CN108460555A - 基于影像信息识别的变电设备数据管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于影像信息识别的变电设备数据管理***，包括设置于电力设备上的影像信息识别模块以及与其连接的终端机模块，所述影像信息识别模块包括影像信息单元、管理信息单元与故障报警单元，所述故障报警单元分别与所述影像信息单元、所述管理信息单元连接；所述影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组；所述管理信息单元包括扫描仪以及与所述扫描仪连接的读写模块。本发明能够利用可以与变电站中控***主机相接且能够双向通信的多光谱生物识别技术***、设备信息识别技术、门禁控制技术等，依据光谱算法进行人员身份和设备信息识别，防止非法进入，实现对设备的管控。
Description
技术领域
本发明涉及变电设备数据管理***技术领域，尤其涉及基于影像信息识别的变电设备数据管理***。
背景技术
随着电力行业的迅速发展和智能网络数据库的逐步建设，电网电力设备积累了大量的电力数据，其采集与管理也变得越来越复杂，尤其是在错综复杂的各类信息中找出有效反映设备情况的状态信息，就变得尤为困难，所以，在变电设备管理时，需要对设备信息数据进行分类识别与监控，这是对电力设备数据进行有效管理的前提和基础。
专利号为201410187081.0的发明公开了一种变电站设备检修安全监控***及方法；***采用非接触式人体感应、无线收发信号技术；当人员接近所要监控的设备时，***对其身份进行自动验证并做出相应的动作，若验证身份成功开启摄像机对工作工程录像，否则数据库采取报警查看等相应措施，从而达到防止非维修人员接近危险设备以及维修人员寻找到错误目标设备造成的人身伤害；数据库对已取得工作票或者操作票的维修人员配发操作许可电子证，维修人员需佩戴操作许可电子证才可进入特定允许区域工作，必须经过指纹验证才能对设备进行维修；该发明具有实时性强、监测准确、安全系数高、设计合理，操作简便、性价比高的优点，保证设备和维修人员的安全。
专利号为201410710363.4的发明公开了一种基于图像处理的变电设备异常自动识别方法，包括：建立变电站设备红外图像数据库；采集变电站设备红外测温影像数据，并对所述变电设备影像数据进行预处理；将所述图像的像素点进行分类；形成二值图像；根据识别出的变电站设备二值图像信息，根据红外图像数据库信息判定故障类型。该发明可实现红外测温数据的自动分析，减少人工投入，有利于变电设备运检自动化水平的提高，可依据红外测温数据的分析快速诊断出设备的各类外部过热缺陷，以及设备内部可能存在的各种缺陷，促进了故障诊断方法向智能化方向发展。
专利号为201410634683.6 的发明具体为一种用于变电站的红外远程影像识别报警装置，解决了无人值守变电站无法做到持续准确监控的问题。用于变电站的红外远程影像识别报警装置，包括设于变电站多个需监控位置的红外热像仪及可见光摄像机，红外热像仪及可见光摄像机连接到多输入录像机，多输入录像机连接到数据处理器，数据处理器连接到服务器和存储器，数据处理器还连接到声光报警装置。该发明采用高压隔离，安全性高；安装方便灵活，不受设备结构和空间影响；安装成功后基本无需维护；各装置不受灰尘、电磁场等环境因素影响，可长期稳定工作；传输可以选用无线方式，无线射频信号具有一定的穿透绕射能力，可以以较高的频率进行影像信息的采集，数据实时性高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供基于影像信息识别的变电设备数据管理***，准确快捷地对进出电力设备的人员数据、设备数据进行统计管理，同时实现人员和设备双重安全。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于影像信息识别的变电设备数据管理***，包括设置于电力设备上的影像信息识别模块以及与其连接的终端机模块，所述影像信息识别模块包括影像信息单元、管理信息单元与故障报警单元，所述故障报警单元分别与所述影像信息单元、所述管理信息单元连接；所述影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组；所述管理信息单元包括扫描仪以及与所述扫描仪连接的读写模块；所述多光谱传感器组包括红外热像传感器、紫外成像传感器、电弧检测传感器、X射线数字传感器。
进一步地，所述扫描仪包括二维码标签扫描仪，所述二维码扫描采用红外射频技术。
进一步地，所述扫描仪扫描设备上的识别标签并送入所述读写模块进行识别，所述识别标签由耦合元件及二维码组成，每个识别标签具有唯一的电子编码。
进一步地，所述影像信息识别模块与所述终端机模块均由感应电源供电，所述感应电源包括平板电容器以及与其连接的整流器、降压转换器、蓄电池组。
进一步地，所述整流器包括功率放大器与频率终端机模块，所述功率放大器包括前端输入型OTL放大电路；所述频率终端机模块由三相不可控整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器和串联谐振电路组成。
