CN112073682A - 一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质 - Google Patents

一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质其方法具体包括如下步骤：机房用地分区；张贴标签、安装告警灯；外层监控布设；内外层监控编号；对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；对采集的指示灯信号图像进行识别检测；进行告警操作；本发明基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测替代了传统的人工巡视检测，减小了人工成本的同时，提高了检测效率与检测的实时性。

Description

一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质
技术领域
本发明应用于IT运维技术领域，具体是一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质。
背景技术
信息网络作为电力公司资产的重要组成部分，随着电力信息***数量的与日俱增，其配套的服务器、网络和存储设备也日益增多，一旦这些设备出现故障，极可能对信息***的可用性、可靠性构成威胁，如故障严重而又不能及时处理，将造成严重的后果。采用传统人工方式的信息网络环境和设备的定时、定点巡查，耗费运维人员的大量时间，效率低下，且故障无法及时发现与快捷定位、漏检率高；而现有基于视频监控的故障检测，仅仅对总体机房环境进行监测，一方面无法准确定位到三维空间中发生故障的仪器设备，另一方面常常受到机柜门或其它物体遮挡的影响，无法观察到仪器设备的细节信息，更无法观察到仪器设备控制面板上的指示灯或告警信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种故障设备监测方法、装置、设备和计算机存储介质。
为解决上述技术问题，本发明的一种故障设备监测方法，其包括如下步骤：
S1：机房用地分区，根据机柜摆放的横纵位置，以机柜为单位，对机房平面进行网格划分，以网格位置(i,j)标识某个特定的机柜，其中(i,j)表示第i行第j列的网格单元，其中i，j<10且为正整数，记为：RiCj；
S2：张贴标签、安装告警灯，在每一个机柜譬如RiCj的顶部位置，张贴用于图像识别的相应标签RiCj并安装故障告警灯；
S3：外层监控布设，在机房内高处安装高清摄像头实现机房中所有机柜阵列的监控，记为：机房摄像头；
S4：内层监控布设，在机柜内的柜顶或侧柱上安装微距摄像头，使其可拍摄到所有仪器设备指示灯信号，记为：机柜摄像头；
S5：对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
S6：检测主机基于soble算子对所述微距摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测；
S7：当检测主机检测到故障时在外界监控显示屏显示检测到故障的内外层监控编号，并发送控制信号控制机柜顶部的故障告警灯工作；
S8：检测主机基于soble算子对所述高清摄像头所采集的故障告警灯图像及其相应标签RiCj进行识别检测，并发送位置信号至外界监控显示屏显示。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S6和S8中的识别检测计算具体为：通过图像采集获得系列帧图像后，某一时刻的帧图像用光场模型，可表示为关系式：
Figure BDA0002619095380000021
式中，B(x,y)表示非目标对象区域光场分布，Dn(x,y,t)表示第n个目标对象区域的光场分布，L(x,y,t)表示照明光的空间时间变化。
进而，在目标对象区域把时间函数和空间函数进行分离，将式近似为式。
Figure BDA0002619095380000031
式中，L分离为LA和LT，D分离为DA和DT。同时，在一个目标对象区域的亮度分布是常数。
若监控视频的图像帧周期为δ，那么前后两帧的差别为：
Figure BDA0002619095380000032
因背景随时间的变化幅度相对灯亮灭的变化幅度较小，因而式可以进一步近似为式：
Figure BDA0002619095380000033
式中，第一项B(x,y)*ΔL(x,y,t)为背景，由于背景变化缓慢，因此值较小。而第二项，由于灯的亮灭变化比较明显，所以每个目标对象区域的变化值很大，因此可以清楚地检测出灯在前后帧之间的变化。
作为一种较优的选择，优选的，S5具体包括如下步骤：
S51：对指示灯亮度判别阈值进行确定；
S52：指示灯闪烁的周期帧数、亮灭帧数进行初始化；
S53：获取指示灯初始化的颜色。
一种故障设备监测装置，其包括：
机柜分区单元，用于对机房用地以机柜为单位进行网格划分；
外层监控单元，用于对机房中所有机柜阵列进行监控；
内层监控单元，用于机柜内的所有仪器设备指示灯信号进行监控；
内外层监控编号单元，用于对内外层监控单元进行编号；
指示灯初始化单元，用于对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
图像识别检测单元，用于对基于soble算子对内外层监控单元所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测。
一种故障设备监测设备，其包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
