基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司設(shè)備管理部, 天津 300010;2.天津市渤海新能科技有限公司, 天津 300384)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)電力設(shè)施建設(shè)的力度不斷加大，搭建了一系列遠(yuǎn)距離的傳輸網(wǎng)絡(luò)和智能化的變電站，輸變電線路規(guī)模不斷擴(kuò)大，為電力輸送設(shè)施的巡檢巡視作業(yè)帶來(lái)了較大的難度。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)電力輸送設(shè)施的巡檢巡視大多采用的仍然是半自動(dòng)化巡檢、射頻采集、條形識(shí)別法和手工紙介質(zhì)記錄的方式，很難保證巡檢巡視的效果?？纱┐骷夹g(shù)是一種結(jié)合了無(wú)線通信、傳感器、多媒體技術(shù)的創(chuàng)新技術(shù)，最早出現(xiàn)在美國(guó)。20世紀(jì)60年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)出了最早的可穿戴技術(shù)?？纱┐骷夹g(shù)較為常見(jiàn)的交互方式包括觸覺(jué)、語(yǔ)音、眼動(dòng)操作、手勢(shì)等。近年來(lái)，可穿戴技術(shù)越來(lái)越成熟，正式進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期。

隨著可穿戴技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)研究成果逐漸進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化的應(yīng)用階段，促成了新的應(yīng)用模式的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)人機(jī)交互的方式，采用可穿戴式輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)輔助模式被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的巡檢、維修等場(chǎng)合?；谛畔⑼ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展，應(yīng)用新型可穿戴式設(shè)備對(duì)電力傳輸設(shè)備和線路進(jìn)行巡檢巡視成為了可能，極大的推進(jìn)了電力傳輸設(shè)施的巡檢巡視作業(yè)的智能化和自動(dòng)化水平。

1 基于頭戴式雙目相機(jī)的動(dòng)態(tài)自定位方法

1.1 雙目視覺(jué)里程計(jì)

雙目視覺(jué)里程計(jì)利用通過(guò)圖像特征匹配算法獲得的相鄰幀的匹配特征點(diǎn)，以及通過(guò)雙目相機(jī)的成像原理獲得的特征點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)，即可得到相機(jī)在前后兩個(gè)不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)估計(jì)。其成像原理如圖1所示，圖中相機(jī)的坐標(biāo)系由x、y、z軸組成，其中x軸表示與相機(jī)平行的方向向右，y軸表示右手系，z軸表示相機(jī)的光軸方向；二維圖像坐標(biāo)系統(tǒng)由v、u軸組成，其中v軸豎起向下；u軸水平向右。雙目相機(jī)利用同一時(shí)刻兩個(gè)相機(jī)捕獲的有視差的圖像和雙目相機(jī)的參數(shù)即可將真實(shí)環(huán)境中空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)復(fù)原。

圖1 雙目相機(jī)立體成像原理圖

雙目視覺(jué)里程的圖像必須要與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前后幀的圖像及同一時(shí)刻采集的左右圖像相匹配。對(duì)視角變化及光照強(qiáng)度的變化與噪聲之間保持了一定的魯棒性。

