- 文献综述（或调研报告）：
- 前言
变电站是电力输配电系统中的一个重要环节，变电站设备巡检是保证变电站设备安全运行、提高供电可靠性的一项基础性工作。例行巡检每天至少2次，特殊巡检一般在特殊或极端天气后进行，此外还需要每半月进行一次变电站设备的红外测温[1]等。在这样的巡检中，人工劳动强度大、工作效率低、主观依赖性高并且管理成本高。
随着机器人技术的发展和智能化、无人值守变电站的提出，机器人巡检代替人工巡检成为一个现实可行的途径。机器人巡检技术在近些年有了长足的发展，已经有应用于试点智能变电站的实物，巡检时仪器仪表读数识别的准确率较高。目前巡检机器人研究的主要方面是导航轨迹优化，交互方式选择，仪器仪表读数识别精度与速度改进等。
由此我们针对现有的巡检机器人技术，希望建立一个更加优化的、综合的机器人巡检方法，特别是在仪器仪表读数识别方面希望有更加准确的方法，提高识别精度和准确度，从而更好地适应变电站复杂的设备。
- 国内外研究成果综述
导航是巡检机器人自主完成巡检工作的基础，必须保证导航的精确度和灵活性，这对后续工作有重要的影响。目前存在的导航方式有磁轨迹导航、GPS导航、差分GPS导航、激光导航、图像导航[2]等，这些方式各有优缺点及适用的情况，这是由传感器的自身特性和环境情况决定的。磁轨迹导航[1][3]是使用较多的一种方式，通过安装在机器人上的磁传感器检测机器人相对于磁轨迹的偏移，从而修正机器人的行进路径实现引导方向的目的，其原理简单并且可靠，导航精度高，抗干扰性好。RFID电子标签即无线射频识别，是一种通讯技术，应用于机器人巡检设备前的定位，它的优点是非接触识别，无需建立机械或光学接触，可以应对雪、尘垢、涂料等恶劣环境。另外也有通过信息融合技术将多种导航方法混合[2]，实现优势互补。近些年，由于移动车载摄像系统的发展，全方位视觉系统[4]通过近红外照明识别地标，可以实现全方位的导航，导航精度大大提升。
机器人运行的控制与信息的交互也是一个重要的问题。在正常情况下，机器人按照既定的轨迹进行自动巡检，实现自主巡检。Wi-Fi模块通过USB接口与工控机进行信息交互[2]，在特殊情况需要对指定设备进行巡检时，操作人员通过操控设备遥控机器人，脱离设定路线，对非预设的目标设备进行监测。文献[5]提出了移动设备读取数据和固定读取装置相结合的思想，对数据量大的设备装设固定摄像设备采集图像，通过内部互联网协议上传到数据云端，再进行处理，提高效率。
巡检机器人的核心问题是对采集图像的处理，使其数字化。目前，指针式仪表的自动检定一般采用光电法和图像处理法两种[6]。光电法是根据指针通过被检测表盘的受检点时该点反射光强度的变化，利用光电效应来产生触发信号，经比较计算得出仪表的指示精度。该法实时性好，但由于反射光强度受表盘的反射系数的影响较大，故稳定性不好。图像处理方法是利用数字图像处理技术。对视觉信号进行处理，完成图像采集、图像转换、偏差检测、结果显示等操作，实现检定过程的自动化。该方法可保证检测速度和精度并且计算方便。常用的图像分割方法有步长法、圆周灰度检测法、Hough变换三种[7]。文献[8]通过处理后的平滑图像经拉普拉斯锐化再二值化得到二值化后图像，实现刻度线和指针的检出。文献[9]在经过二值化处理后，利用MATLAB工具进行图像指针、数值细化，提高了识别精度。一般情况下，通过各类图像采集系统获取的图像与希望得到的图像总存在较大的偏差，图像无法直接分析和判别，必须对图像预处理。预处理的主要目的是提高图像的可读性和便于计算机对图像分析、处理、识别和理解。由于仪表表盘是属于“明背景，暗目标”的灰度图，指针信息集中在低灰度区，指针周围附近背景处于中间灰度区，基于灰度期望的分段线性变换实现指针的对比度增强，突出目标区是一个有效的方法[6]。对仪表盘的图像进行二值化方法有很多，包括固定阈值法和动态阈值法等[10]。一般选用动态阈值法，取整幅图像中灰度值的最大值和最小值的平均值作为阈值，并以此对图像进行二值化处理，这样可以降低由于被测表的环境亮度、表盘背景、表壳材质和表壳曲率的不同而导致图像亮度产生的变化的影响。Hough变换是一个十分有效的图像分割识别指针的方法，在椭圆形等非常规图形的识别中有明显优势。文献[11]在Hough变换的基础上利用尺度不变特征变换(SIFT)算法，在输入图像中匹配提取仪表表盘区域子图像，而后对表盘子图像进行二值化、仪表指针骨干化处理，利用快速Hough变换检测指针直线去除噪音干扰，定位指针精确位置和指向角度，完成指针读数。
总体来说，目前变电站巡检机器人的技术已经有所发展，但是仍不够成熟，在实际应用中的精度有待提高，同时可操控性和自主操作性需要进一步改善。随着智能化的推广，未来变电站巡检机器人有着很广阔的空间。
- 参考文献
[1] 周立辉.张永生.孙勇.梁涛.鲁守银 智能变电站巡检机器人研制及应用[期刊论文]-电力系统自动化 2011(19)
[2] 李应.向光海.王佳佳.韦宗毅.LI Ying.XIANG Guang-hai.WANG Jia-jia.WEI Zong-yi 变电站巡检机器人导航控制系统设计与实现[期刊论文]-现代计算机（专业版） 2014(9)
[3] 崔彦彬.刘欢.CUI Yanbin.LIU Huan 变电站智能巡检机器人系统的设计[期刊论文]-现代制造技术与装备 2014(4)
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