本发明实现了基于视频监控和图像处理的信息网络机房故障的自动化监测与定位，机房的虚拟分区便于设备的分组和分区域管理；双层叠置式的视频监控方案，确保能够观察到仪器设备控制面板上的指示灯信息、而不受机柜门遮挡的影响；信息化监测与定位***能够释放传统人工巡视的劳力、提升巡检效率、并为故障定位和联动控制奠定必要的基础；基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测替代了传统的人工巡视检测，减小了人工成本的同时，提高了检测效率与检测的实时性。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明内外层监控布设示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种故障设备监测方法，其包括如下步骤：
S1：机房用地分区，根据机柜摆放的横纵位置，以机柜为单位，对机房平面进行网格划分，以网格位置(i,j)标识某个特定的机柜，其中(i,j)表示第i行第j列的网格单元，其中i，j<10且为正整数，记为：RiCj；
S2：张贴标签、安装告警灯，在每一个机柜譬如RiCj的顶部位置，张贴用于图像识别的相应标签RiCj并安装故障告警灯；
S3：外层监控布设，在机房内高处安装高清摄像头实现机房中所有机柜阵列的监控，记为：机房摄像头；如图1所示。
S4：内层监控布设，在机柜内的柜顶或侧柱上安装微距摄像头，使其可拍摄到所有仪器设备指示灯信号，记为：机柜摄像头；如图1所示。内外层监控编号，A表示机房摄像头，B表示机柜摄像头。譬如A34，表示位于虚拟网格(3,4)范围内的机房摄像头，A34B6表示虚拟网格(3,4)范围内第6个机柜摄像头。若同一个网格或同一个机柜中有多个摄像头，则在编号后使用小写字母a,b,c,…,z加于区别。
S5：对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
S6：检测主机基于soble算子对所述微距摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测；当检测主机检测到故障时在外界监控显示屏显示检测到故障的监控编号，在软件层面上实现弹窗告警，并发送控制信号控制机柜顶部的故障告警灯工作。触发相应机柜上的告警的硬件告警，如闪烁或警铃，并预留告警信息发送和电话通知API接口。其中告警指示灯闪烁和警笛，一方面能支撑运维人员进行快速故障设备定位，另一方面，基于告警指示灯闪烁的指示灯事件状态改变，在视频图像处理信息***层次为故障设备的三维空间感知和定位提供了技术支撑，也为故障的联动控制奠定必要的技术基础。故障定位功能包括两个方面，一是运维人员可通过告警指示灯快速定位故障设备所在的机房区域、机柜组，二是基于外层监控的故障指示灯识别、机房虚拟分区和机柜\设备\告警灯对应关系管理功能模块的融合，在软件***层面上实现了故障设备的三维空间感知定位。
S7：当检测主机检测到故障时在外界监控显示屏显示检测到故障的内外层监控编号，并发送控制信号控制机柜顶部的故障告警灯工作；一方面，通过机房监控视频图像处理，识别机柜标签内容、告警灯位置及其告警灯报警事件，并联合机房虚拟分区、编码规则，确定发生故障的仪器设备的空间位置，实现故障的三维空间感知和定位；同时，告警灯报警事件，用于指示运维人员进行人工巡查和事件处理的设备定位。另一方面，检测主机基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测(如指示灯\灭、颜色、闪烁)。
S8：检测主机基于soble算子对所述高清摄像头所采集的故障告警灯图像及其相应标签RiCj进行识别检测，并发送位置信号至外界监控显示屏显示。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S6和S8中的识别检测计算具体为：根据标定的指示灯和故障告警灯目标区域，计算本帧图像中各个指示灯和故障告警灯的亮度和颜色信息。利用“帧内亮度”和“帧间亮度”差，判断指示灯的闪烁状态和颜色改变；依据仪器设备规范说明书和项目预定义的若干故障认定规则，判断所发生的事件是否为故障？若不是，则过滤，并继续监测；若是，则告警并进入故障处理环节。
通过图像采集获得系列帧图像后，某一时刻的帧图像用光场模型，可表示为关系式：
Figure BDA0002619095380000071
式中，B(x,y)表示非目标对象区域光场分布，Dn(x,y,t)表示第n个目标对象区域的光场分布，L(x,y,t)表示照明光的空间时间变化。
进而，在目标对象区域把时间函数和空间函数进行分离，将式近似为式。
Figure BDA0002619095380000072
式中，L分离为LA和LT，D分离为DA和DT。同时，在一个目标对象区域的亮度分布是常数。
若监控视频的图像帧周期为δ，那么前后两帧的差别为：
Figure BDA0002619095380000081
因背景随时间的变化幅度相对灯亮灭的变化幅度较小，因而式可以进一步近似为式：
Figure BDA0002619095380000082
式中，第一项B(x,y)*ΔL(x,y,t)为背景，由于背景变化缓慢，因此值较小。而第二项，由于灯的亮灭变化比较明显，所以每个目标对象区域的变化值很大，因此可以清楚地检测出灯在前后帧之间的变化。
作为一种较优的选择，优选的，S5具体包括如下步骤：
S51：根据本领域的仪器设备指示灯技术规范管理，实现不同仪器设备指示灯技术规范管理，对指示灯亮度故障事件触发判别阈值进行确定；不同仪器设备的不同故障事件触发阈值设置，遵循仪器设备的技术规范说明书，指示灯亮度判别阈值初始化为指示灯亮\灭的中值，指示灯快闪和慢闪的判别阈值初始化为一个闪烁周期内的帧数<1。
S52：指示灯闪烁的周期帧数、亮灭帧数进行初始化；
S53：获取指示灯初始化的颜色。
