别单元、核心服务单元等。通过硬件与软件相结合实现机器人的电力巡检功能。实验结果表明,设计的机器人运动指标良好,能够实现高效变电站巡检,同时系统的巡检导航性能良好,巡检误检率较低,说明系统满足设计需求。

关键词：机器视觉转向电机电力巡检机器人自动化系统 CCD摄像机

基于PLC构建电力巡检机器人自动化控制系统

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自动化与仪表 2024年第5期39卷 73-77页

作者：梁寿愚李映辰赵化时马光中国南方电网有限责任公司广州510700

该文对电力巡检机器人的自动化控制系统进行以PLC为基础的设计,提升电力调度的效率与安全性。基于PLC构建电力巡检机器人自动化控制系统总体架构,通过上位机接收操纵台传递的操作者信息以及下位机传递的温度、角度等状态信息,通过OPC通... 详细信息

该文对电力巡检机器人的自动化控制系统进行以PLC为基础的设计,提升电力调度的效率与安全性。基于PLC构建电力巡检机器人自动化控制系统总体架构,通过上位机接收操纵台传递的操作者信息以及下位机传递的温度、角度等状态信息,通过OPC通信程序将指令下发至下位机,下位机依据上位机下达指令,通过PID驱动控制器完成电力巡检机器人运动控制,利用模糊C均值聚类方法判别电力巡检机器人故障,将结果实时传送到上位机操纵台的显示器,及时反馈机器人的工作状态。实验结果表明,该系统可以控制机器人完成电力巡检,该系统应用后可有效检测机器人故障,使其具备优秀的避障能力,可实现上下位机实时通信。

关键词： PLC 电力巡检机器人自动化控制系统上下位机

基于FPSO的电力巡检机器人的广义二型模糊逻辑控制

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自动化学报 2022年第6期48卷 1482-1492页

作者：吴庆赵涛佃松宜郭锐李胜川方红帏韩吉霞四川大学电气工程学院成都610065 国网山东省电力公司济南250001 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110006

针对电力巡检机器人(Power-line inspection robot,PLIR)的平衡调节问题,设计了广义二型模糊逻辑控制器(General type-2 fuzzy logic controller,GT2FLC);针对GT2FLC中隶属函数参数难以确定的问题,通过模糊粒子群(Fuzzy particle swarm optimization,FPSO)算法来优化隶属函数参数.将GT2FLC的控制性能与区间二型模糊逻辑控制器(Interval type-2 fuzzy logic controller,IT2FLC)和一型模糊逻辑控制器(Type-1 fuzzy logic controller,T1FLC)的控制性能进行对比.除此之外,还考虑了外部干扰对三种控制器控制效果的影响.仿真结果表明,GT2FLC具有更好的性能和处理不确定性的能力.

关键词：广义二型模糊逻辑控制器隶属函数模糊粒子群电力巡检机器人

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电力巡检机器人的实时视频目标检测和跟踪算法研究

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电力巡检机器人的实时视频目标检测和跟踪算法研究

作者：张艺林华南理工大学

学位级别：硕士

在电力设施现场,人们使用了越来越多的机器人替代人员进行设备巡检。在巡检过程中,电力巡检机器人需要实时地对拍摄到的视频进行目标检测并根据结果对自身进行调整,同时还需要对设备目标进行持续跟踪,并抓取出各个目标符合要求的最佳图... 详细信息