1.2 IMU數(shù)據(jù)融合

在運(yùn)用雙目相機(jī)視覺(jué)里程計(jì)進(jìn)行定位的時(shí)候，由于各種原因，往往會(huì)產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，為了消除這種測(cè)量誤差，需要在雙目視覺(jué)里程計(jì)的基礎(chǔ)上，引入額外的傳感器保證定位估計(jì)的準(zhǔn)確性，構(gòu)建出一個(gè)更大規(guī)模和尺度的狀態(tài)優(yōu)化模型，其中較為常用的傳感器為IMU。系統(tǒng)首先需要建立一個(gè)EKF狀態(tài)估計(jì)模型，通過(guò)IMU數(shù)據(jù)提高視覺(jué)里程的魯棒性和準(zhǔn)確性，降低系統(tǒng)的累計(jì)誤差。IMU傳感器包括了磁力計(jì)、陀螺儀、加速度計(jì)等，是一個(gè)高精度的慣性測(cè)量單元，可以對(duì)姿態(tài)角、角速度、線加速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。IMU數(shù)據(jù)融合僅僅將視覺(jué)里程計(jì)的定位估計(jì)值和姿態(tài)角的測(cè)量值融合在了一起，但是在實(shí)際的融合過(guò)程中，由于設(shè)備自身的原因，經(jīng)常出現(xiàn)IMU時(shí)鐘與視覺(jué)里程計(jì)不同步的現(xiàn)象，因此需要在融合之前將時(shí)鐘不同步的問(wèn)題解決掉，需要對(duì)IMU采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理。

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 應(yīng)用場(chǎng)景

基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景為智能變電站系統(tǒng)，包含了室外變電站和室內(nèi)電力控制室兩部分。其中室外變電站的使用對(duì)象為現(xiàn)場(chǎng)巡檢巡視人員，主要負(fù)責(zé)變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的巡檢巡視工作。變電站場(chǎng)景具有 空間開(kāi)放、尺度大、場(chǎng)景相似度高、干擾大、限定了行走區(qū)間的特點(diǎn)。本文所要解決的問(wèn)題既是根據(jù)變電站場(chǎng)景的特點(diǎn)及巡檢巡視作業(yè)的需求，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出適用于變電站巡檢巡視作業(yè)人員的輔助引導(dǎo)系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)的功能需求

基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站系統(tǒng)作業(yè)人員的巡檢作業(yè)需要具備下面幾項(xiàng)基本功能：

2.2.1 環(huán)境建圖

基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站系統(tǒng)環(huán)境地圖的創(chuàng)建是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與前提，系統(tǒng)的定位與引導(dǎo)功能的實(shí)現(xiàn)都是建立在環(huán)境地圖創(chuàng)建的基礎(chǔ)之上的。通過(guò)對(duì)未知環(huán)境的探索，創(chuàng)建出滿足系統(tǒng)功能需求的環(huán)境地圖，并將其應(yīng)用于智能變電站巡檢巡視作業(yè)人員的自定位路徑引導(dǎo)。地圖需要支持高效的讀取，具備離線存儲(chǔ)功能。

2.2.2 自定位

巡檢巡視作業(yè)人員自定位的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性對(duì)路徑的引導(dǎo)等功能的正常工作具有直接的影響 ，其自定位信息反映了使用者在實(shí)際真實(shí)環(huán)境中的位置，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，確保自定位信息的準(zhǔn)確性，以及出錯(cuò)時(shí)的自恢復(fù)能力。

2.2.3 路徑引導(dǎo)

路徑引導(dǎo)是智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)的直接需求，智能變電站的巡檢巡視作業(yè)人員要想快速的到達(dá)等巡檢設(shè)備，就離不開(kāi)路徑引導(dǎo)的幫助。與面向機(jī)器人的引導(dǎo)不同，面向人的引導(dǎo)應(yīng)該降低人的信息負(fù)擔(dān)，直觀地向巡檢者提供有效的路徑引導(dǎo)，提供最優(yōu)的巡檢路徑。

2.2.4 設(shè)備的可視化指導(dǎo)與識(shí)別

智能變電站巡檢巡視作業(yè)人員最基本的工作內(nèi)容是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的查看及檢修，因此基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先需要滿足巡檢巡視作業(yè)人員的工作需求，降低巡檢巡視作業(yè)人員的工作強(qiáng)度，具備設(shè)備工作狀態(tài)檢測(cè)及識(shí)別的能力，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)的檢測(cè)。

2.2.5 人機(jī)交互

智能變電站巡檢巡視作業(yè)人員能夠通過(guò)交互界面與系統(tǒng)之間進(jìn)行交互，是系統(tǒng)實(shí)用性的直接要求，良好的交互功能能夠有效提高巡檢巡視作業(yè)人員的作業(yè)效率，使作業(yè)人員更加專(zhuān)注于巡檢巡視作業(yè)本身。