一种故障设备监测装置，其包括：
机柜分区单元，用于对机房用地以机柜为单位进行网格划分；
外层监控单元，用于对机房中所有机柜阵列进行监控；实现机房环境中机柜阵列、标签和告警灯的监控。
内层监控单元，用于机柜内的所有仪器设备指示灯信号进行监控；实现特定机柜内的所有仪器设备控制面板指示灯状态的监控，机柜标签。
内外层监控编号单元，用于对内外层监控单元进行编号；
指示灯初始化单元，用于对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
图像识别检测单元，用于对基于soble算子对内外层监控单元所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测。
一种故障设备监测设备，其包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在故障设备监测设备中的执行过程。所述故障设备监测设备可包括但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是故障设备监测设备的示例，并不构成对故障设备监测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述故障设备监测设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述故障设备监测设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个故障设备监测设备的各个部分。所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述故障设备监测设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。其中，所述故障设备监测设备集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种故障设备监测方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1：根据机柜摆放的横纵位置，以机柜为单位，对机房平面进行网格划分，以网格位置(i,j)标识某个特定的机柜，其中(i,j)表示第i行第j列的网格单元，其中i，j<10且为正整数，记为：RiCj；
S2：在每一个机柜的顶部位置，张贴用于图像识别的相应标签RiCj并安装故障告警灯；
S3：在机房内高处安装高清摄像头实现机房中所有机柜阵列的监控；
S4：在机柜内安装微距摄像头，使其可拍摄到所有仪器设备指示灯信号；
S5：对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
S6：检测主机基于soble算子对所述微距摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测；
S7：当检测主机检测到故障时在外界监控显示屏显示检测到故障的内外层监控编号，并发送控制信号控制机柜顶部的故障告警灯工作；
S8：检测主机基于soble算子对所述高清摄像头所采集的故障告警灯图像及其相应标签RiCj进行识别检测，并发送位置信号至外界监控显示屏显示。
2.根据权利要求1所述的一种故障设备监测方法，其特征在于：所述步骤S6和S8中的识别检测计算具体为：通过图像采集获得系列帧图像后，某一时刻的帧图像用光场模型，可表示为关系式：
Figure FDA0002619095370000021
式中，B(x,y)表示非目标对象区域光场分布，Dn(x,y,t)表示第n个目标对象区域的光场分布，L(x,y,t)表示照明光的空间时间变化。
进而，在目标对象区域把时间函数和空间函数进行分离，将式近似为式。
Figure FDA0002619095370000022
式中，L分离为LA和LT，D分离为DA和DT。同时，在一个目标对象区域的亮度分布是常数。
若监控视频的图像帧周期为δ，那么前后两帧的差别为：
Figure FDA0002619095370000023
因背景随时间的变化幅度相对灯亮灭的变化幅度较小，因而式可以进一步近似为式：
Figure FDA0002619095370000024
式中，第一项B(x,y)*ΔL(x,y,t)为背景，由于背景变化缓慢，因此值较小。而第二项，由于灯的亮灭变化比较明显，所以每个目标对象区域的变化值很大，因此可以清楚地检测出灯在前后帧之间的变化。
3.根据权利要求1所述的一种故障设备监测方法，其特征在于：所述S5具体包括如下步骤：
S51：对指示灯亮度判别阈值进行确定；
S52：指示灯闪烁的周期帧数、亮灭帧数进行初始化；
S53：获取指示灯初始化的颜色。
4.一种故障设备监测装置，其特征在于：其包括：
机柜分区单元，用于对机房用地以机柜为单位进行网格划分；
外层监控单元，用于对机房中所有机柜阵列进行监控；
内层监控单元，用于机柜内的所有仪器设备指示灯信号进行监控；
内外层监控编号单元，用于对内外层监控单元进行编号；
指示灯初始化单元，用于对仪器设备的指示灯信号进行初始化操作；
图像识别检测单元，用于对基于soble算子对内外层监控单元所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测。
5.一种故障设备监测设备，其特征在于：其包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1中的步骤S6和S8所述的基于soble算子对机房摄像头与机柜摄像头所采集的仪器设备指示灯信号图像进行识别检测的方法。
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