CN108890652B - 一种变电站巡检机器人及变电站设备巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变电站巡检机器人及变电站设备巡检方法，该变电站巡检机器人包括：机器人本体、动作控制器、图像获取设备、视觉问答单元，动作控制器接收用户输入的巡检任务，并根据巡检任务生成控制指令，以驱动机器人本体按预设路径进行移动；图像获取设备获取图像信息，并将图像信息发送至视觉问答单元；视觉问答单元接收图像信息，根据预设视觉问答模型及巡检任务分别对图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果，并根据分析结果调整机器人本体的移动路径。通过实施本发明，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径调整，能够提高获取设备巡检目标图像的精确度，保障了巡检识别结果的准确性，提高了变电站设备的巡检效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备检测领域，具体涉及一种变电站巡检机器人及变电站设备巡检方法。
背景技术
变电站设备及环境巡检是确保变电站运行正常的重要方法，随着智能电网的发展，无人值守变电站数量不断增加，巡检机器人在无人值守变电站得到越来越多的应用。
现有的变电站巡检机器人搭载各种传感器、仪器和摄像机等，在无人值守变电站对室外高压设备和环境进行巡检，实时获取变电站主要设备和环境的各种数据，利用后台分析算法可及时发现电力设备的缺陷和异常，为变电站安全运行提供必要的保障。但是，现有的变电站巡检机器人无法对变电站设备上各类仪表进行准确的识别，当机器人位置不理想，获取不到高质量图像信息时，设备的识别工作将无法完成，从而影响变电站巡检工作的进行；并且当出现瓷瓶有裂纹、设备渗漏油等常见的设备外表缺陷时，现有的变电站巡检机器人无法检测出来。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的当变电站巡检机器人位置不理想，获取不到高质量图像信息时，设备的识别工作将无法完成，从而影响变电站巡检工作的准确性等问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种变电站巡检机器人，包括：机器人本体、动作控制器、图像获取设备、视觉问答单元，其中，所述动作控制器接收用户输入的巡检任务，并根据所述巡检任务生成控制指令，以驱动所述机器人本体按预设路径进行移动；所述图像获取设备获取图像信息，并将所述图像信息发送至所述视觉问答单元；所述视觉问答单元接收所述图像信息，根据预设视觉问答模型及所述巡检任务分别对所述图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果，并根据所述分析结果调整所述机器人本体的移动路径。
结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述视觉问答单元包括：场景分析模块，用于根据所述图像信息中的场景图像信息、所述巡检任务及预设视觉问答模型判断所述机器人本体是否到达所述设备巡检目标的区域；场景调整指令生成模块，当所述机器人本体未达到所述区域时，所述场景调整指令生成模块根据所述设备巡检目标与所述场景图像信息的位置关系生成场景调整指令，并将所述场景调整指令发送至所述动作控制器；所述动作控制器接收所述场景调整指令，并根据所述场景调整指令调整所述移动路径。
结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述场景调整指令生成模块具体用于执行以下步骤：根据所述设备巡检目标所处的场景与所述场景图像信息的位置关系，计算所述场景与所述场景图像信息中图像中心位置的方向距离值；根据所述方向距离值计算所述移动路径，并根据所述移动路径生成包含所述移动路径的所述场景调整指令；将所述场景调整指令发送至所述动作控制器。
结合第一方面，在第一方面的第三实施方式中，所述视觉问答单元还包括：目标分析模块，当所述机器人本体到达所述区域时，所述目标分析模块用于控制所述图像获取设备获取目标图像信息，并根据所述预设视觉问答模型判断所述目标图像信息中是否包含所述设备巡检目标；目标调整指令生成模块，当所述场景图像信息没有包含所述设备巡检目标时，所述目标调整指令生成模块根据所述设备巡检目标与所述目标图像信息的位置关系生成目标调整指令，并将所述目标调整指令发送至所述动作控制器；所述动作控制器接收所述目标调整指令，并根据所述目标调整指令调整所述移动路径。
