变电站在输变电建设中具有重要地位,变电站稳定而高效的运行是供电安全、高效、稳定、可靠的重要保障。采用巡检机器人替代人工巡检,符合现阶段变电站无人化、自动化、智能化的要求。巡检机器人可以实现精准化、全天候、高频率的对相关设备进行安全巡护,在保障巡检质量的同时提高工作效率。对于变电站巡检机器人,自主定位导航技术和图像识别技术是确保巡检机器人能够顺利而高效完成巡检任务的核心技术,也一直是研究的关键和重点。针对这两个方面,本课题在结合了变电站实际情况的基础上,对四轮式变电站巡检机器人的自主定位导航和对变电站仪表设备的图像识别进行了研究。课题主要研究内容如下:1.通过查阅文献资料,对变电站巡检机器人发展现状进行了分析和总结。对相关变电站进行实地考察,综合其无轨化需求,提出了一种二维码巡检标签辅助惯性导航的综合定位导航方法。该方法按照变电站的实际需求将巡检区域数字化为若干定位点表示的巡检地图。利用定位点间惯性导航,定位点内二维码巡检标签辅助定位导航的方式实现巡检机器人的自主定位导航和巡检区域的无轨化。课题针对巡检地图构建、巡检标签编码以及定位点部署方法等方面进行了具体研究和设计。2.针对硬件系统,设计了定位导航实验平台。实验平台采用全向轮设计,主控模块采用双STM32控制芯片的设计,专门设计了各传感器功能模块驱动电路、通讯模块、遥控模块、电源转换与管理模块等以实现对机器人的运动控制。针对软件系统,对巡检机器人综合定位导航方法总逻辑进行了设计,采用了PID位置速度双闭环的电机控制方式,并针对巡检机器人的远程通讯、远程遥控、安全避障、电池监测等功能进行了程序设计。3.针对变电站的智能仪表识别,对相关变电站进行了考察。对变电站常用仪表和设备类型进行总结分类。针对变电站系统中最为常见的6L2型指针式仪表,首先进行表盘和指针的定位、拟合、修复,再利用角度法进行自动读表。针对数显式仪表,采用了基于模板匹配的数码管式数显仪表的自动读表方法。针对变电站室内开关柜把手,提出了一种多目标的室内开关柜把手的自动识别方法,利用把手自身特性完成自动识别的功能。最后对利用网络摄像机对变电站设备温度的监控方法进行了介绍。同时为了方便算法的研究和测试,采用XL-21标准动力柜搭建了图像识别测试平台。4.使用定位导航实验平台对定位导航算法进行测试,同时对图像识别算法进行变电站实地测试,对变电站关键ROI识别率以及自动读表准确率进行评估。测试结果符合预期要求。本课题设计的实验平台自主定位导航的定位精度在10cm以内,转向精度在10?以内,符合设计要求。通过对大量样本图像进行实验和测试,对各种类仪表的图像识别算法识别率均达到了90%以上。通过本课题的研究,对现阶段变电站实现巡检自动化、智能化、无轨化具有一定意义。