[0001] 本
发明是
申请号为2015109556239、申请日为2015年12月17日、
发明名称为“高压线路驱鸟平台”的
专利的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及高压线路检测领域，尤其涉及一种高压线路驱鸟平台。
背景技术
[0003] 鸟巢是鸟儿活跃最频繁的场所之一，如果鸟巢出现在高压线路附近，例如在高压线路的
铁塔上，鸟巢本身以及经常出现的鸟体将会对高压线路带来严重危害，严重时甚至导致线路断电，给工厂带来巨大的经济损失，也给居民们带来生活上的不便。因而，需要对高压线路附近的鸟巢进行定期检查、定期排除。
[0004]
现有技术中为了克服鸟巢中的鸟儿对高压线路的影响，通常采用人工方式进行鸟巢清除，即供电管理部
门首先安排固定工作人员定期定点地去现场进行鸟巢探寻，在发现鸟巢后，在安排专门的维修人员爬上铁塔以拆除鸟巢，这种方式虽然能够消除鸟巢对高压线路的一些影响，但由于过度依赖人工，而且人工探寻的区域有限，导致清除鸟巢的效率低下，且费时费
力。
[0005] 因此，需要一种新的高压线路防干扰系统，能够通行在整条高压线路上，对鸟巢进行
电子化的检测和排除，从而替换原始的人工操作，提高系统的自动化
水准。
发明内容
[0006] 为了解决上述问题，本发明提供了一种基于
图像处理的高压线路驱鸟平台，首先优化线路巡检
机器人的结构，使其能通行于复杂的高压线路上，同时在巡检机器人上集成了电子声音播放设备和鸟巢识别设备，根据鸟巢类型确定电子声音播放设备所播放的驱鸟内容，以实现对鸟巢的自动检测和排除。
[0007] 根据本发明的一方面，提供了一种基于图像处理的高压线路驱鸟平台，所述平台包括电子声音播放设备、鸟巢识别设备、机器人主体和TF存储卡，电子声音播放设备、鸟巢识别设备和TF存储卡都位于机器人主体上，机器人主体用于对高压线路进行巡视，鸟巢识别设备对高压线路附近的铁塔
位置进行鸟巢识别，电子声音播放设备与鸟巢识别设备连接，用于基于鸟巢识别结果控制电子声音播放设备的播放内容。
[0008] 更具体地，在所述基于图像处理的高压线路驱鸟平台中，包括：电子声音播放设备，位于前轮子结构上，包括
信号接收通道、静态
存储器和电子声音播放器；TF存储卡，位于控制箱内，预先存储了鸟巢灰度范围，鸟巢灰度范围用于将图像中的鸟巢与背景分离，TF存储卡还预先存储了各个灰度化鸟巢
模版，每一个灰度化鸟巢模版对应一种鸟类所搭建的鸟巢，每一个灰度化鸟巢模版为通过对相应鸟类的基准鸟巢进行拍摄所得到的图像执行灰度化处理而获得；前方高清摄像头，位于前轮子结构上，包括半球形透明罩、辅助照明设备和CMOS摄像头，半球形透明罩用于容纳辅助照明设备和CMOS摄像头，辅助照明设备为CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，CMOS摄像头对高压线路附近的铁塔进行拍摄以获得高清铁塔图像；鸟巢识别设备，位于控制箱内，包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备；Daubechies小波滤波子设备与CMOS摄像头连接，用于对高清铁塔图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除高清铁塔图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；中值滤波子设备与Daubechies小波滤波子设备连接，用于对小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；尺度变换增强子设备与中值滤波子设备连接，用于对中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的
对比度，获得增强图像；目标分割子设备与尺度变换增强子设备和TF存储卡分别连接，将增强图像中
像素灰度值在鸟巢灰度范围内的所有像素组成鸟巢子图像，鸟巢子图像从增强图像的背景处分离获得；目标识别子设备与目标分割子设备和TF存储卡分别连接，将鸟巢子图像与各个灰度化鸟巢模版匹配，将匹配度最高的灰度化鸟巢模版所对应的鸟类类型作为目标鸟巢类型输出；机器人主体，包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、
刹车子结构、前方
气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、
底板、
重心控制子结构和控制箱；前轮子结构处于底板上方，包括前方驱动
电机和前方行走轮，前方行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，前方
驱动电机与前方
切削刀片和前方行走轮分别连接，用于为前方切削刀片提供切削动力的同时，为前方行走轮提供行走动力；中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间，处于底板上方，包括中部驱动电机和中部行走轮组成，中部行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，中部驱动电机与中部行走轮连接，用于为中部行走轮提供行走动力；后轮子结构处于底板上方，包括后方驱动电机和后方行走轮，后方行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接，用于为后方切削刀片提供切削动力的同时，为后方行走轮提供行走动力；前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间，用于将前轮子结构连接到底板上，包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节，前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接，前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接，前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接，前方肩关节与底板连接，前方垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收前方垂直伸缩