2.3 系統(tǒng)的性能需求

基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)是應(yīng)用于智能變電站巡檢巡視作業(yè)的引導(dǎo)輔助系統(tǒng)，需要滿足如下性能需求：

2.3.1 實(shí)用性需求

系統(tǒng)需要在不對(duì)作業(yè)人員的作業(yè)工作造成影響的基礎(chǔ)上，為作業(yè)人員提供實(shí)用性的功能，不允許對(duì)作業(yè)人員有所限制。

2.3.2 準(zhǔn)確性需求

系統(tǒng)必須要為巡檢巡視作業(yè)人員提供準(zhǔn)確的自定位及路徑引導(dǎo)功能，不能將錯(cuò)誤的信息提供給作業(yè)人員，以免對(duì)作業(yè)人員造成誤導(dǎo)。

2.3.3 穩(wěn)定性需求

為了保證智能變電站系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，系統(tǒng)應(yīng)該降低各功能模塊之間的耦合，當(dāng)某一功能模塊出現(xiàn)故障時(shí)，能夠保證其他功能模塊的正常工作，并保證當(dāng)某功能模塊出現(xiàn)故障時(shí)能夠具備一定的自動(dòng)恢復(fù)功能。

2.3.4 可擴(kuò)展性需求

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該分層設(shè)計(jì)，能夠支持多種硬件設(shè)備，提供較高的可擴(kuò)展性，降低模塊耦合，預(yù)留通信與集成接口，保證軟件平臺(tái)的可擴(kuò)展性，方便更多功能的集成。

2.4 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

1)如何兼顧系統(tǒng)便攜性與視覺(jué)處理計(jì)算要求之間的矛盾。

解決方案：采用前后臺(tái)形式的分布系統(tǒng)，前端采用Android平臺(tái)，能夠AR技術(shù)將可視化指導(dǎo)信息推送給使用者；后臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)復(fù)雜的視覺(jué)任務(wù)的處理計(jì)算，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與前端的通信。

2)由于處理器計(jì)算能力有限，如何保證定位的實(shí)時(shí)性是系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題。

解決方案：建立起一種同時(shí)兼顧存儲(chǔ)簡(jiǎn)約和信息豐富的環(huán)境拓?fù)鋱D，對(duì)環(huán)境中等檢修設(shè)備的拓?fù)湮恢藐P(guān)系進(jìn)行描述，并將作業(yè)人員的典型巡檢作業(yè)路徑軌跡記錄下來(lái)，采用融合特征與距離的關(guān)鍵幀選擇的方法，完善關(guān)鍵幀拓?fù)鋱D。

3)基于頭戴式雙目相機(jī)的實(shí)時(shí)視覺(jué)定位存在著可靠性和精度上的不足，因此如何提高系統(tǒng)的可靠性也是一個(gè)非常重要的難點(diǎn)問(wèn)題。

解決方案：采用EKF算法將IMU輸出和雙目視覺(jué)里程計(jì)輸出融合在一起，采用對(duì)極幾何約束和空間位置約束，建立起可靠的回環(huán)檢測(cè)，將通過(guò)圖優(yōu)化算法對(duì)視覺(jué)里程計(jì)的累計(jì)定位誤差進(jìn)行修正。

3 系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的總體框架

系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)輔助系統(tǒng)的功能需求和性能需求，利用雙目立體相機(jī)引入了面向智能變電站巡檢巡視作業(yè)的引導(dǎo)輔助系統(tǒng)，提供了友好的人機(jī)交互功能和定位導(dǎo)航功能，創(chuàng)建了環(huán)境地圖，滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，具體框架如圖2所示。系統(tǒng)后臺(tái)主要由自定位模塊、環(huán)境建圖模塊、地圖管理模塊、路徑引導(dǎo)模塊、管理模塊、通信模塊等幾大模塊組成。