在电力设施现场,人们使用了越来越多的机器人替代人员进行设备巡检。在巡检过程中,电力巡检机器人需要实时地对拍摄到的视频进行目标检测并根据结果对自身进行调整,同时还需要对设备目标进行持续跟踪,并抓取出各个目标符合要求的最佳图像以供后续上传至巡检平台进行进一步处理。目前,已经有部分应用于巡检机器人的目标检测研究,但大多并未考虑视频目标检测的实时性以及对各个设备目标进行跟踪和获取其最佳图像的需要。本文则针对这些需求,利用电力设施站点过往巡检过程中积累的图像和视频数据,设计了一个可以完成视频目标检测、目标跟踪以及最佳图像筛选的算法模型,主要研究内容为:1)针对巡检拍摄的视频中相邻帧图像内容重复且存在低质量帧的问题,使用不同的图像质量评价算法实现了关键帧选择算法。该算法对视频帧进行质量和相似性评价并分类出关键帧和非关键帧,以便后续算法进行分类处理并提高检测效果。2)针对巡检时视频目标检测的实时性需求,提出了改进的Seq-Bbox-Matching后处理算法,并基于YOLOv5s模型和后处理算法实现了实时的视频目标检测算法。该算法引入了Shuffle Netv2替换网络模型的部分结构以降低模型参数复杂度,将关键帧和非关键帧分别处理,并通过改进的后处理算法对检测结果进行强化或补充,在保证了检测速度的同时具有较高的检测精度。3)为提高从巡检视频中抓取目标设备最佳图像的质量,提出了基于IoU匹配的目标跟踪算法,并利用视频目标检测以及异常光斑检测的结果实现了最佳目标帧获取算法。4)为将算法模型应用于巡检机器人中,在实际机器人环境中将以上算法进行了实现、整合和部署。并通过测试获得了各个算法模块以及整合之后的完整算法的检测精度和运行速度等指标。本文提出的方案在在视频识别中获得了78.8m AP和25.907fps的结果,在目标跟踪中获得了0.965MOTA和24.697fps的结果。结果表明本文提出的方案相比于改进前的模型具有更高的检测精度以及更快的检测速度,并能够达到巡检任务中实时处理视频的需求。

关键词：电力巡检机器人视频目标检测目标跟踪 YOLOv5 Seq-Bbox-Matching

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电力巡检机器人状态估计方法研究

电力巡检机器人状态估计方法研究

作者：姚贺明郑州轻工业大学

学位级别：硕士

状态估计是保证电力巡检机器人运行的关键技术之一,该方法被广泛应用于机器人组合导航、目标跟踪、信号处理和故障诊断等领域,为电力巡检机器人稳定工作打下坚实的基础。但系统中存在非线性耦合问题、噪声统计特性不确定性时,状态估计... 详细信息

状态估计是保证电力巡检机器人运行的关键技术之一,该方法被广泛应用于机器人组合导航、目标跟踪、信号处理和故障诊断等领域,为电力巡检机器人稳定工作打下坚实的基础。但系统中存在非线性耦合问题、噪声统计特性不确定性时,状态估计的精度会受到严重影响。为了降低非线性耦合与不确定参数对系统状态估计的不利影响,本文深入研究了状态估计方法。主要研究包括:(1)针对含有线性状态驱动的非线性耦合系统状态估计问题,传统的非线性卡尔曼滤波算法存在计算量大、估计精度不足等缺点。为了减少系统估计过程的计算量,同时提高状态估计的精度,提高机器人工作效率。通过模型参数解耦方法提出了一种基于模型预测的两级状态估计算法。通过模型解耦和重构建立新的两级子系统,仿真结果表明在不增加系统额外计算量的情况下,基于模型预测的两级状态估计算法可以有效地提高非线性系统状态估计的精度。(2)智能优化算法广泛应用于状态估计过程中,针对天牛须搜索算法与状态估计算法融合过程中天牛须搜索算法容易陷入局部最优的问题,提出了基于惯性权重和衰减因子的天牛须搜索算法。在权重中引入正态分布、箕舌线分布和随机分布的惯性权重,改进搜索策略,控制全局搜索和局部搜索的比例。同时,在天牛步长更新过程中引入了随机性,更好地帮助天牛逃脱局部最优解。最后在标准测试函数下进行仿真验证,说明该算法在处理高维多峰问题上有明显的性能提升。(3)针对系统状态估计过程中由于噪声统计特性未知导致状态估计性能下降的问题,提出了一种基于改进天牛须搜索的非线性系统状态估计方法。首先以最小新息误差协方差为标准,通过改进的天牛须搜索算法进行噪声参数特性搜索。然后将搜索到的噪声代入到卡尔曼滤波过程中去。最后通过卡尔曼滤波的预测更新步骤,得到更准确的状态估计结果。仿真结果表明,该算法能够有效地提高电力巡检机器人运动过程中系统在噪声统计特性未知情况下的估计精度。

