CN110658208A - 基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测*** - Google Patents

基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测*** Download PDF

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孙再超
陈宇民
彭兆裕
陈颖平
李文彬
陆佳其
白广三
张云
何宗雷
张国林
罗明
方鹏兴
王韧
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Abstract

本申请提供了基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，多光谱重载云台摄像机实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像，视频图像处理模块预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；标准模块将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级；通讯模块将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机；通过监控主站显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级信息；移动终端接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；因此本申请可以在线实时监测变电站支柱绝缘子表面积污状况。

Description

基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***
技术领域
本申请涉及电力设备监测技术领域，尤其涉及一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***。
背景技术
高压直流输电线路由于具有远距离大容量输电等优势，已成为现今电力发展中十分重要的部分，近年来随着工业的快速发展，环境污染日益严峻，各地区恶劣天气日数有增多趋势，污秽颗粒更容易在输电线路绝缘子表面沉积形成自然积污绝缘子，在大雾、毛毛雨等潮湿天气环境下受潮，污秽物中的水溶性物质溶于水中，从而形成导电的水膜，使绝缘子表面的导电性能增大，进而导致泄漏电流增大引起局部发热，最终发展为污秽闪络事故，甚至造成大面积停电，严重影响电力***的安全运行。
自然积污绝缘子表面的污秽分布不均匀时会引起表面电场分布不均匀，更容易在恶劣天气引起污秽闪络，因此及时监测绝缘子表面积污特性尤为重要，按照以往工作经验，主要以人工方式进行变电站周期性巡视和周期性检修，由于不是进行实时监测，工作量大，耗费大量的人力和物力，同时工作效率低，虽然可以在巡视和检修周期内，排查污秽隐患，但在巡视和检修的间歇期，特别是现在多数的变电站为无人值守变电站无法及时掌握变电站绝缘子运行状况的变化，在周期巡视开始前，存在发生污闪事故的风险和隐患。
针对以上情况，本发明一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***可以有限解决变电站支柱绝缘子积污的在线检测问题。
发明内容
本申请提供了一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，以解决变电站支柱绝缘子积污的在线检测问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
本申请提供的一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，包括：
多光谱重载云台摄像机，用于实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像；
监控子站，用于监控和显示绝缘子的积污情况；
监控主站，用于显示所述监控子站的监控信息；
交换机，用于所述监控子站和监控主站之间的数据通讯；
移动终端，用于接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；
移动终端接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；因此本申请提供的一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***可以在线实时监测变电站支柱绝缘子表面积污状况。
其中：
所述多光谱重载云台摄像机包括可见光摄像头、高光谱摄像头及集成360度全方位重载变速云台；
所述监控子站包括主控单元、视频图像处理模块、标准模块、显示模块及通讯模块。
可选的，其特征在于，所述监控子站还包括电源模块。
可选的，所述监控子站还包括存储模块。
可选的，所述电源模块用于为所述多光谱重载云台摄像机和所述监控子站提供电源。
可选的，所述存储模块用于保存所述绝缘子实时积污视频图像信息。
可选的，所述多光谱重载云台摄像机与所述监控子站通过传输电缆通讯连接；
所述监控子站与所述交换机通过传输电缆通讯连接；
所述交换机的一端与所述监控主站通过传输电缆通讯连接，另一端与所述移动终端(5)通过传输电缆通讯连接。
可选的，所述可见光摄像头，用于获取绝缘子的可见光视频图像；
所述高光谱摄像头，用于获取绝缘子表面积污的高光谱图像；
所述集成360度全方位重载变速云台，用于360度转动所述多光谱重载云台摄像机，保证获取的绝缘子表面积污信息更全面，无遗漏无疏漏。
可选的，所述主控单元，用于向所述视频图像处理模块、所述标准模块、所述显示模块及所述通讯模块发出控制信号；
所述视频图像处理模块，用于预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；
所述标准模块，用于将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级，其中所述标准单元为绝缘子不同程度表面积污图像数据库；
所述显示模块，用于显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级；
所述通讯模块，用于将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机。
可选的，所述绝缘子积污程度等级包括10个等级，所述10个等级包括：
1-4级为正常积污，5-7级为积污预警，8-10级为严重积污。
可选的，所述视频图像处理模块、所述标准模块、所述显示模块及所述通讯模块依次通讯连接。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