3.2 系統(tǒng)的硬件平臺(tái)

基于雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)的硬件包括四部分：IMU、雙目相機(jī)、智能眼鏡和處理中心。首先將IMU固定在雙目相機(jī)上，再將裝有IMU的雙目相機(jī)固定在頭盔上。智能眼鏡的輸入設(shè)備為觸摸板，是單獨(dú)的設(shè)備，巡檢巡視作業(yè)人員直接配戴在眼部即可。處理中心選擇筆記本電腦，放置在作業(yè)人員的背包內(nèi)，通過(guò)USB將處理中心筆記本電腦民傳感器連接。個(gè)體如圖3所示。

為了方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，后臺(tái)選用筆記本電腦，也可選用NvidiaJetson TX1開(kāi)發(fā)版。雙目相機(jī)是定位引導(dǎo)與環(huán)境建模的基礎(chǔ)，用于對(duì)環(huán)境的感知以獲得環(huán)境圖像，是系統(tǒng)最核心的傳感器，本系統(tǒng)選用ZED雙目相機(jī)，該相機(jī)具有USB3.0接口提供高傳輸速度，有效測(cè)量距離達(dá)20 m，重量適中，便于在頭盔上的安裝。智能眼鏡選用EPSON BT-300智能眼鏡，該眼鏡采用了OLED顯示技術(shù)，可以通過(guò)投射的方式在用戶眼前虛擬顯示屏上顯示。

圖2 基于頭戴式雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)總體框架圖

圖3 系統(tǒng)原型平臺(tái)組成

3.3 系統(tǒng)的軟件平臺(tái)

根據(jù)前后臺(tái)的不同，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括基于Unity的前端平臺(tái)和基于ROS(Robot Operating System)的后臺(tái)。其中后臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)以節(jié)點(diǎn)為基本單元，對(duì)各節(jié)點(diǎn)的管理是通過(guò)ROS實(shí)現(xiàn)的，從而保證了各節(jié)點(diǎn)單元之間通信的可靠性，為各節(jié)點(diǎn)單元之間的通信提供了標(biāo)準(zhǔn)，ROS后臺(tái)開(kāi)發(fā)平臺(tái)具有開(kāi)源性、分布式、通用性的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的通信是基于ROS標(biāo)準(zhǔn)的通信機(jī)制，該機(jī)制主要有Topic和Service兩種通信方式。

圖4 地圖創(chuàng)建線程圖

系統(tǒng)后臺(tái)結(jié)構(gòu)采用的是三層結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)層、中間層和應(yīng)用層等，其中系統(tǒng)層包含了基于Ubuntu操作系統(tǒng)的ROS開(kāi)發(fā)平臺(tái)及其所提供的第三方庫(kù)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等；中間層為具體的功能模塊；應(yīng)用層主要包括環(huán)境建圖、定位、引導(dǎo)等實(shí)用化應(yīng)用程序，具體如圖4所示。

系統(tǒng)的前端軟件的開(kāi)發(fā)基于Unity平臺(tái)，該平臺(tái)同時(shí)支持VR、AR，具有工具豐富、跨平臺(tái)的特點(diǎn)，是一款專(zhuān)業(yè)的游戲引擎，能夠在搭載Android系統(tǒng)的智能眼鏡上運(yùn)行。

3.4 系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)

3.4.1 自定位模塊

該模塊是實(shí)時(shí)引導(dǎo)及環(huán)境建圖的基礎(chǔ)模塊，在雙目視覺(jué)里程計(jì)的基礎(chǔ)上，將位姿優(yōu)化和回環(huán)檢測(cè)等加入到模塊當(dāng)中，通過(guò)視覺(jué)里程計(jì)和IMU的融合，獲取準(zhǔn)確的定位信息。由于模塊中添加了回環(huán)檢測(cè)功能，因此如果視覺(jué)里程計(jì)失效，當(dāng)作業(yè)人員回到先前經(jīng)過(guò)的位置時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)定位。自定位模塊的主要函數(shù)如表1所示。

