CN111562540A - 一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测方法,涉及电能计量监测技术领域,解决的技术问题是目前电能表检定流水线车间内大范围异常现象监测不佳的状况,提出新型的解决方案。本发明将电子传感器技术、图像处理技术、数据处理技术、控制技术和计算机技术有机地结合在一起,应用到电能表检测领域中,实现检测技术的智能化、自动化监控,提高了电能表检测现场的监控力度,本发明通过使用改进型差分法,实现电能表在流水线中的动态状况信息的提取,通过对图像进行分割,获取现场运动状态信息,并通过采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,从而实现电能表检测工况的监控,同时还实现可疑人员的监控,本发明智能化、自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及电能计量技术领域,且更具体地涉及一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控方法。
背景技术
在电能表检测技术领域中,尤其是电能表大型流水线检测过程中,检定流水线的构件主体,如上料机、机械传动输送机、下料机、图像识别封印器、贴标机、功率源及标准表等组件都是检定电能表的重要部件,智能电能表自动化流水线检定***能够实现智能电能表的自动传输、自动接拆线、自动检定、自动封印、贴标和智能分拣入库等功能,实现智能电能表检定全过程的自动化和智能化,有效避免人工误差,提高智能电能表的检定质量和效率。但是在其检测过程中,尤其是在存在接驳的地方,很容易由于摆放位置、流水线中的硬件设置情况,导致运转中的电能表出现卡表、暂停等意外的出现。人工监测工况不仅需要耗费大量的人力,增加企业的生产成本,还容易由于长期人工劳动,出现人工疲惫,造成误差的出现。在大型电能表检定流水线现场中,也存在可疑人员的出现,出现盗窃表具的情况出现,这就需要一种监控方法,专门监测大型生产车间的生产工况以及监控可疑人员。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明公开了一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控方法,能够实现大型电能表生产流水线现场工况的监控,有效地避免电能表运转过程中出现异常事故,并且能够监控可疑人员的出现,本发明智能化程度高,能够实现远程监控,实现电能表检定流水线现场工况的监控。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述监测***包括:
设备层,其内至少设置有电能表检定装置、电能表检定流水线、传感器设备或电能表检定***,用于检测电能表数据信息,其中所述电能表数据信息至少包括电流、电压、功率、振动或纹波,所述传感器设备至少包络电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器、振动传感器、纹波传感器、温湿度传感器、角度传感器、磁场传感器、转速传感器、RFID标签、GPS设备、射线辐射传感器、热敏传感器、能耗传感器或M2M终端;
检测层,其内至少设置有图像采集单元,用于获取厂房内电能表检定状况和厂房内异常人员进出信息,以实现电能表检测现场的无人检测;其中所述图像采集单元至少包括工业摄像机和图像传感器,所述图像采集单元通过至少包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、红外通讯模块或载波通讯模块的有线通讯模块和至少包括TCP/IP通讯模块、ZigBee无线通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA无线通讯或蓝牙通讯模块的无线通讯模块进行数据传递;
图像处理层,其内至少设置有图像识别单元,所述图像识别单元至少包括图像分析模块和图像提取模块,其中所述图像提取模块用于提取获取的图像信息,并将提取的图像进行分割,并且通过所述图像分析模块对分割后的图像信息分析、计算;
监测层,其内至少设置有监控装置,所述监控装置连接有告警模块和显示模块,通过分析、计算采集到的图像,对电能表检测现场进行无人化、远程、智能监控;其中:
所述设备层的输出端与所述检测层的输入端连接,所述检测层的输出端与所述图像处理层的输入端连接,所述图像处理层的输出端与所述监测层的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案,所述图像传感器采用带有AL422B高速缓存的OV7670模块,所述工业摄像机为CCD工业摄像机,所述工业摄像机带有360°旋转摄像头。
作为本发明进一步的技术方案,所述图像识别单元为的控制部件为STM32微处理器,所述STM32微处理器采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6嵌入式控制芯片。