结合第一方面，在第一方面的第四实施方式中，所述目标调整指令生成模块具体用于执行以下步骤：根据所述设备巡检目标与所述目标图像信息的位置关系，计算所述设备巡检目标与所述目标图像信息中图像中心位置的偏差距离值；根据所述偏差距离值计算所述移动路径，并根据所述移动路径生成包含所述移动路径的所述目标调整指令；将所述目标调整指令发送至所述动作控制器。
结合第一方面，在第一方面的第五实施方式中，所述视觉问答单元还包括：状态分析模块，当所述目标图像信息中包含所述设备巡检目标时，所述状态分析模块用于控制所述图像获取设备获取目标状态图像信息，根据所述预设视觉问答模型分析所述目标状态图像信息中所述设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
结合第一方面，在第一方面的第六实施方式中，所述变电站巡检机器人还包括：无线通信单元，所述机器人本体通过所述无线通信单元获取用户输入的所述巡检任务，将所述巡检任务发送至所述动作控制器，所述机器人本体还通过所述无线通信单元将所述目标巡检结果发送至所述用户。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种变电站设备巡检方法，包括：接收用户输入的巡检任务，并根据所述巡检任务中的预设路径驱动所述变电站巡检机器人进入巡检区域；获取所述巡检区域的图像信息，并根据所述巡检任务及预设视觉问答模型分别对所述图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果；根据所述分析结果调整所述机器人本体的移动路径。
结合第二方面，在第二方面的第一实施方式中，所述变电站设备巡检方法还包括：获取目标状态图像信息，根据所述预设视觉问答模型分析所述目标状态图像信息中所述设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
结合第二方面，在第二方面的第二实施方式中，所述变电站设备巡检方法还包括：根据预设巡检任务筛选条件，将所述目标巡检结果发送至所述用户。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的变电站巡检机器人，包括：机器人本体、动作控制器、图像获取设备、视觉问答单元，该变电站巡检机器人通过动作控制器接收用户输入的巡检任务，根据巡检任务生成控制指令，以驱动机器人本体按预设路径进行移动，然后通过图像获取设备获取图像信息，将图像信息发送至视觉问答单元；视觉问答单元在接收图像信息后，根据预设视觉问答模型及巡检任务分别对图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果，根据分析结果调整机器人本体的移动路径。通过视觉问答单元不断地调整机器人本体的移动路径使图像获取设备可以获取巡检任务中各设备巡检目标的准确图像信息，提高了图像质量，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径的调整，能够提高获取的设备巡检目标图像的精确度，保障了巡检识别结果的准确性，提高了变电站设备的巡检效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中变电站巡检机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例中视觉问答单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中变电站巡检机器人的另一结构示意图；
图4为本发明实施例中变电站设备巡检方法的流程图；
图5为本发明实施例中变电站设备巡检方法的另一流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供了一种变电站巡检机器人，如图1所示，该变电站巡检机器人包括：机器人本体1、动作控制器2、图像获取设备3、视觉问答单元4等。
其中，动作控制器2接收用户输入的巡检任务，并根据巡检任务生成控制指令，以驱动机器人本体1按预设路径进行移动。具体地，上述的动作控制器2根据巡检任务中的预设路径来对上述的机器人本体1的移动目的地进行定位，然后确定移动方向和移动距离，并控制机器人本体1执行相应的移动动作，使其移动至目标区域。
图像获取设备3获取图像信息，并将图像信息发送至视觉问答单元4。具体地，上述的图像获取设备3可以为红外摄像机或可见光摄像机等。