控制信号，前方水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号；中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间，用于将中轮子结构连接到底板上，包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节，中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接，中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接，中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接，中部肩关节与底板连接，中部垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号，中部水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号；后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间，用于将后轮子结构连接到底板上，包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节，后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接，后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接，后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接，后方肩关节与底板连接，后方垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号，后方水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号；刹车子结构包括刹车
块、刹车导向结构和刹车
气缸，刹车块位于后方高压线路位置，刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接，用于为刹车块的刹车
制动操作提供动力；重心控制子结构位于底板下方，采用控制箱为重心调节的
配重设备，包括重心调节气缸和三位电磁
阀，重心调节气缸为重心调节提供动力，三位
电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体的重心位置；控制箱位于底板下方，包括
外壳和控制板，所述控制板集成了飞思卡尔IMX6处理芯片和频分双工通信
接口，频分双工
通信接口与远端的供电管理
服务器连接，用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令，飞思卡尔IMX6处理芯片还与频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接，用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号，还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号；其中，电子声音播放设备还与鸟巢识别设备连接，通过信号接收通道接收目标鸟巢类型，电子声音播放器与静态存储器和信号接收通道分别连接，根据目标鸟巢类型在静态存储器中查找对应的鸟类天敌音频文件，并播放查找到的鸟类天敌音频文件；其中，电子声音播放器包括语音播放芯片和扬声器。
[0009] 更具体地，在所述基于图像处理的高压线路驱鸟平台中，还包括：伸缩限位
开关组合，包括六个伸缩限位开关。
[0010] 更具体地，在所述基于图像处理的高压线路驱鸟平台中：六个伸缩限位开关用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离。
[0011] 更具体地，在所述基于图像处理的高压线路驱鸟平台中，还包括：刹车限位开关，用于限制刹车块的刹车距离。
[0012] 更具体地，在所述基于图像处理的高压线路驱鸟平台中，还包括：控制箱移动限位开关，用于限制控制箱的移动距离。
附图说明
[0013] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
[0014] 图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的高压线路驱鸟平台的结构方
框图。
[0015] 附图标记：1电子声音播放设备；2鸟巢识别设备；3机器人主体；4TF存储卡具体实施方式
[0016] 下面将参照附图对本发明的基于图像处理的高压线路驱鸟平台的实施方案进行详细说明。
[0017] 当前，电力输送除了少数采用
地下电缆的方式之外，绝大部分为架空高压线路。架空的高压线路的
电压等级不同，铁塔结构、布线方式也不尽相同。由于结构上的差异以及环境因素的影响，在缺乏高大树木的地区常常发生高压线路铁塔上建筑鸟巢的现象，对安全供电构成威胁。
[0018] 鸟巢对高压线路的危害主要有以下几点：(1)增加高压线路
短路的机率；(2)鸟类