由上述技术方案可见，本申请提供的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***中，通过多光谱重载云台摄像机实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像，通过视频图像处理模块预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；通过标准模块将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级，其中所述标准单元为绝缘子不同程度表面积污图像数据库；通过通讯模块将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机；通过监控主站显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级信息，移动终端接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；因此本申请提供的一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***可以在线实时监测变电站支柱绝缘子表面积污状况，进而及时处理积污减小污闪事故的发生，保证电力***的安全运行。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***的结构示意图。
其中：
1-多光谱重载云台摄像机，2-监控子站，3-监控主站，4-交换机，5-移动终端，11-可见光摄像头，12-高光谱摄像头，13-集成360度全方位重载变速云台，21-主控单元，22-视频图像处理模块，23-标准模块，24-显示模块，25-通讯模块，26-电源模块，27-存储模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
参见附图1，图1示出了本发明实施例提供的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***的结构示意图。下面结合附图1对本申请实施例提供的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***进行说明。
本申请提供的一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，如图1所示，包括：
多光谱重载云台摄像机1，用于实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像；
监控子站2，用于监控和显示绝缘子的积污情况；
监控主站3，用于显示所述监控子站2的监控信息；
交换机4，用于所述监控子站2和监控主站3之间的数据通讯；
移动终端5，用于接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；
其中：
所述多光谱重载云台摄像机1包括可见光摄像头11、高光谱摄像头12及集成360度全方位重载变速云台13；所述可见光摄像头11，用于获取绝缘子的可见光视频图像；
所述高光谱摄像头12，用于获取绝缘子表面积污的高光谱图像；高光谱技术是一项将成像于光谱相结合的信息提取技术，其通过像元光谱信息的分析，实现目标物体特性的分类识别，基于多个窄波段的特征信息达到遥感遥测的目的。任何热力学零度以上的物体，都会发射、吸收、反射电磁辐射，电磁波穿过介质并于物体发生相互作用，可反映物质的宏观特性及微观特性，高光谱技术通过分析物质的光谱信息，对物质的理化性质及状态进行识别。高光谱图像分为两部分，一是光谱谱线，一是物体图像，即污秽光谱谱线图和污秽光学目视图。
所述集成360度全方位重载变速云台13，用于360度转动所述多光谱重载云台摄像机1。
获取绝缘子表面高光谱图像，所述绝缘子表面高光谱图像包括绝缘子表面光谱谱线图和绝缘子表面光学目视图。该步骤为获取待检测绝缘子表面高光谱图像，获取的高光谱图像为绝缘子表面图像每一个像素点的污秽高光谱图像，这样根据每一个像素点的污秽高光谱图像便可以得到整个绝缘子表面的污秽状态结果。
所述监控子站2包括主控单元21、视频图像处理模块22、标准模块23、显示模块24及通讯模块25；所述视频图像处理模块22、所述标准模块23、所述显示模块24及所述通讯模块25依次通讯连接。
所述主控单元21，用于向所述视频图像处理模块22、所述标准模块23、所述显示模块24及所述通讯模块25发出控制信号；
所述视频图像处理模块22，用于预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；其中，所述预处理包括：黑白校正、多元散射校正、平滑变换以及去噪处理。在根据所述污秽光谱谱线图和所述污秽光学目视图，创建污秽成分识别模型之前也可以对所述污秽光学目视图进行图像增强处理，图像增强的方法包括但不仅限于图像锐化、灰度级校正、灰度变换，其目的在于强化图像高频分量，使图像中污秽图像更清晰。
所述标准模块23，用于将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级，其中所述标准单元为绝缘子不同程度表面积污图像数据库；所述绝缘子积污程度等级包括10个等级，所述10个等级包括：1-4级为正常积污，5-7级为积污预警，8-10级为严重积污。
所述显示模块24，用于显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级；
所述通讯模块25，用于将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机4。
进一步，所述监控子站2还包括电源模块26；所述电源模块26用于为所述多光谱重载云台摄像机1和所述监控子站2提供电源。
进一步，所述监控子站2还包括存储模块27；所述存储模块27用于保存所述绝缘子实时积污视频图像信息。
所述多光谱重载云台摄像机1与所述监控子站2通过传输电缆通讯连接；所述监控子站2与所述交换机4通过传输电缆通讯连接；所述交换机4的一端与所述监控主站3通过传输电缆通讯连接，另一端与所述移动终端5通过传输电缆通讯连接。
由上述技术方案可见，本申请提供的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***中，通过多光谱重载云台摄像机实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像，通过视频图像处理模块预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；通过标准模块将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级，其中所述标准单元为绝缘子不同程度表面积污图像数据库；通过通讯模块将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机；通过监控主站显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级信息，移动终端接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；因此本申请提供的一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***可以在线实时监测变电站支柱绝缘子表面积污状况，进而及时处理积污减小污闪事故的发生，保证电力***的安全运行。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