视觉问答单元4接收图像信息，根据预设视觉问答模型及巡检任务分别对图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果，并根据分析结果调整机器人本体1的移动路径。具体地，上述的预设视觉问答模型为根据已有的图像数据库，通过深度学习算法进行训练测试得到的图像-图像问题-图像答案的对应关系模型，该预设视觉问答模型中的图像问题输入与图像答案输出构成问题对。在输入图像后，根据该预设视觉问答模型中的各个问题对进行目标问答分析，例如：输入为图像获取设备采集的图像，根据预设视觉问答模型的图像输入问题针对当前的设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果。当分析结果符合巡检任务要求时，说明无需调整巡检机器人的位置，即无需调整机器人本体的移动路径，可直接控制巡检机器人进一步采集设备巡检目标的图像信息等；当分析结果不符合巡检任务要求时，说明此时需要调整巡检机器人的位置，即需要调整机器人本体的移动路径，然后执行后续的图像采集、分析等过程。
本发明实施例提供的变电站巡检机器人，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径的调整，能够提高获取的设备巡检目标图像的精确度，保障了巡检识别结果的准确性，提高了变电站设备的巡检效率。
在一较佳实施例中，如图2所示，上述的视觉问答单元4包括：
场景分析模块41，用于根据图像信息中的场景图像信息、巡检任务及预设视觉问答模型判断机器人本体1是否到达设备巡检目标的区域。
具体地，在一实施例中，当上述的动作控制器2驱动机器人本体1移动至目的地后，上述图像获取设备3拍摄包含机器人位置当前场景的场景图像，该场景分析模块41利用预设视觉问答模型判断巡检任务中所要巡检的设备巡检目标区域是否在该场景图像中，该图像获取设备3可以根据需要设置拍摄参数，调整场景图像所包含图像信息的范围。
场景调整指令生成模块42，当机器人本体1未达到区域时，场景调整指令生成模块42根据设备巡检目标与场景图像信息的位置关系生成场景调整指令，并将场景调整指令发送至动作控制器2。
具体地，在一实施例中，上述场景调整指令生成模块42用于执行以下步骤：
步骤a：根据设备巡检目标所处的场景与场景图像信息的位置关系，计算场景与场景图像信息中图像中心位置的方向距离值。例如：设备巡检目标所处的场景位于场景图像信息中图像中心位置前方10米处，则所得到的方向距离值为前方10米。
步骤b：根据方向距离值计算移动路径，并根据移动路径生成包含移动路径的场景调整指令。例如当方向距离值为前方10米时，该场景调整指令为驱动上述机器人本体1沿当前路径向前移动10米。
步骤c：将场景调整指令发送至动作控制器2。上述场景调整指令生成模块42在生成场景调整指令后，将该指令发送给动作控制器2，通过动作控制器2来控制机器人本体1移动。
在一较佳实施例中，如图2所示，上述的视觉问答单元4还包括：
目标分析模块43，当机器人本体1到达区域时，目标分析模块43用于控制图像获取设备3获取目标图像信息，并根据预设视觉问答模型判断目标图像信息中是否包含设备巡检目标。
具体地，在一实施例中，当机器人本体1到达区域时，上述图像获取设备3拍摄当前机器人位置的目标图像，该目标分析模块43利用预设视觉问答模型判断该目标图像中是否包含设备巡检目标，该图像获取设备3可以根据需要设置拍摄参数，调整目标图像所包含图像信息的范围。
目标调整指令生成模块44，当场景图像信息没有包含设备巡检目标时，目标调整指令生成模块44根据设备巡检目标与目标图像信息的位置关系生成目标调整指令，并将目标调整指令发送至动作控制器2。
具体地，在一实施例中，上述的目标调整指令生成模块44用于执行以下步骤：
步骤d：根据设备巡检目标与目标图像信息的位置关系，计算设备巡检目标与目标图像信息中图像中心位置的偏差距离值。例如：设备巡检目标位于目标图像信息中图像中心位置左侧50cm处，则所得到的偏差距离值为-50cm。
步骤e：根据偏差距离值计算移动路径，并根据移动路径生成包含移动路径的目标调整指令。例如当方向距离值为时-50cm，该目标调整指令为驱动上述机器人本体1向左侧移动50cm。
步骤f：将目标调整指令发送至动作控制器2。上述目标调整指令生成模块44在生成目标调整指令后，将该指令发送给动作控制器2，通过动作控制器2来控制机器人本体1移动。
在一较佳实施例中，如图2所示，上述的视觉问答单元4还包括：状态分析模块45，当目标图像信息中包含设备巡检目标时，状态分析模块45用于控制图像获取设备3获取目标状态图像信息，根据预设视觉问答模型分析目标状态图像信息中设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
具体地，在一实施例中，上述的目标巡检结果包括：设备巡检目标的当前工作状态，及该设备巡检目标对应的各种图像信息，例如：当设备巡检目标为变压器上油温表时，该目标巡检结果包括油温表读数异常/正常，拍摄的该油温表读数的工作图像等。从而实现了在变电站巡检机器人上完成图像处理工作，提高了巡检效率和准确性，并避免了将各类图像数据传输至计算机端进行处理，提高了巡检效率。