进一步地，所述终端机模块包括数据采集卡、数据交换器与服务器，所述服务器为计算机服务终端，所述计算机服务终端上设置双向网络通信接口与无线收发天线。
进一步地，所述故障报警单元包括预警装置和闭锁装置，所述闭锁装置包括与所述终端机模块连接的主闭锁装置以及分别安装在各个场所的多个从闭锁装置。
本发明的有益效果体现在以下几个方面：
1、本发明针对当前电力设备***存在的诸多问题而提出，利用可以与变电站中控***主机相接且能够双向通信的多光谱生物识别技术***、设备信息识别技术、门禁控制技术等，依据光谱算法进行人员身份和设备信息识别，防止非法进入，实现对设备的管控；利用光谱算法的生物识别技术和红外射频技术、无线网络技术、计算机技术实现智能安全管理，形成了管控、人员权限控制，限制非法进入达到了安全管理的智能化。
2、本发明终端机模块对光谱图像进行分析、处理，主要包括光谱图像定位、图像灰度标定及增强处理、图像归一化处理、特征提取和特征匹配；通过光谱身份识别对人员进行管理，利用红外射频技术对安全设备进行设备管理，通过双向通讯技术实现主控及门禁的管理使***可靠性、准确性、识别速度都有明显提高，全面提升了光谱识别质量。
3、本发明具有可靠性高、准确、功能完备、操作简单的特点，将原来使用的人员识别和设备管理***有机结合，减少了投资，增加了经济效益，安装方便，提高企业的安全运行水平；本发明设计新颖合理，可靠性高、准确性高，功能完备，操作简单，灵活性强，可扩展性强，使用效果好，便于推广使用。
附图说明
图1是本发明***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，基于影像信息识别的变电设备数据管理***，包括设置于电力设备上的影像信息识别模块以及与其连接的终端机模块5，影像信息识别模块包括影像信息单元1、管理信息单元2与故障报警单元3，故障报警单元3分别与影像信息单元1、管理信息单元2连接；影像信息单元1包括可见光摄像机6和基于光谱图像处理的多光谱传感器组；管理信息单元包括扫描仪7以及与扫描仪7连接的读写模块8；多光谱传感器组包括红外热像传感器10、紫外成像传感器12、电弧检测传感器11、X射线数字传感器13。
扫描仪7包括二维码标签扫描仪，二维码扫描采用红外射频技术。
扫描仪7扫描设备上的识别标签9并送入读写模块进行识别，识别标签9由耦合元件及二维码组成，每个识别标签具有唯一的电子编码。
影像信息识别模块与终端机模块均由感应电源4供电，感应电源包括平板电容器14以及与其连接的整流器15、降压转换器16、蓄电池组17。
整流器15包括功率放大器与频率终端机模块，功率放大器包括前端输入型OTL放大电路；频率终端机模块由三相不可控整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器和串联谐振电路组成。
终端机模块5包括数据采集卡18、数据交换器19与服务器20，服务器20为计算机服务终端，计算机服务终端上设置双向网络通信接口21与无线收发天线22。
故障报警单元3包括预警装置23和闭锁装置24，闭锁装置24包括与终端机模块连接的主闭锁装置以及分别安装在各个场所的多个从闭锁装置。
本发明的核心在于影像信息的识别选取，应用人员光谱生物识别技术和二维码技术，并结合无线网络应用，提供准确快捷的人员、设备数据收集、统计、管理，实现对电力设备的人员出入管理及整个设备生命周期包括对设备的跟踪、定位、维修保养等进行实时跟踪管理。本发明采用的是影像信息识别模块与终端机模块相结合，其中，影像信息识别模块包括影像信息单元、管理信息单元与故障报警单元，影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组。
可见光摄像机采用专用摄像头可以成像8bit256级灰度图。可控光源提供照明，并且照明程度人为可控，使光谱可以清晰地成像。光源稳定且随入射光线强度的变化，瞳孔会产生收缩或扩张，牵动光谱变化，增大匹配时的误差。稳定光源，即稳定了光谱，可以提高匹配的精度。
基于光谱图像处理的多光谱传感器组拍摄不同类型的设备影像数据，通过使用红外热像检测技术、紫外成像仪电晕和电弧检测和X射线数字平板直接成像技术，得到包括红外、紫外、X光图像，并通过终端机模块对通过不同来源获取到的多光谱设备图像进行类型判断，进而将其数据块存储到对应的数据存储服务器，将其相关描述信息以元数据的形式存储到元数据服务器，完成对数据的高效存取、通用检索等操作。
终端机模块包括数据采集卡、数据交换器与服务器，服务器为计算机服务终端，计算机服务终端中还包括针对可见光谱图像的分析***，可以对拍摄下的人员光谱图像进行预处理，包括对光谱内外边界的定位，提取出光谱部分进行直方图均衡及归一化操作等。之后从处理后的光谱图像中提取需要的纹理特征，包括像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等，识别阶段即将待识别的图像的特征向量与预存的参考图像的特征向量进行匹配的过程，是典型的模式识别问题，通过比较提取的特征向量之间的相似性，进而确定图像是否来自同一对象，以达到鉴定身份的目的。