Claims (10)

1.一种基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，包括：
多光谱重载云台摄像机(1)，用于实时获取绝缘子视频图像和表面积污高光谱图像；
监控子站(2)，用于监控和显示绝缘子的积污情况；
监控主站(3)，用于显示所述监控子站(2)的监控信息；
交换机(4)，用于所述监控子站(2)和监控主站(3)之间的数据通讯；
移动终端(5)，用于接收积污程度为严重积污的变电站积污预警，并显示严重积污的绝缘子信息；
其中：
所述多光谱重载云台摄像机(1)包括可见光摄像头(11)、高光谱摄像头(12)及集成360度全方位重载变速云台(13)；
所述监控子站(2)包括主控单元(21)、视频图像处理模块(22)、标准模块(23)、显示模块(24)及通讯模块(25)。
2.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述监控子站(2)还包括电源模块(26)。
3.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述监控子站(2)还包括存储模块(27)。
4.根据权利要求2所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述电源模块(26)用于为所述多光谱重载云台摄像机(1)和所述监控子站(2)提供电源。
5.根据权利要求3所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述存储模块(27)用于保存所述绝缘子实时积污视频图像信息。
6.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述多光谱重载云台摄像机(1)与所述监控子站(2)通过传输电缆通讯连接；
所述监控子站(2)与所述交换机(4)通过传输电缆通讯连接；
所述交换机(4)的一端与所述监控主站(3)通过传输电缆通讯连接，另一端与所述移动终端(5)通过传输电缆通讯连接。
7.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，
所述可见光摄像头(11)，用于获取绝缘子的可见光视频图像；
所述高光谱摄像头(12)，用于获取绝缘子表面积污的高光谱图像；
所述集成360度全方位重载变速云台(13)，用于360度转动所述多光谱重载云台摄像机(1)。
8.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，
所述主控单元(21)，用于向所述视频图像处理模块(22)、所述标准模块(23)、所述显示模块(24)及所述通讯模块(25)发出控制信号；
所述视频图像处理模块(22)，用于预处理所述可见光视频图像和所述高光谱图像，得到绝缘子实时积污视频图像；
所述标准模块(23)，用于将绝缘子标准单元与所述绝缘子实时积污视频图像对比得出绝缘子积污程度等级，其中所述标准单元为绝缘子不同程度表面积污图像数据库；
所述显示模块(24)，用于显示绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级；
所述通讯模块(25)，用于将所述绝缘子实时积污视频图像和绝缘子积污程度等级发送至所述交换机(4)。
9.根据权利要求8所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述绝缘子积污程度等级包括10个等级，所述10个等级包括：
1-4级为正常积污，5-7级为积污预警，8-10级为严重积污。
10.根据权利要求1所述的基于高光谱的变电站绝缘子积污在线监测***，其特征在于，所述视频图像处理模块(22)、所述标准模块(23)、所述显示模块(24)及所述通讯模块(25)依次通讯连接。
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