关键词：非线性耦合系统状态估计扩展卡尔曼滤波天牛须搜索算法噪声参数未知电力巡检机器人

基于遗传算法的电力巡检机器人作业调度优化方法

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电网与清洁能源 2022年第3期38卷 68-73页

作者：张廷锋陶熠昆何凛赵跃东浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司浙江绍兴312366 浙江科技学院浙江杭州310023

目前研究的电力巡检机器人作业调度优化方法的适应度无法满足收敛原则,导致调度优化过程耗费时间过长。为此,基于遗传算法研究了一种新的电力巡检机器人作业调度优化方法。通过分析尺度特征,确定电力巡检机器人运行图像,计算偏移角度。... 详细信息

目前研究的电力巡检机器人作业调度优化方法的适应度无法满足收敛原则,导致调度优化过程耗费时间过长。为此,基于遗传算法研究了一种新的电力巡检机器人作业调度优化方法。通过分析尺度特征,确定电力巡检机器人运行图像,计算偏移角度。引入遗传算法,利用编码/解码,设计适应度函数、选择、交叉和变异,选择操作的目标是能够在群体中选出优等个体,并逐渐增加群体中的优等个体;在进行迭代时,根据个体的适应程度来选择确定结果为选中还是淘汰,并根据选择结果实现电力巡检机器人作业调度优化。实验结果表明,该文所提方法在不同函数下得到的适应度结果都能够很好地满足收敛原则,且收敛速度和收敛精度都高于传统方法,能够有效缩短作业调度过程所耗费的时间。

关键词：遗传算法电力巡检机器人作业调度调度优化优化方法

基于动态事件驱动鲁棒集员融合的电力巡检机器人室内定位方法

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基于动态事件驱动鲁棒集员融合的电力巡检机器人室内定位方法

作者：陈浩安徽理工大学

学位级别：硕士

近年来,由于人工智能技术的迅速发展,各种移动机器人开始出现在人们的生活中如扫地机器人、银行柜台机器人和送餐机器人等。在电力系统领域,为解决人工巡检带来的人身安全问题,巡检机器人在各变电站、发电厂和配电站等场合被投入使用,... 详细信息

近年来,由于人工智能技术的迅速发展,各种移动机器人开始出现在人们的生活中如扫地机器人、银行柜台机器人和送餐机器人等。在电力系统领域,为解决人工巡检带来的人身安全问题,巡检机器人在各变电站、发电厂和配电站等场合被投入使用,而电力巡检机器人可执行各种任务的前提是具备基本的定位功能。当巡检机器人在室外时,人们通常采用全球定位系统或北斗定位系统获取它的位置信息,但如果处于密闭环境或室内场所时,障碍物的遮挡会导致巡检机器人接收不到卫星发射的信号,从而无法完成定位。因此研究无卫星信号的室内电力巡检机器人定位技术具有非常重要的意义。关于室内电力巡检机器人定位,本文首先针对信号在传播过程因电磁噪声干扰导致RSSI值出现偏差的问题,使用最小二乘法对RSSI测距算法进行修正。然后在修正RSSI测距算法的基础上,对传统三边定位算法三圆不交于一点的问题加以改进,进而提高了基于RSSI测距的室内电力巡检机器人定位方法的精度。接着,针对无线传感器网络能量有限的问题,本文为巡检机器人设计了一种动态事件驱动的鲁棒集员融合估计器,该估计器分成预测更新步和融合估计步,其中每一步均被转化成维度变化的凸优化或半定规划问题,同时又采用解耦方法降低了算法的计算复杂度,而设计的动态事件驱动机制通过减少巡检机器人和周围锚节点间数据传输的频次,缓解了无线传感器网络的通信负担,使巡检机器人对无线传感器网络的能量利用率得到提升。最后,数值模拟仿真实验结果表明:改进后的RSSI测距定位方法的定位精度得到有效提高,并且设计的动态事件驱动机制和鲁棒集员融合估计器在保持较高定位精度的同时,在降低能耗、通信交互频次和计算复杂度方面也具有较大优势。图[44]表[10]参[67]

关键词：电力巡检机器人室内RSSI测距定位动态事件驱动机制鲁棒集员融合估计器