CN112307887B - 一种sf6气体压力智能在线监测预警方法及*** - Google Patents

一种sf6气体压力智能在线监测预警方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SF6气体压力智能在线监测预警方法及***，包括如下步骤：S1、图像处理单元制作标准虚拟仪表盘；S2、将制作完成的标准虚拟仪表盘图像存储在图像存储单元；S3、云服务器获取远端控制器发送的标准仪表盘图像并预处理，将预处理完成的标准仪表盘图像存储在图像存储单元，并对存储地址进行自动编号；S4、图像比对单元调取标准虚拟仪表盘和预处理图像进行比对，生成比对图片，将对比结果发送给结果认定单元；S5、图像处理单元对比对图片进行处理，建立指针对应数字的映射；S6、结果认定单元根据比对结果判定预警等级；该方法可以直观清晰的展现气体压力值，便于运维人员实时掌控现场信息，减少了人力成本。

Description

一种SF6气体压力智能在线监测预警方法及***
技术领域
本发明涉及电力设备巡检技术领域，具体的，涉及一种SF6气体压力智能在线监测预警方法及***。
背景技术
随着电网的不断发展，充气电气设备的应用越来越广泛，变电站SF6气体的在线监测使用的也越来越普及，目前，国内外SF6气体检漏主要有检漏仪和密度继电器。一般高压断路器自身、配备的密度继电器均为机械式的，现场配有压力表显示压力与密度的换算关系。传统的SF6压力表只有报警与闭锁两个可在线监控的状态量，无法实现对于压力表气压值的实时监测，也无法实现压力值下降的趋势分析和预警功能，因此，一旦发生压力泄漏的情况，需要运维人员多次到现场进行检查，浪费大量的人力物力和时间。
国内已有单位开发出数字式密度在线监测装置，并在变电站现场得到应用，实现了SF6气体密度（压力和温度）的在线监测，但安装时需要对原来的压力表进气管进行改造，采用三通外接传感器，可靠性较低，推广应用空间小。
基于图像识别的表盘信息读取过程为的表盘图像首先通过Canny边缘检测算法降噪降模，随后利用霍夫变换图像识别算法将图像转化为数据信息并进行数据智能分析，若数据超过预先设置的阈值，云服务器将告警信息反馈给作业现场的中央监控***的计算机监控界面，同时将告警信息通过移动数据网络以短信和APP数据包的形式发送至专用监测移动终端，但表盘图像经过边缘检测得到轮廓图像，轮廓图像中的刻度信息完全显示不出来，很难直观的看到指针在表盘上的相对位置以及数值信息，同时由于采集的表盘图像并不是标准图片，需要对图片进行调整也会扩大读取误差，要想得到指针指向的准确信息，需要一个标准的表盘作为参照，指针在标准表盘上的相对位置即是指针的指向信息，同时无间断的采集图像信息以及给用电设备提供持续不断的电能，也是领域内需要克服的技术。
发明内容
本发明的目的是现有SF6气体压力实现全天监测困难以及检测结果读取不直观不准确的问题，提出了一种SF6气体压力智能在线监测预警方法及***，设计的供电装置可以全天候给检测设备提供工作电源，采集的图像数据通过图像识别算法运算，可以直观清晰的展现气体压力值，便于运维人员实时掌控现场信息，减少了人力成本。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种SF6气体压力智能在线监测预警方法，包括如下步骤：
S1、图像处理单元制作标准虚拟仪表盘，标定标准虚拟仪表盘上的参考点，按预警等级将标准虚拟仪表盘分为正常区域、低警示区域、高警示区域以及危险区域；
S2、将制作完成的标准虚拟仪表盘图像存储在图像存储单元；
S3、云服务器获取远端控制器发送的标准仪表盘图像，图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理，将预处理完成的标准仪表盘图像存储在图像存储单元，并对存储地址进行自动编号；
S4、图像比对单元调取图像存储单元中的标准虚拟仪表盘和预处理的标准仪表盘图像进行比对，生成比对图片，将对比结果发送给结果认定单元，将比对图片发送给图像处理单元；