作为本发明进一步的技术方案,所述图像提取模块和图像分析模块分别设置有接收数字信号和模拟信息的I/O接口。
作为本发明进一步的技术方案,所述告警模块为声光报警模块,所述显示模块为LCD大屏幕滚动显示屏。
为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
(S1)数据获取;获取电能表检测现场的数据信息,所述数据信息包括电能表工况信息和现场异常人员活动信息,然后对获取的电能表图像信息或数据信息进行清洗或者预处理,输出纯净的电能表现场数据检测信息,实现原始数据的获取;
(S2)数据传递;通过有线通讯或无线通讯的方式接收并传递厂房内电能表在不同的电能表检测工位的运转情况以及现场异常人员的进出情况;
(S3)数据处理;通过改进型差分法对获取的图像进行提取,采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,动态地监测电能表检测现场异常情况;
(S4)电能表现场监测;通过图像分析和处理,在监控室内远程地动态观测电能表检测现场情况,并实时显示监测现场。
作为本发明进一步的技术方案,所述步骤(S3)中改进型差分法为:
作为本发明进一步的技术方案,所述步骤(S3)中改进型差分法为最大类间方差法,其中所述最大类间方差法为:
作为本发明进一步的技术方案,所述两类的灰度值平均值之间的关系为:
作为本发明进一步的技术方案,假设设置的阈值用公式表示为:
则图像分割后的结果可以表示为:
积极有益效果:
本发明将电子传感器技术、图像处理技术、数据处理技术、控制技术和计算机技术有机地结合在一起,应用到电能表检测领域中,实现检测技术的智能化、自动化监控,提高了电能表检测现场的监控力度,本发明通过使用改进型差分法,实现电能表在流水线中的动态状况信息的提取,通过对图像进行分割,获取现场运动状态信息,并通过采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,从而实现电能表检测工况的监控,同时还实现可疑人员的监控,本发明智能化、自动化程度高,能够实现远程监控,进而实现电能表检定流水线现场工况的监控,有效地监控电能表检测工况。
附图说明
图1为本发明一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控***的架构示意图;
图2为本发明一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控***中图像采集单元架构示意图;
图3为本发明一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控***中图像识别单元架构示意图;
图4为本发明一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控方法的流程示意图;
图5为本发明一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监控方法中算法模型示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
实施例1 ***
如图1-图3所示,一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,所述***包括:一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其中所述监测***包括:
设备层,其内至少设置有电能表检定装置、电能表检定流水线、传感器设备或电能表检定***,用于检测电能表数据信息,其中所述电能表数据信息至少包括电流、电压、功率、振动或纹波,所述传感器设备至少包络电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器、振动传感器、纹波传感器、温湿度传感器、角度传感器、磁场传感器、转速传感器、RFID标签、GPS设备、射线辐射传感器、热敏传感器、能耗传感器或M2M终端;
检测层,其内至少设置有图像采集单元,用于获取厂房内电能表检定状况和厂房内异常人员进出信息,以实现电能表检测现场的无人检测;其中所述图像采集单元至少包括工业摄像机和图像传感器,所述图像采集单元通过至少包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、红外通讯模块或载波通讯模块的有线通讯模块和至少包括TCP/IP通讯模块、ZigBee无线通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA无线通讯或蓝牙通讯模块的无线通讯模块进行数据传递;
图像处理层,其内至少设置有图像识别单元,所述图像识别单元至少包括图像分析模块和图像提取模块,其中所述图像提取模块用于提取获取的图像信息,并将提取的图像进行分割,并且通过所述图像分析模块对分割后的图像信息分析、计算;
监测层,其内至少设置有监控装置,所述监控装置连接有告警模块和显示模块,通过分析、计算采集到的图像,对电能表检测现场进行无人化、远程、智能监控;其中:
所述设备层的输出端与所述检测层的输入端连接,所述检测层的输出端与所述图像处理层的输入端连接,所述图像处理层的输出端与所述监测层的输入端连接。
通过采用上述技术方案,本发明将电子传感器技术、图像处理技术、数据处理技术、控制技术和计算机技术有机地结合在一起,应用到电能表检测领域中,实现检测技术的智能化、自动化监控,提高了电能表检测现场的监控力度,本发明通过使用改进型差分法,实现电能表在流水线中的动态状况信息的提取,通过对图像进行分割,获取现场运动状态信息,并通过采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,从而实现电能表检测工况的监控,同时还实现可疑人员的监控,本发明智能化、自动化程度高,能够实现远程监控,进而实现电能表检定流水线现场工况的监控,有效地监控电能表检测工况。
在进一步的实施例中,具体参考图2,所述图像传感器采用带有AL422B高速缓存的OV7670模块,所述工业摄像机为CCD工业摄像机,所述工业摄像机带有360°旋转摄像头。在具体应用中,图像采集单元可以是在空间三维坐标中能够实现X轴、Y轴和Z轴方向上进行三维运动,这可以通过将图像采集单元设置在带有滑块和导轨的滑道上实现。更具体地说,分别在X轴、Y轴和Z轴臂上设置与滑块连接的电机,通过电机带动滑块,从而实现在图像采集单元在X轴、Y轴和Z轴方向自由移动,实现图像的无死角采集。在其他实施例中,通过自动调焦摄像头调整拍摄角度,实现电能表生产车间内电能表检测范围的图像信息采集。
在进一步的实施例中,具体参考图3,所述图像识别单元为的控制部件为STM32微处理器,所述STM32微处理器采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6嵌入式控制芯片。通过微处理器控制图像提取模块、训练模块、分类器、图像生成模块以及图像分析模块、蚁群算法模块等,其中图像提取模块用于对电能表检测车间内图像集及背景图像集中各待处理图像提取特征,训练模块用于使用所述特征进行训练,得到用于区分物体及背景的分类器,图像生成模块也可以作为图像输出,将最后生成的图像显示出来。图像提取模块和图像分析模块分别设置有接收数字信号和模拟信息的I/O接口,通过设置的I/O接口实现图像数据的输出。
在进一步的实施例中,所述告警模块为声光报警模块,所述显示模块为LCD大屏幕滚动显示屏。
实施例2 方法
一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
(S1)数据获取;获取电能表检测现场的数据信息,所述数据信息包括电能表工况信息和现场异常人员活动信息,然后对获取的电能表图像信息或数据信息进行清洗或者预处理,输出纯净的电能表现场数据检测信息,实现原始数据的获取;
(S2)数据传递;通过有线通讯或无线通讯的方式接收并传递厂房内电能表在不同的电能表检测工位的运转情况以及现场异常人员的进出情况;
(S3)数据处理;通过改进型差分法对获取的图像进行提取,采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,动态地监测电能表检测现场异常情况;下面对对该技术方案进行详细说明。
图像识别方案一
首先对图像进行分割,由于现场运动状态为多目标运动,随着时间的进行,处于流水线的电能表动态地变化位置,在抽取异常变化信息时,运动中的图像在检测范围内出现后,监测图像相邻帧之间的变化将非常明显,本发明应用了差分法,假设前一刻抽取的图像像素信息用公式表示时,假设监测图像在坐标处的像素值在处用来表示,则在处则表示,设定阈值为,则有:
当时,则表示环境存在异常现象,当时,则表示环境未发生变化。在上述计算过程中,阈值需要根据具体工作场合以及日常经验积累,由管理人员进行设定,评价对象不同,阈值设置也不同,比如判断电能表在流水线上的运转工况和判断检测车间人员是否异常会有所不同。
图像识别方案二
在采用图像识别方案一进行计算时,容易由于阈值的设置而造成精度不高等现象,在利用上述方法的同时,再配合使用最大类间方差法进行图像分割,设图像的灰度范围为,为了计算的方便,将处的像素记做为,在抽取的图像中,总的像素用以下公式来表示:
则有以下关系式:
其中设置的阈值用公式表示为:
则图像分割后的结果可以表示为:
通过上面分割后的区域,进而获取电能表检测现场所获取的图片中,相邻两帧疑似目标物移动的区域。通过上述纹理特征可以检测出可疑物体的移动区域,进而实现移动物体的判断。
下面对图像分析方法进行说明
本发明采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,假设提取的图像信息为,则将图像中的每个像素定义为,其中,用蚂蚁元素表示为将图像分割的多个小像素,用每只蚂蚁表示图像灰度、梯度和领域,将其构成三维向量,将图像分割成多个小像素后,采用欧式距离公式计算像素与像素之间的距离,用公式表示为:
其中各个像素不同的分量对距离的影响程度由信息量决定的,其中信息量的计算公式可以表示为:
路径选择的概率公式可以为:
由于现场人员的不停运动,因此,在各个像素上的信息量都在实时发生变化,这需要对信息量进行不停地调整,调整公式为:
通过上述算法,选取异常信息区域,异常区域包括电能表检测范围内的工况信息、检测现场设备信息以及可疑人员信息。本发明通过获取大范围的观测区域的动态图像,通过动态图像分析和处理,获取动态图像信息,对异常信号进行预警。
(S4)电能表现场监测;通过图像分析和处理,在监控室内远程地动态观测电能表检测现场情况,并实时显示监测现场。
在本步骤中,能够将处理后的数据信息传递到上层管理中心,实现数据的实时、在线监控。这有利于电能表检测现场识别,当运行在流水线中的电能表卡壳,或者由于电能表故障停滞,可疑人员走动,能够有效地实现电能表现场检测,有利于电能表检测流水的正常运行,和现场可疑人员的监控。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些具体实施方式仅是举例说明,本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下,可以对上述方法和***的细节进行各种省略、替换和改变。例如,合并上述方法步骤,从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述监测***包括:
设备层,其内至少设置有电能表检定装置、电能表检定流水线、传感器设备或电能表检定***,用于检测电能表数据信息,其中所述电能表数据信息至少包括电流、电压、功率、振动或纹波,所述传感器设备至少包络电传感器、红外传感器、速度传感器、加速传感器、GIS传感器、振动传感器、纹波传感器、温湿度传感器、角度传感器、磁场传感器、转速传感器、RFID标签、GPS设备、射线辐射传感器、热敏传感器、能耗传感器或M2M终端;
检测层,其内至少设置有图像采集单元,用于获取厂房内电能表检定状况和厂房内异常人员进出信息,以实现电能表检测现场的无人检测;其中所述图像采集单元至少包括工业摄像机和图像传感器,所述图像采集单元通过至少包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、红外通讯模块或载波通讯模块的有线通讯模块和至少包括TCP/IP通讯模块、ZigBee无线通讯模块、GPRS通讯模块、CDMA无线通讯或蓝牙通讯模块的无线通讯模块进行数据传递;
图像处理层,其内至少设置有图像识别单元,所述图像识别单元至少包括图像分析模块和图像提取模块,其中所述图像提取模块用于提取获取的图像信息,并将提取的图像进行分割,并且通过所述图像分析模块对分割后的图像信息分析、计算;
监测层,其内至少设置有监控装置,所述监控装置连接有告警模块和显示模块,通过分析、计算采集到的图像,对电能表检测现场进行无人化、远程、智能监控;其中:
所述设备层的输出端与所述检测层的输入端连接,所述检测层的输出端与所述图像处理层的输入端连接,所述图像处理层的输出端与所述监测层的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述图像传感器采用带有AL422B高速缓存的OV7670模块,所述工业摄像机为CCD工业摄像机,所述工业摄像机带有360°旋转摄像头。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述图像识别单元为的控制部件为STM32微处理器,所述STM32微处理器采用基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6嵌入式控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述图像提取模块和图像分析模块分别设置有接收数字信号和模拟信息的I/O接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***,其特征在于:所述告警模块为声光报警模块,所述显示模块为LCD大屏幕滚动显示屏。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于动态图像识别和分析的电能表检测监测***进行监控的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
(S1)数据获取;获取电能表检测现场的数据信息,所述数据信息包括电能表工况信息和现场异常人员活动信息,然后对获取的电能表图像信息或数据信息进行清洗或者预处理,输出纯净的电能表现场数据检测信息,实现原始数据的获取;
(S2)数据传递;通过有线通讯或无线通讯的方式接收并传递厂房内电能表在不同的电能表检测工位的运转情况以及现场异常人员的进出情况;
(S3)数据处理;通过改进型差分法对获取的图像进行提取,采用蚁群算法实现电能表检测现场的异常分析,动态地监测电能表检测现场异常情况;
(S4)电能表现场监测;通过图像分析和处理,在监控室内远程地动态观测电能表检测现场情况,并实时显示监测现场。
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