铠装计算机电缆

　　核心词：铠装 计算机电缆 
　　电力公司对地埋电缆的铺设有严格的要求,对"下垫层"、保护管以及电缆的外表皮情况都要进行认真的检查,在符合施工标准的情况下再铺设上垫层,完成后续的工作。"下垫层",通常是由软土或砂层组成,首先要检查下垫层的表面平滑程度,检查是否存在尖角石头等情况。然后进一步确认保护管有没有明显锈蚀,管内无毛刺;电缆外观是否完好无损,铠装无锈蚀、无机械损伤,无明显皱折和扭曲现象,塑料电缆外皮及绝缘层无老化及裂纹等情况1。目前在国内的电力企业中,这些检查工作均是人工完成的,这项工作不仅工作量大,而且误差较大,这类的检查工作对人的工作态度、工作经验以及对人的视觉都有非常高的要求。随着嵌入式技术和机器视觉技术的发展,基于机器视觉的视频采集机器人已经在各行各业中等到了广泛的应用。视频采集机器人进行实时的图像采集,然后对捕获的图像进行剪裁、锐化等后期处理并通过无线wifi,将图像实时传送给质检人员。质检员根据视频采集机器人拍摄的视频图像,就能做出准确的判断与评估。电力公司对施工现场的施工质量进行检查、评估,可以借助视频采集机器人,远方遥控机器人在电缆坑道内进行运动,并根据机器人传送回来的图像,对施工质量进行检查。该文开发设计了"电力电缆检测机器人",为了提高图像的质量和产品的实时性,将图像剪裁和锐化技术应用到图像的后期处理中,从而减小了图片的存储空间和强化图像的特征,有利于对电缆铺设环境的检查和评估。"电力电缆检测机器人"工作环境是在直埋电缆的施工现场,机器人要沿着电缆坑道运动,行走的速度是可控制的。为了图像获取的全面性,在电缆坑道的某些特殊位置(如转角处),机器人要以最慢的速度通过,这样拍摄的图像就最多,从而保证图像采集的密度。机器人的行走机构采用传统的轮式行走机构,包括1个支撑轮和2个驱动轮,驱动方式采用步进电机驱动的方式。"电力电缆检测机器人"的主要功能包括以下三方面,一是检查"下垫层"表面平滑情况;二是检查电缆外表情况;三是检查保护管的内壁情况。对以上三类图像要进行后期的处理,不仅要减小图片的存储空间,还要突出图片的特征。由于电缆的铺设位置位于电缆坑道的中央位置,因此图像中有价值的信息集中在图片的中央位置,因此对这类图像可以进行裁剪,去掉四边。另外,由于机器人是在电缆坑道内运动并拍摄图像,拍摄环境比较明暗不一,图片难免会模糊,要提取这些图片最主要的特征,对图片进行锐化处理,从而强化图片的特征。随着无线wifi技术的发展,"电力电缆检测机器人"与控制台之间的通信就可以迎刃而解了。无线wifi传输速度较高,可以达到54Mbps;另外它的有效距离也很长,速度快、可靠性高,在开放性区域,通讯距离可达30米;在封闭性区域,通讯距离为76米到122米,方便与现有的有线以太网络整合,组网的成本更低2。以ARM11芯片(三星S3C641作为主处理器的嵌入式核心板Mini6410开发板支持wifi功能,带有2路SDIO接口,其中SDIO0通常被用作普通SD卡使用;另一路SDIO接口通过CON11针座引出,该接口中还包含了1路SPI,2个GPIO,SDWiFiModule3。系统由两部分构成,一部分是电力电缆检测机器人;一部分是控制台。"电力电缆检测机器人"由轮式行走机构、运动控制机构、usb摄像头、wifi无线连接、图像处理系统组成;控制台主要由命令控制和视频监控两部分构成(如图1所示)。机器人与控制台首先搜索无线网络,然后两者进行tcp连接;在此基础上,控制台向机器人发布运动指令,指挥机器人进行运动,当机器人到达预定的位置,拍摄图像,并对图像进行后期处理,最后将图像传送给控制台;质检人员可以在控制台上看到机器人传送回来的图像,从而实时得到施工现场的情况。
　　1、铠装计算机电缆:实现两者之间的无线通信