在一较佳实施例中，如图3所示，上述的变电站巡检机器人还包括：无线通信单元5，机器人本体1通过无线通信单元5获取用户输入的巡检任务，将巡检任务发送至动作控制器2，机器人本体1还通过无线通信单元5将目标巡检结果发送至用户。
具体地，在一实施例中，上述的无线通信单元5可以根据预设巡检任务筛选条件，将目标巡检结果发送至用户，在实际应用中，当设备巡检目标工作异常时，容易引发设备故障，存在安全隐患，因此用户可能更加关注处于异常工作的设备巡检目标，此时，可以将设备巡检目标的工作状态作为预设巡检任务筛选条件，仅向用户发送处于异常工作状态的目标巡检结果，从而减少数据传输量，有效避免大量数据造成的延时，提高巡检效率，进而加快故障处理速度。
通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的变电站巡检机器人，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径的调整，能够提高获取的设备巡检目标图像的精确度，实现了在变电站巡检机器人上完成图像处理工作，提高了巡检效率和准确性，并避免了将各类图像数据传输至计算机端进行处理，减少数据传输量，保障了巡检识别结果的准确性，进而有效避免大量数据造成的延时，加快故障处理速度等。
以下将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的变电站巡检机器人的具体工作过程做进一步的说明。
本发明实施例中的巡检任务是将变压器的油温表作为设备巡检目标进行的，采用的图像获取设备3为摄像机，首先，动作控制器2接收巡检任务中的预设路径，根据预设路径生成控制指令，驱动机器人本体1按照预设路径到达场景；启动摄像机采集图像，将采集的图像发送至场景分析模块41；场景分析模块41根据变压器巡检任务和输入的图像利用预设视觉问答模型分析变电站巡检机器人是否到达变压器场景；如果场景不符合，则通过场景调整指令生成模块42向动作控制器2发送场景调整指令；动作控制器2根据接收的场景调整指令控制变电站巡检机器人移动至变压器场景；当变电站巡检机器人移动至变压器场景后，启动摄像机采集新的图像发送至目标分析模块43；目标分析模块43根据变压器巡检任务和输入的新的图像利用预设视觉问答模型分析能否找到油温表目标；如果找不到油温表目标，则通过目标调整指令生成模块44向动作控制器2发送目标调整指令；动作控制器2根据接收的目标调整指令控制变电站巡检机器人移动至目标图像处；当变电站巡检机器人移动至目标图像处时，启动摄像机采集油温表读数图像发送至状态分析模块45；状态分析模块45根据变压器巡检任务和输入的油温表读数图像利用预设视觉问答模型分析该油温表读数是否正常/异常，如无法判断，则通过动作控制器2调整变电站巡检机器人在目标区域的位置，并重新采集图像；如果得到该油温表的读数正常/异常的目标巡检结果，则将该目标巡检结果及油温表读数图像通过无线通信单元5发送至用户端；用户接收并存储该巡检目标的巡检结果，并输入新的巡检任务，继续巡检；重复以上过程，直至到本次变电站巡检的所有任务结束。
实施例2
本施例提供一种变电站设备巡检方法，如图4所示，该变电站设备巡检方法包括：
步骤S1：接收用户输入的巡检任务，并根据巡检任务中的预设路径驱动变电站巡检机器人进入巡检区域。
步骤S2：获取巡检区域的图像信息，并根据巡检任务及预设视觉问答模型分别对图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果。
步骤S3：根据分析结果调整机器人本体的移动路径。
通过上述步骤S1至步骤S3，本发明实施例的变电站设备巡检方法，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径的调整，能够提高获取的设备巡检目标图像的精确度，保障了巡检识别结果的准确性，提高了变电站设备的巡检效率。
在一较佳实施例中，如图5所示，该变电站设备巡检方法还包括：
步骤S4：获取目标状态图像信息，根据预设视觉问答模型分析目标状态图像信息中设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
步骤S5：根据预设巡检任务筛选条件，将目标巡检结果发送至用户。
通过上述步骤S1至步骤S5，本发明实施例的变电站设备巡检方法，结合巡检机器人采集的图像进行移动路径的调整，能够提高获取的设备巡检目标图像的精确度，提高了巡检效率和准确性，并避免了将各类图像数据传输至计算机端进行处理，减少数据传输量，保障了巡检识别结果的准确性，进而有效避免大量数据造成的延时，加快故障处理速度等。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种变电站巡检机器人，其特征在于，包括：机器人本体（1）、动作控制器（2）、图像获取设备（3）、视觉问答单元（4），其中，