S5、图像处理单元对比对图片进行处理，采用霍夫变换图像识别算法建立指针对应数字的映射，并将数字结果发送至图像存储单元对应的存储地址中；
S6、结果认定单元根据比对结果判定预警等级，将预警等级发送至图像存储单元对应的存储地址中。
图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理包括如下步骤：
S31、对输入标准仪表盘图像进行高斯平滑，降低错误率；
S32、计算标准仪表盘图像的梯度幅度和方向来估计每一点处的边缘强度与方向；
S33、根据梯度方向，对梯度幅值进行非极大值抑制，以得到细化的边缘；
S34、用双阈值处理和连接边缘，得到具备表盘、指针以及校准点轮廓的强特征预处理图像。
生成比对图片的步骤包括：
S41、剔除非表盘、指针以及校准点的图像噪音，调整预处理图像的表盘的使其成为一个标准的圆形；
S42、自适应调整标准虚拟仪表盘图像的尺寸使其匹配预处理图像，调整标准虚拟仪表盘图像的方位使得校准点与预处理图像的参考点重合，得到比对图片，比对图片的表盘为标准虚拟仪表盘，比对图片的指针为预处理图像的指针，可以直观的读取指针指向的数字以及预警等级区域。
一种SF6气体压力智能在线监测预警***包括有图像采集设备，移动监测终端、云服务器、控制器以及供电装置；
所述图像采集设备安装在SF6气体密度继电器上，采集SF6气体密度继电器的仪表盘图像信息；与控制器电连接，
所述控制器，将仪表盘图像信息发送至云服务器，与云服务器通讯连接；
所述供电装置，给控制器和图像采集设备供电；
所述云服务器，用于接收控制器发送的仪表盘图像信息，并对图像信息进行处理、分析以及存储，并将结果发送至移动监测终端，与移动监测终端通讯连接，云服务器中设置有图像处理单元、图像存储单元、图像比对单元以及结果认证单元，采集的图像经过上述步骤处理，可以得到准确直观的图像和数字结果；
所述移动监测终端，用于管理人员随时调取和查看SF6气体的压力数据，做出应对措施。
所述控制器包括有主控芯片、存储器以及GPRS通讯模块，所述存储器和GPRS通讯模块分别与主控模块电连接。
所述图像采集设备包括有补光灯以及摄像头，所述补光灯和摄像头分别与控制器电连接。控制器根据光线情况，采取不同的图像采集策略，当光线暗时，配合补光灯给摄像头提供获取图像的光线环境，使得采集的图像清晰有效。
所述供电装置包括站用直流电源、蓄电池，太阳能电池板，电磁铁，弹簧，光敏电阻、调节电阻、接触器和辅助开关，所述站内直流电源的一端与辅助开关的一端电连接，所述直流电源的另一端与摄像头电连接，所述辅助开关的另一端与摄像头的另一端电连接，所述蓄电池的一端分别与摄像头和太阳能电池板的一端电连接，蓄电池的另一端与接触器的触头电连接，所述太阳能电池板的另一端与接触器的触头电连接，所述电磁铁上面缠绕有线圈，线圈的一端通过电源与调节电阻的一端电连接，所述调节电阻的另一端与光敏电阻的一端电连接，光敏电阻的另一端与线圈的另一端电连接，所述电磁铁与接触器实现磁性吸合。
本实施例中，光线充足时，太阳能电池板给蓄电池充电，站内直流电源给摄像头提供工作电源，此时蓄电池作为摄像头的备用电源；当光线不充足时，蓄电池给摄像头提供工作电源，此时站内直流电源作为摄像头的备用电源，可以极大的保障电源的全天候供应。
所述接触器包括有四个触头、导电棒、支杆、弹簧以及磁棒，所述弹簧的下端与磁棒电连接，所述弹簧的下端与导电棒电连接，所述导电棒设置在支杆的上端，所述磁棒设置在支杆的下端，所述导电棒的末端的上下表面设置有匹配四个触头的导电片，所述四个触头包括有D触头、E触头、F触头和G触头，所述接触器的E触头和G触头分别与蓄电池的一端电连接，所述接触器的D触头与摄像头的一端电连接，所述接触器的F触头与太阳能电池板的一端电连接。