　　控制台和机器人的控制机构均是由Mini6410开发板组成的,SDWiFi模块不是Mini6410标配,需另外购买2个SDWiFi模块,分别接入"电力电缆检测机器人"和控制台的Mini6410开发板上,从而实现两者的无线通信。由于机器人与控制之间要传递命令,为了保证传输的可靠性,矿用通信电缆采用的是TCP通信。设定"电力电缆检测机器人"是服务器,控制台是客户端。客户端与服务器建立无线连接的时序如图2所示,服务器首先与无线接入点AP建立连接,接入无线网络中,无线路由器会为其动态分配一个IP地址。得知机器人的IP地址和监听端口,控制台向机器人发出连接请求,当收到控制台的连接请求时,机器人与控制台建立TCP连接。在此基础上,客户端向服务器发送各种指令,指挥机器人在电缆坑道内进行运动,还可以指挥机器人打开或者关闭传感器、摄像头设备等。当摄像头捕获到图像并收到控制台的"视频监控"指令时,通过无线网络将图像传输给控制台,质检员就可以实时看到电缆坑道内的图像。Mini6410开发板支持CMOS摄像头和USB摄像头,本系统选择的是中微星摄像头,是一款USB摄像头。
　　2、铠装计算机电缆:根据电力电缆检测机器人的功能需求
　　根据"电力电缆检测机器人"的功能需求,对linux内核进行裁剪,通过配置Multimediadevice下的VideoforLinux选项,让linux内核支持USB接口和OV511芯片;并对OV511芯片的驱动程序进行修改,既对kernel/driver/usb目录下的OV511.c这个文件进行修改,用于设置摄像头拍摄图片的大小和拍摄图像的格式。由于控制台是由一块Mini6410开发板构成的,图像需要显示在LCD触摸屏上,为了达到良好的显示效果,因此将摄像头拍摄的图像设置为320X240,JPEG格式。图像增强是一种很重要的图像处理技术,使图像的边缘变得清晰。该文采用图像锐化的方法,就是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的细节变得清晰。

　　3、铠装计算机电缆:直埋电缆下卧层一般由软土或细砂组成
　　直埋电缆的下垫层一般是软土或者细砂组成,砂石的边缘是监测的重点,是非常有价值的检测信息,为了突出图像边缘的特征,该文对摄像头拍摄的图像进行锐化处理,采用拉普拉斯锐化的方法。
　　4、铠装计算机电缆:Pull算子是描述图像灰度的二阶商算子
　　拉式算子是一个刻画图像灰度的二阶商算子,它是点、线、边界提取算子,亦称为边界提取算子。
　　5、铠装计算机电缆:因为图像的边缘是灰度跳跃的区域5
　　拉普拉斯算子还可以表示成模板的形式,该文采用的模板如图3所示,从模板形式容易看出,如果在图像中一个较暗的区域中出现了一个亮点,那么用拉普拉斯运算就会使这个亮点变得更亮,因为图像中的边缘就是那些灰度发生跳变的区域5。摄像头拍摄的图像是320X240JEPG的图像,18KB。在不影响图片质量的前提下,减小图像的存储空间,从而减少网络传输任务,提高产品的实时性。行剪裁,去掉四周的图片信息,留取中间的部分,将图片的长和宽截取为原长度的2的指数倍,如图4所示。
　　6、铠装计算机电缆:留下白色区域在中间
　　图中斜线部分是要剪裁掉的无用的部分,留取中间白色的区域。经过拉普拉斯变换后,图像的边缘信息得到了强化,更有利于强化砂石的棱角信息,从而有利于对砂石表面的平滑程度的评估。变换前后的效果如图5、图6所示。图像通过裁剪、锐化处理后,不仅减小了图片的存储空间而且强化了图像的边缘信息,从而提高产品的实时性,操作人员可以在第一时间掌握直埋电缆的施工现场的情况;而且有利于操作人员根据图像判断工地现场的工作是否达到工程要求。
　　7、铠装计算机电缆:可以有效提高产品的实时性能
　　将图像处理技术应用"电力电缆监测机器人",有效的提高产品的实时性,并且能突出图像的特征。
　　8、铠装计算机电缆:从而有效提高产品的可靠性
　　实验证明将图像裁剪、图像锐化技术应用到"电力电缆监测机器人"中,不仅可以缩短图像传输的时间而且还能强化图像的特征信息,从而有效的提高了该产品的可靠性、稳定性和实时性。由于嵌入式系统体积小、系统资源有限,利用图像处理技术可以减小系统的开销,是必要的。
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