管理信息单元包括扫描仪以及与扫描仪连接的读写模块，扫描仪包括二维码标签扫描仪，二维码扫描采用红外射频技术，二维码标签扫描仪是用于无线（非接触式）读取标签数据的设备，读写模块可以将识别后的数据进行实时显示；扫描仪扫描设备上的识别标签并送入读写模块进行识别，识别标签采用物联网技术，由耦合元件及二维码组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在变电设备、物资上用以标识目标对象；在新设备采购完成准备入库时，需要将每个设备都贴上识别标签。在向数据库录入设备的数据时，还需要将其置于扫描仪处，让扫描仪的读写器将写入***为该设备分配的ID号写入标签二维码中。此后，当有设备需要变更状态时，如借出、报修、归还等，都需要持设备从 RFID扫描仪前通过，RFID读到标签，传给***，***根据功能需求自动进行相关处理。这样对重要设备、设备的领用、归还等操作进行记录，可视化可追踪管理设备，确保设备的安全使用；根据对管理工作的研究和实际需求分析，引入二维码技术，运用该技术实现对设备的管理是合理而且可行的，并且具有先进性。
影像信息识别模块与终端机模块通过光纤或无线物联网络连接，影像信息识别模块与终端机模块均由感应电源供电，感应电源包括平板电容器以及与其连接的整流器、降压转换器、蓄电池组；整流器包括功率放大器与频率终端机模块，功率放大器包括前端输入型OTL放大电路；频率终端机模块由三相不可控整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器和串联谐振电路组成。无源感应取能器件直接安装在变电设备环境的高压电场中，以平板电容器取能，并将感生电能经整流、降压等一系列转换最终输入蓄电池组。
故障报警单元包括预警装置和闭锁装置，当发生人员身份识别错误、设备识别错误或是通过分析设备多光谱信息中得出的故障信息时，启动预警装置，提醒工作人员注意，闭锁装置包括与终端机模块连接的主闭锁装置以及分别安装在各个场所的多个从闭锁装置，主从闭锁装置之间采用远程无线通信连接；闭锁装置根据影像信息识别模块与管理模块的控制信号来判别是否进行门限及设备柜开闭与闭锁保护。同时，闭锁装置还可以防误主机根据预先储存的防误闭锁逻辑库及当前设备位置状态，对每一项模拟操作进行闭锁逻辑判断，将正确的模拟操作内容生成实际操作程序传输给电脑钥匙，操作人员按照电脑钥匙显示的操作内容，依次打开相应的编码锁对门限及设备进行操作。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：包括设置于电力设备上的影像信息识别模块以及与其连接的终端机模块，所述影像信息识别模块包括影像信息单元、管理信息单元与故障报警单元，所述故障报警单元分别与所述影像信息单元、所述管理信息单元连接；所述影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组；所述管理信息单元包括扫描仪以及与所述扫描仪连接的读写模块；所述多光谱传感器组包括红外热像传感器、紫外成像传感器、电弧检测传感器、X射线数字传感器。
2.如权利要求1所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述扫描仪包括二维码标签扫描仪，所述二维码扫描采用红外射频技术。
3.如权利要求2所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述扫描仪扫描设备上的识别标签并送入所述读写模块进行识别，所述识别标签由耦合元件及二维码组成，每个识别标签具有唯一的电子编码。
4.如权利要求1所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述影像信息识别模块与所述终端机模块均由感应电源供电，所述感应电源包括平板电容器以及与其连接的整流器、降压转换器、蓄电池组。
5.如权利要求4所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述整流器包括功率放大器与频率终端机模块，所述功率放大器包括前端输入型OTL放大电路；所述频率终端机模块由三相不可控整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器和串联谐振电路组成。
6.如权利要求1所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述终端机模块包括数据采集卡、数据交换器与服务器，所述服务器为计算机服务终端，所述计算机服务终端上设置双向网络通信接口与无线收发天线。
7.如权利要求1所述的基于影像信息识别的变电设备数据管理***，其特征在于：所述故障报警单元包括预警装置和闭锁装置，所述闭锁装置包括与所述终端机模块连接的主闭锁装置以及分别安装在各个场所的多个从闭锁装置。
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