本方案中，光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，单日间光照充足时，***电流增大，电磁铁励磁吸合磁棒，使得接触器的F触头和G触头导通，辅助开关闭合，摄像头由站用直流电源供电，太阳能电池板与蓄电池组成闭合回路进行充电；夜间光照不足时，***电流减少。电磁铁失磁，磁棒与电磁铁分离，使接触器的D触头、E触头导通，辅助开关断开，由蓄电池对摄像头进行供电。
本发明的有益效果：能够实现在线监测、故障告警、趋势分析等多种功能，为设备状态分析提供依据，减少电力行业对SF6充气设备的维护工作量；能够提供现场表计数值和实时照片以便人工确认，杜绝表计误告警情况的出现，极大提高了监测的准确性；采用自行设计的图像处理方法，合成后的比对图片的表盘为标准虚拟仪表盘，比对图片的指针为预处理图像的指针，可以直观的读取指针指向的数字以及预警等级区域，避免了采用边缘检测算法得到的表盘轮廓图像不清晰和无刻度的问题。
附图说明
图1为本发明的一种SF6气体压力智能在线监测预警方法的流程图。
图2为本发明的一种SF6气体压力智能在线监测预警***的结构示意图。
图3为本发明的一种SF6气体压力智能在线监测预警***的供电装置结构示意图。
图中标记说明：1-站内直流电源、2-摄像头、3-蓄电池、4-太阳能电池板，5-电磁铁、6-弹簧、61-导电棒、62-支杆、63-磁棒、7-光敏电阻、8-调节电阻、9-接触器、10-辅助开关、
11-图像采集设备，12-移动监测终端、13-云服务器、14-控制器、15-供电装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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：如图1所示，一种SF6气体压力智能在线监测预警方法，包括如下步骤：
步骤S1、图像处理单元制作标准虚拟仪表盘，标定标准虚拟仪表盘上的参考点，按预警等级将标准虚拟仪表盘分为正常区域、低警示区域、高警示区域以及危险区域。
步骤S2、将制作完成的标准虚拟仪表盘图像存储在图像存储单元。
步骤S3、云服务器13获取远端控制器14发送的标准仪表盘图像，图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理，将预处理完成的标准仪表盘图像存储在图像存储单元，并对存储地址进行自动编号；
图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理包括如下步骤：
步骤S31、对输入标准仪表盘图像进行高斯平滑，降低错误率；
步骤S32、计算标准仪表盘图像的梯度幅度和方向来估计每一点处的边缘强度与方向；
步骤S33、根据梯度方向，对梯度幅值进行非极大值抑制，以得到细化的边缘；
步骤S34、用双阈值处理和连接边缘，得到具备表盘、指针以及校准点轮廓的强特征预处理图像。
步骤S4、图像比对单元调取图像存储单元中的标准虚拟仪表盘和预处理的标准仪表盘图像进行比对，生成比对图片，将对比结果发送给结果认定单元，将比对图片发送给图像处理单元；
生成比对图片的步骤包括：
S41、剔除非表盘、指针以及校准点的图像噪音，调整预处理图像的表盘的使其成为一个标准的圆形；
S42、自适应调整标准虚拟仪表盘图像的尺寸使其匹配预处理图像，调整标准虚拟仪表盘图像的方位使得校准点与预处理图像的参考点重合，得到比对图片，比对图片的表盘为标准虚拟仪表盘，比对图片的指针为预处理图像的指针，可以直观的读取指针指向的数字以及预警等级区域。
步骤S5、图像处理单元对比对图片进行处理，采用霍夫变换图像识别算法建立指针对应数字的映射，并将数字结果发送至图像存储单元对应的存储地址中。
步骤S6、结果认定单元根据比对结果判定预警等级，将预警等级发送至图像存储单元对应的存储地址中。
一种SF6气体压力智能在线监测预警***包括有图像采集设备11，移动监测终端12、云服务器13、控制器14以及供电装置15；