表1 自定位模塊的主要函數(shù)

3.4.2 環(huán)境建圖模塊

環(huán)境建圖模塊以定位算法為基礎(chǔ)，針對(duì)作業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行建圖，并將其保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。地圖構(gòu)建主要包括三個(gè)方面的功能：視覺(jué)里程計(jì)運(yùn)行的跟蹤功能、傳感器數(shù)據(jù)的獲取功能及全局地圖的優(yōu)化功能，包含了運(yùn)動(dòng)跟蹤、創(chuàng)建關(guān)鍵幀、回環(huán)檢測(cè)及地圖優(yōu)化等4個(gè)線程。具體如圖4所示。

3.4.3 路徑引導(dǎo)模塊

該模塊是以環(huán)境建圖模塊所創(chuàng)建的地圖為基礎(chǔ)，對(duì)巡檢巡視作業(yè)人員的路徑進(jìn)行規(guī)劃與引導(dǎo)。路徑引導(dǎo)模塊包括兩部分：室外環(huán)境引導(dǎo)和室內(nèi)環(huán)境引導(dǎo)，其中室外環(huán)境引導(dǎo)是分層進(jìn)行的，通過(guò)拓?fù)鋱D路徑規(guī)劃算法，得出從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。在進(jìn)行引導(dǎo)的過(guò)程中，如果回環(huán)檢測(cè)檢測(cè)到了回環(huán)，則將其視作新的起始點(diǎn)，對(duì)引導(dǎo)軌跡進(jìn)行重新規(guī)劃(室外路徑引導(dǎo)的主要函數(shù)如表2所示)。而由于室外環(huán)境引導(dǎo)的路徑規(guī)劃與引導(dǎo)是建立在進(jìn)程計(jì)和拓?fù)鋱D的基礎(chǔ)之上的，但是由于對(duì)拓?fù)鋱D過(guò)度依賴(lài)，影響到規(guī)劃路徑的效果，另外由于系統(tǒng)對(duì)環(huán)境建圖的要求也比較高，因此在室內(nèi)環(huán)境的引導(dǎo)規(guī)劃過(guò)程中，需要根據(jù)概要地圖中的柵格地圖對(duì)路徑進(jìn)行規(guī)劃，通過(guò)實(shí)時(shí)全局定位，直接獲得巡檢巡視作業(yè)人員在柵格地圖中的當(dāng)前位置，快速地規(guī)劃出巡檢巡視的引導(dǎo)路徑。

表2 室外路徑引導(dǎo)的主要函數(shù)

3.4.4 管理模塊

管理模塊包括后臺(tái)軟件管理模塊和前端軟件管理模塊兩部分，前端軟件管理模塊以智能眼鏡為運(yùn)行平臺(tái)，包括人機(jī)交互模塊、可視化裝配與指導(dǎo)模塊、設(shè)備檢測(cè)與識(shí)別模塊及路徑引導(dǎo)可視化模塊等。系統(tǒng)通過(guò)多進(jìn)程的方式執(zhí)行各種任務(wù)，保證了某一任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤不會(huì)對(duì)整個(gè)前端軟件的運(yùn)行產(chǎn)生影響，降低了任務(wù)之間的耦合關(guān)系。

3.4.5 通信模塊

該模塊采用ROS典型的topic工作模式，通過(guò)訂閱相應(yīng)的topic得到原始的ROS數(shù)據(jù)，并通過(guò)函數(shù)回調(diào)的方式對(duì)多個(gè)topic的數(shù)據(jù)接收進(jìn)行處理。通信模塊的傳輸層使用TCP/IP協(xié)議，采用流套接字進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)的前端為客戶端，后臺(tái)為服務(wù)器。通信機(jī)制采用了回調(diào)函數(shù)的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該模塊根據(jù)目前系統(tǒng)的通信需求，在系統(tǒng)中設(shè)置了固定的topic，并編寫(xiě)了針對(duì)每一個(gè)subscriber的消息回調(diào)函數(shù)，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。通信模塊的主要函數(shù)如表3所示。