粪便对铁塔金属构件以及金属
导线造成
腐蚀，降低了其使用寿命，而且对于绝缘导线，会促使绝缘皮破损，增加短路机率；(3)脏污绝缘子，降低了其绝缘强度，在春秋有雾季节，增加了发生污闪的机率。
[0019] 由于鸟巢的出现具有较高的随机性，现有技术中，对于鸟巢的发现和清除一般都采用人工形式进行，即通过供电维护人员肉眼巡视高压线路，一旦发现鸟巢，立即进行人工清理，然而，这种方式耗费了大量的人力和物力，鸟巢清除的效率也不高。
[0020] 为了克服上述
缺陷，本发明提出了一种基于图像处理的高压线路驱鸟平台，首先采用电子化的现场鸟巢检测设备和电子化的现场鸟巢处理设备以提高系统的自动化水平，同时将现场鸟巢检测设备和现场鸟巢处理设备置于能够在高压线路上自由行走的机器人结构上，从而为供电管理部门节约大量人工成本，同时提高了鸟巢清除的效率。
[0021] 图1为根据本发明实施方案示出的基于图像处理的高压线路驱鸟平台的结构方框图，所述平台包括电子声音播放设备、鸟巢识别设备、机器人主体和TF存储卡，电子声音播放设备、鸟巢识别设备和TF存储卡都位于机器人主体上，机器人主体用于对高压线路进行巡视，鸟巢识别设备对高压线路附近的铁塔位置进行鸟巢识别，电子声音播放设备与鸟巢识别设备连接，用于基于鸟巢识别结果控制电子声音播放设备的播放内容。
[0022] 接着，继续对本发明的基于图像处理的高压线路驱鸟平台的具体结构进行进一步的说明。
[0023] 所述平台包括：电子声音播放设备，位于前轮子结构上，包括信号接收通道、静态存储器和电子声音播放器；TF存储卡，位于控制箱内，预先存储了鸟巢灰度范围，鸟巢灰度范围用于将图像中的鸟巢与背景分离，TF存储卡还预先存储了各个灰度化鸟巢模版，每一个灰度化鸟巢模版对应一种鸟类所搭建的鸟巢，每一个灰度化鸟巢模版为通过对相应鸟类的基准鸟巢进行拍摄所得到的图像执行灰度化处理而获得。
[0024] 所述平台包括：前方高清摄像头，位于前轮子结构上，包括半球形透明罩、辅助照明设备和CMOS摄像头，半球形透明罩用于容纳辅助照明设备和CMOS摄像头，辅助照明设备为CMOS摄像头的拍摄提供辅助照明，CMOS摄像头对高压线路附近的铁塔进行拍摄以获得高清铁塔图像。
[0025] 所述平台包括：鸟巢识别设备，位于控制箱内，包括Daubechies小波滤波子设备、中值滤波子设备、尺度变换增强子设备、目标分割子设备和目标识别子设备。
[0026] Daubechies小波滤波子设备与CMOS摄像头连接，用于对高清铁塔图像采用基于2阶Daubechies小波基的小波滤波处理，以滤除高清铁塔图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像。
[0027] 中值滤波子设备与Daubechies小波滤波子设备连接，用于对小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像。
[0028] 尺度变换增强子设备与中值滤波子设备连接，用于对中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像。
[0029] 目标分割子设备与尺度变换增强子设备和TF存储卡分别连接，将增强图像中像素灰度值在鸟巢灰度范围内的所有像素组成鸟巢子图像，鸟巢子图像从增强图像的背景处分离获得。
[0030] 目标识别子设备与目标分割子设备和TF存储卡分别连接，将鸟巢子图像与各个灰度化鸟巢模版匹配，将匹配度最高的灰度化鸟巢模版所对应的鸟类类型作为目标鸟巢类型输出。
[0031] 所述平台包括：机器人主体，包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、重心控制子结构和控制箱。
[0032] 前轮子结构处于底板上方，包括前方驱动电机和前方行走轮，前方行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接，用于为前方切削刀片提供切削动力的同时，为前方行走轮提供行走动力。
[0033] 中轮子结构位于前轮子结构和中轮子结构中间，处于底板上方，包括中部驱动电机和中部行走轮组成，中部行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，中部驱动电机与中部行走轮连接，用于为中部行走轮提供行走动力。
[0034] 后轮子结构处于底板上方，包括后方驱动电机和后方行走轮，后方行走轮采用塑料材料，具有与高压线路相适应的圆槽，后方驱动电机与后方切削刀片和后方行走轮分别连接，用于为后方切削刀片提供切削动力的同时，为后方行走轮提供行走动力。
[0035] 前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间，用于将前轮子结构连接到底板上，包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节，前方腕关节将前轮子结构和前方垂直伸缩臂连接，前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接，前方水平伸缩臂将前方肘关节与前方肩关节连接，前方肩关节与底板连接，前方垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号，前方水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号。