图像采集设备11安装在SF6气体密度继电器上，采集SF6气体密度继电器的仪表盘图像信息；与控制器14电连接，摄像头2正对SF6气体密度继电器的仪表盘；图像采集设备11由补光灯以及摄像头2组成，补光灯和摄像头2分别与控制器14电连接。控制器14根据光线情况，采取不同的图像采集策略，当光线暗时，配合补光灯给摄像头2提供获取图像的光线环境，使得采集的图像清晰有效。
如图2所示，一种SF6气体压力智能在线监测预警***由图像采集设备11，移动监测终端12、云服务器13、控制器14以及供电装置15组成，控制器14，将仪表盘图像信息发送至云服务器13，与云服务器13通讯连接；控制器14由主控芯片、存储器以及GPRS通讯模块组成，存储器和GPRS通讯模块分别与主控模块电连接
供电装置15，给控制器14和图像采集设备11供电；
云服务器13，用于接收控制器14发送的仪表盘图像信息，并对图像信息进行处理、分析以及存储，并将结果发送至移动监测终端12，与移动监测终端12通讯连接，云服务器13中设置有图像处理单元、图像存储单元、图像比对单元以及结果认证单元，采集的图像经过上述步骤处理，可以得到准确直观的图像和数字结果；
移动监测终端12，用于管理人员随时调取和查看SF6气体的压力数据，做出应对措施。
图像采集设备11有补光灯以及摄像头2，补光灯和摄像头2分别与控制器14电连接。控制器14根据光线情况，采取不同的图像采集策略，当光线暗时，配合补光灯给摄像头2提供获取图像的光线环境，使得采集的图像清晰有效。
如图3所示，供电装置15包括站用直流电源、蓄电池3，太阳能电池板4，电磁铁5，弹簧6，光敏电阻7、调节电阻8、接触器9和辅助开关10，站内直流电源1的一端与辅助开关10的一端电连接，直流电源的另一端与摄像头2电连接，辅助开关10的另一端与摄像头2的另一端电连接，蓄电池3的一端分别与摄像头2和太阳能电池板4的一端电连接，蓄电池3的另一端与接触器9的触头电连接，太阳能电池板4的另一端与接触器9的触头电连接，电磁铁5上面缠绕有线圈，线圈的一端通过电源与调节电阻8的一端电连接，调节电阻8的另一端与光敏电阻7的一端电连接，光敏电阻7的另一端与线圈的另一端电连接，电磁铁5与接触器9实现磁性吸合；接触器9包括有四个触头、导电棒61、支杆62、弹簧6以及磁棒63，弹簧6的下端与磁棒63电连接，弹簧6的下端与导电棒61电连接，导电棒61设置在支杆62的上端，磁棒63设置在支杆62的下端，导电棒61的末端的上下表面设置有匹配四个触头的导电片，四个触头包括有D触头、E触头、F触头和G触头，接触器9的E触头和G触头分别与蓄电池3的一端电连接，接触器9的D触头与摄像头2的一端电连接，接触器9的F触头与太阳能电池板4的一端电连接。
本实施例中，光线充足时，太阳能电池板4给蓄电池3充电，站内直流电源1给摄像头2提供工作电源，此时蓄电池3作为摄像头2的备用电源；当光线不充足时，蓄电池3给摄像头2提供工作电源，此时站内直流电源1作为摄像头2的备用电源，可以极大的保障电源的全天候供应。具体实现原理为：光敏电阻7的阻值随光照强度的增强而减小，单日间光照充足时，***电流增大，电磁铁5励磁吸合磁棒63，使得接触器9的F触头和G触头导通，辅助开关10闭合，摄像头2由站用直流电源供电，太阳能电池板4与蓄电池3组成闭合回路进行充电；夜间光照不足时，***电流减少。电磁铁5失磁，磁棒63与电磁铁5分离，使接触器9的D触头、E触头导通，辅助开关10断开，由蓄电池3对摄像头2进行供电。
以上所述之具体实施方式为本发明一种SF6气体压力智能在线监测预警方法及***的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种SF6气体压力智能在线监测预警方法，其特征是：包括如下步骤：
S1、图像处理单元制作标准虚拟仪表盘，标定标准虚拟仪表盘上的参考点，按预警等级将标准虚拟仪表盘分为正常区域、低警示区域、高警示区域以及危险区域；
S2、将制作完成的标准虚拟仪表盘图像存储在图像存储单元；