表3 通信模塊的主要函數(shù)

4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證評(píng)估

4.1 基本功能測(cè)試

4.1.1 自定位測(cè)試

自定位實(shí)驗(yàn)的目的是為了對(duì)實(shí)際行走路徑閉合的狀態(tài)下考察融合IMU視覺(jué)定位法與純視覺(jué)定位法起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的距離誤差。測(cè)試方法為巡檢巡視作業(yè)人員頭戴相機(jī)在室內(nèi)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中從起點(diǎn)到終點(diǎn)繞行數(shù)圈。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相似，說(shuō)明與純視覺(jué)里程計(jì)相比，融合IMU的里程計(jì)定位精度更高。

4.1.2 地圖定位測(cè)試

利用事先創(chuàng)建的環(huán)境概要地圖，通過(guò)位姿偏差補(bǔ)償對(duì)全局進(jìn)行定位，當(dāng)視覺(jué)定位出錯(cuò)時(shí)，人為的將相機(jī)朝向視覺(jué)特征較少的參照系，如白墻等，當(dāng)回環(huán)檢測(cè)檢測(cè)出回環(huán)的時(shí)候，，全局位姿通過(guò)位姿偏差計(jì)算可以恢復(fù)到初始狀態(tài)，說(shuō)明系統(tǒng)的實(shí)用性比較強(qiáng)。

4.2 系統(tǒng)整體運(yùn)行演示

4.2.1 室內(nèi)作業(yè)環(huán)境

模擬任務(wù)為巡檢巡視作業(yè)人員從智能變電站的控制室出發(fā)到達(dá)指定設(shè)備，檢查指定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并按要求操作設(shè)備。首先作業(yè)人員在系統(tǒng)設(shè)置的導(dǎo)航目標(biāo)的引導(dǎo)下到達(dá)目標(biāo)位置。當(dāng)作業(yè)人員到達(dá)目標(biāo)位置之后，前端設(shè)備將設(shè)備的檢測(cè)與識(shí)別功能開(kāi)啟，作業(yè)人員即可在系統(tǒng)的指導(dǎo)下對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的前后臺(tái)各模塊之間通過(guò)按照設(shè)定的工作流程協(xié)調(diào)工作，充分驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)用性。

4.2.2 室外環(huán)境引導(dǎo)任務(wù)演示

室外環(huán)境引導(dǎo)任務(wù)演示的模擬任務(wù)為對(duì)巡檢巡視作業(yè)人員的室外定位與引導(dǎo)。首先作業(yè)人員設(shè)置導(dǎo)航目標(biāo)，完成初始全局定位，然后作業(yè)人員在系統(tǒng)引導(dǎo)可視化模塊給出的有效路徑指引下下運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置。演示結(jié)果表明引導(dǎo)可視化模塊為作業(yè)人員提供了有效的路徑指引。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的電力設(shè)備巡檢巡視方式存在著人員安全性不足、信息量單一的缺陷，而基于可穿戴設(shè)備的智能巡檢巡視系統(tǒng)有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)巡檢巡視方式的不足，極大地提高了巡檢巡視作業(yè)的效率和準(zhǔn)確性，使作業(yè)人員的巡檢巡視作業(yè)更加高效和安全，降低了巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文設(shè)計(jì)的基于雙目相機(jī)的智能變電站巡檢巡視系統(tǒng)充分考慮了智能變電站的應(yīng)用場(chǎng)景和功能、性能需求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)作業(yè)人員的巡檢巡視路徑的最佳指引，極大地提高了作業(yè)效率、準(zhǔn)確性及安全性，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初衷。