[0036] 中部气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间，用于将中轮子结构连接到底板上，包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂和中部肩关节，中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接，中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接，中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节连接，中部肩关节与底板连接，中部垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号，中部水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号。
[0037] 后方气动伸缩子结构位于后轮子结构和底板之间，用于将后轮子结构连接到底板上，包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节，后方腕关节将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接，后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接，后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接，后方肩关节与底板连接，后方垂直伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号，后方水平伸缩臂还与飞思卡尔IMX6处理芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号。
[0038] 刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸，刹车块位于后方高压线路位置，刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接，用于为刹车块的刹车制动操作提供动力。
[0039] 重心控制子结构位于底板下方，采用控制箱为重心调节的配重设备，包括重心调节气缸和三位电磁阀，重心调节气缸为重心调节提供动力，三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间的相对距离来控制机器人主体的重心位置。
[0040] 控制箱位于底板下方，包括外壳和控制板，所述控制板集成了飞思卡尔IMX6处理芯片和频分双工通信接口，频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接，用于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令。
[0041] 飞思卡尔IMX6处理芯片还与频分双工通信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接，用于解析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后方水平伸缩控制信号，还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号。
[0042] 其中，电子声音播放设备还与鸟巢识别设备连接，通过信号接收通道接收目标鸟巢类型，电子声音播放器与静态存储器和信号接收通道分别连接，根据目标鸟巢类型在静态存储器中查找对应的鸟类天敌音频文件，并播放查找到的鸟类天敌音频文件；电子声音播放器包括语音播放芯片和扬声器。
[0043] 可选地，在所述平台中，还包括：伸缩限位开关组合，包括六个伸缩限位开关；六个伸缩限位开关，用于分别限制前方垂直伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离；刹车限位开关，用于限制刹车块的刹车距离；以及控制箱移动限位开关，用于限制控制箱的移动距离。
[0044] 另外，限位开关又称行程限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程限位开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程限位开关的触点动作，实现
电路的切换。因此，限位开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。限位开关广泛用于各类机床和
起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在
电梯的控制电路中，还利用行程限位开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。
[0045] 限位开关就是用以限定机械设备的运动极限位置的电气开关。这种开关有
接触式的和非接触式的。接触式的比较直观，机械设备的运动部件上，安装上限位开关，与其相对运动的固定点上安装极限位置的挡块，或者是相反安装位置。当限位开关的机械触头碰上挡块时，切断了(或改变了)控制电路，机械就停止运行或改变运行。由于机械的惯性运动，这种行程开关有一定的“超行程”以保护开关不受损坏。
[0046] 采用本发明的基于图像处理的高压线路驱鸟平台，针对现有技术无法在现场采用非人工形式对高压线路附近鸟巢进行清除的问题，首先改革现有的巡视机器人架构，使其能够适应各种复杂的线路环境，然后设计出基于
图像识别的鸟巢检测设备和能够发出各种鸟类天敌音频文件的电子声音播放设备，并将鸟巢检测设备和电子声音播放设备搭载在巡视机器人上，在巡视机器人的行走的过程中实现高压线路全程的智能化驱鸟。
[0047] 可以理解的是，虽然本发明已以较佳
实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或
修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