所述动作控制器（2）接收用户输入的巡检任务，并根据所述巡检任务生成控制指令，以驱动所述机器人本体（1）按预设路径移动至目标区域；
所述图像获取设备（3）获取目标区域的图像信息，并将所述图像信息发送至所述视觉问答单元（4）；
所述视觉问答单元（4）接收所述图像信息，根据预设视觉问答模型及所述巡检任务分别对所述图像信息中的各设备巡检目标进行目标问答分析，生成分析结果，并根据所述分析结果调整所述机器人本体（1）的移动路径，所述视觉问答单元（4）包括：
场景分析模块（41），用于根据所述图像信息中的场景图像信息、所述巡检任务及预设视觉问答模型判断所述机器人本体（1）是否到达所述设备巡检目标的区域；
场景调整指令生成模块（42），当所述机器人本体（1）未达到所述设备巡检目标的区域时，所述场景调整指令生成模块（42）根据所述设备巡检目标与所述场景图像信息的位置关系生成场景调整指令，并将所述场景调整指令发送至所述动作控制器（2）；
所述动作控制器（2）接收所述场景调整指令，并根据所述场景调整指令调整所述移动路径。
2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述场景调整指令生成模块（42）具体用于执行以下步骤：
根据所述设备巡检目标所处的场景与所述场景图像信息的位置关系，计算所述场景与所述场景图像信息中图像中心位置的方向距离值；
根据所述方向距离值计算所述移动路径，并根据所述移动路径生成包含所述移动路径的所述场景调整指令；
将所述场景调整指令发送至所述动作控制器（2）。
3.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述视觉问答单元（4）还包括：
目标分析模块（43），当所述机器人本体（1）到达所述设备巡检目标的区域时，所述目标分析模块（43）用于控制所述图像获取设备（3）获取目标图像信息，并根据所述预设视觉问答模型判断所述目标图像信息中是否包含所述设备巡检目标；
目标调整指令生成模块（44），当所述目标图像信息没有包含所述设备巡检目标时，所述目标调整指令生成模块（44）根据所述设备巡检目标与所述目标图像信息的位置关系生成目标调整指令，并将所述目标调整指令发送至所述动作控制器（2）；
所述动作控制器（2）接收所述目标调整指令，并根据所述目标调整指令调整所述移动路径。
4.根据权利要求3所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述目标调整指令生成模块（44）具体用于执行以下步骤：
根据所述设备巡检目标与所述目标图像信息的位置关系，计算所述设备巡检目标与所述目标图像信息中图像中心位置的偏差距离值；
根据所述偏差距离值计算所述移动路径，并根据所述移动路径生成包含所述移动路径的所述目标调整指令；
将所述目标调整指令发送至所述动作控制器（2）。
5.根据权利要求3所述的变电站巡检机器人，其特征在于，所述视觉问答单元（4）还包括：
状态分析模块（45），当所述目标图像信息中包含所述设备巡检目标时，所述状态分析模块（45）用于控制所述图像获取设备（3）获取目标状态图像信息，根据所述预设视觉问答模型分析所述目标状态图像信息中所述设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
6.根据权利要求5所述的变电站巡检机器人，其特征在于，还包括：
无线通信单元（5），所述机器人本体（1）通过所述无线通信单元（5）获取用户输入的所述巡检任务，将所述巡检任务发送至所述动作控制器（2），所述机器人本体（1）还通过所述无线通信单元（5）将所述目标巡检结果发送至所述用户。
7.一种变电站设备巡检方法，其特征在于，包括：
接收用户输入的巡检任务，并根据所述巡检任务中的预设路径驱动变电站巡检机器人进入目标区域；
获取所述目标区域的图像信息；
根据所述图像信息中的场景图像信息、所述巡检任务及预设视觉问答模型判断所述机器人本体是否到达设备巡检目标的区域；
当所述机器人本体未达到所述设备巡检目标的区域时，根据所述设备巡检目标与所述场景图像信息的位置关系生成场景调整指令；
根据所述场景调整指令调整所述机器人本体的移动路径。
8.根据权利要求7所述的变电站设备巡检方法，其特征在于，还包括：获取目标状态图像信息，根据所述预设视觉问答模型分析所述目标状态图像信息中所述设备巡检目标的工作状态，生成目标巡检结果。
9.根据权利要求8所述的变电站设备巡检方法，其特征在于，还包括：
根据预设巡检任务筛选条件，将所述目标巡检结果发送至所述用户。
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