S3、云服务器获取远端控制器发送的标准仪表盘图像，图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理，将预处理完成的标准仪表盘图像存储在图像存储单元，并对存储地址进行自动编号；
S4、图像比对单元调取图像存储单元中的标准虚拟仪表盘和预处理的标准仪表盘图像进行比对，生成比对图片，将对比结果发送给结果认定单元，将比对图片发送给图像处理单元；
S41、剔除非表盘、指针以及校准点的图像噪音，调整预处理图像的表盘的使其成为一个标准的圆形；
S42、自适应调整标准虚拟仪表盘图像的尺寸使其匹配预处理图像，调整标准虚拟仪表盘图像的方位使得校准点与预处理图像的参考点重合，得到比对图片，比对图片的表盘为标准虚拟仪表盘，比对图片的指针为预处理图像的指针，可以直观的读取指针指向的数字以及预警等级区域；
S5、 图像处理单元对比对图片进行处理，建立指针对应数字的映射，并将数字结果发送至图像存储单元对应的存储地址中；
S6、结果认定单元根据比对结果判定预警等级，将预警等级发送至图像存储单元对应的存储地址中。
2.根据权利要求1所述的一种SF6气体压力智能在线监测预警方法，其特征是：
图像处理单元对标准仪表盘图像进行预处理包括如下步骤：
S31、对输入标准仪表盘图像进行高斯平滑，降低错误率；
S32、计算标准仪表盘图像的梯度幅度和方向来估计每一点处的边缘强度与方向；
S33、根据梯度方向，对梯度幅值进行非极大值抑制，以得到细化的边缘；
S34、用双阈值处理和连接边缘，得到具备表盘、指针以及校准点轮廓的强特征预处理图像。
3.一种SF6气体压力智能在线监测预警***，其特征在于，包括有
包括有图像采集设备，移动监测终端、云服务器、控制器以及供电装置；
所述图像采集设备安装在SF6气体密度继电器上，采集SF6气体密度继电器的仪表盘图像信息；与控制器电连接，
所述控制器，将仪表盘图像信息发送至云服务器，与云服务器通讯连接；
所述供电装置，给控制器和图像采集设备供电；
所述云服务器，用于接收控制器发送的仪表盘图像信息，并对图像信息进行处理、分析以及存储，并将结果发送至移动监测终端，与移动监测终端通讯连接；
所述移动监测终端，用于管理人员随时调取和查看SF6气体的压力数据，做出应对措施；
所述供电装置包括直流电源、蓄电池，太阳能电池板，电磁铁，弹簧，光敏电阻、调节电阻、接触器和辅助开关，所述直流电源的一端与辅助开关的一端电连接，所述直流电源的另一端与摄像头电连接，所述辅助开关的另一端与摄像头的另一端电连接，所述蓄电池的一端分别与摄像头和太阳能电池板的一端电连接，蓄电池的另一端与接触器的触头电连接，所述太阳能电池板的另一端与接触器的触头电连接，所述电磁铁上面缠绕有线圈，线圈的一端通过直流电源与调节电阻的一端电连接，所述调节电阻的另一端与光敏电阻的一端电连接，光敏电阻的另一端与线圈的另一端电连接，所述电磁铁与接触器实现磁性吸合。
4.根据权利要求3所述的一种SF6气体压力智能在线监测预警***，其特征在于，所述控制器包括有主控芯片、存储器以及GPRS通讯模块，所述存储器和GPRS通讯模块分别与主控模块电连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种SF6气体压力智能在线监测预警***，其特征在于，所述图像采集设备有补光灯以及摄像头，所述补光灯和摄像头分别与控制器电连接。
6.根据权利要求5所述的一种SF6气体压力智能在线监测预警***，其特征在于，所述接触器包括有四个触头、导电棒、支杆、弹簧以及磁棒，所述弹簧的下端与磁棒电连接，所述弹簧的下端与导电棒电连接，所述导电棒设置在支杆的上端，所述磁棒设置在支杆的下端，所述导电棒的末端的上下表面设置有匹配四个触头的导电片，所述四个触头包括有D触头、E触头、F触头和G触头，所述，接触器的E触头和G触头分别与蓄电池的一端电连接，所述接触器的D触头与摄像头的一端电连接 ，所述接触器的F触头与太阳能电池板的一端电连接。
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