一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备制造技术

本发明专利技术涉及变电站巡检设备技术领域，其目的在于提供了一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，包括壳体，所述壳体内部从一端到另一端依次设置有光学采集系统、分光棱镜系统、成像系统和控制箱，且其上靠近光学采集系统的一端留设有采集窗口，所述成像系统与控制箱相连接，控制箱内部设置有信号采集模块、信号处理模块、信号输出模块和其他模块，其有益效果在于：通过将光谱成像技术应用于变电站巡检工作中，配合后端光谱分析算法，可同时采集图像信息和光谱信息，可以为后期电气设备的故障研究提供大量的实验依据，并且根据图谱信息，可以进行故障细节状态分析，同时设备结构简单、成本低、可靠性强，具有便携性、易用性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备
本专利技术涉及变电站巡检设备
，尤其涉及一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备。
技术介绍
电力设备在不正常工作时，会产生发热、电弧等现象，不同程度的损害程度电气设备。随着紫外电力检测技术的快速发展，单一的检测手段无法提供从故障早期预警到晚期发现的完整、准确的检测结果。集成紫外、热红外和可见光多种视频检测技术相结合的方式能大大提高故障检出率、降低故障误检率。因此，开展相关的研究工作具有重要的实际意义。目前，变电站检测手段主要有红外检测、紫外检测、可见检测等，但三种检测设备相对独立，组合设计时，方案复杂，成本高，研发周期长，融合处理算法难度较大，研发生产成本高、周期长。光谱相机能够获取多种光谱的颜色信息，已广泛用于农业、环境、安全、科学观测等诸多领域，然而，多光谱数据因其自身包含数据量大，设计复杂，成像曝光时间长，限于静态检测等局限，很少在电力巡检工作中使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对目前传统光谱仪成像时间长、无法拍摄动态场景的问题，提供了一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，通过将光谱成像技术应用于变电站巡检工作中，将传统光谱相机设计进行优化，配合后端光谱分析算法，可实时获取电气设备的图像信息和光谱信息，完成变电站巡检工作。与传统光学检测手段相比，克服了传统光谱仪成像时间长、无法拍摄动态场景等弊端，实现高空间分辨率、高光谱分辨率的光谱视频采集需求。在运算方面，一方面充分利用硬件优化重建，另一方面不断优化算法性能，双管齐下，保证数据得到实时处理。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，包括壳体1，其特征在于：所述壳体1内部从一端到另一端依次设置有光学采集系统3、分光棱镜系统5、成像系统2和控制箱7，且其上靠近光学采集系统3的一端留设有采集窗口4；所述成像系统2与控制箱7相连接，控制箱7内部设置有信号采集模块、信号处理模块、信号输出模块和其他模块，其中信号采集模块分别与成像系统2和信号处理模块相连接，信号处理模块分别与其他模块和信号输出模块相连接，信号输出模块与成像系统2相连接，所述其他模块主要包括供电模块、网络模块和告警模块。所述光学采集系统3采用视场设计为30°的石英窗口玻璃。所述分光棱镜系统5由三个三棱镜结构组成而成。所述成像系统2主要由多套胶片和支撑板组成，支撑板通过底部的导轨和两侧边的抓手6活动固定在壳体1上。本专利技术的有益效果：本专利技术与传统多通道检测设备相比，可同时采集图像信息和光谱信息，可以为后期电气设备的故障研究提供大量的实验依据，并且根据图谱信息，可以进行故障细节状态分析，比如通过分析电晕、电弧的紫外光谱，来分析故障的严重程度，采集速度更快、采集面积更大，同时设备结构简单、成本低、可靠性强，具有便携性、易用性和实时性，另外本专利技术利用分光棱镜系统，将探测的光信号分解，将可见光、红外、紫外三种检测手段有机结合起来，优势互补，解决现在监测的技术单一问题，实现单设备多谱段、高光谱监测，此外本专利技术将光谱成像技术进行设计优化，使用分光棱镜与单成像芯片进行设计、设备简单，易于实现。附图说明图1是本专利技术实施例的内部结构示意图。图2是本专利技术实施例的内部结构俯视图。图3是本专利技术实施例的外部结构示意图。图4是本专利技术实施例的电路部分工作原理框图。图5是本专利技术实施例检测电晕放电光紫外光谱信息示意图。附图序号及名称：壳体1、成像系统2、光学采集系统3、采集窗口4、分光棱镜系统5、抓手6、控制箱7。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。如图1-4所示，本专利技术所述的一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，包括壳体1，所述壳体1内部从一端到另一端依次设置有光学采集系统3、分光棱镜系统5、成像系统2和控制箱7，且其上靠近光学采集系统3的一端留设有采集窗口4；所述成像系统2与控制箱7相连接，控制箱7内部设置有信号采集模块、信号处理模块、信号输出模块和其他模块，其中信号采集模块分别与成像系统2和信号处理模块相连接，信号处理模块分别与其他模块和信号输出模块相连接，信号输出模块与成像系统2相连接，所述其他模块主要包括供电模块、网络模块和告警模块。所述光学采集系统3采用视场设计为30°的石英窗口玻璃，在保障视场的同时，能够有效减少后端图像畸变。所述分光棱镜系统5由三个三棱镜结构组成而成，确保了光线可以完全分解，同时缩短光程，进而能够有效减少整个设备的体积。所述成像系统2主要由多套胶片和支撑板组成，支撑板通过底部的导轨和两侧边的抓手6活动固定在壳体1上，成像系统2利用控制箱7将分光棱镜系统5分解的光信号依靠信号采集模块进行采集，并通过信号处理模块对信号进行分类，分为紫外信号、可见信号和红外信号，然后进行滤波、放大、降噪等处理，获取三个波段的图像信息和光谱信息，然后通过信号输出模块将获取的三个波段的图像信息和光谱信息输出到成像系统2中的胶片上；同时支撑板2能够两侧边的抓手6在其底部的导轨上进行移动，进而能够有效的调整成像的位置和清晰度。所述控制箱7中的信号采集模块包括一个成像芯片和其组件，用于采集故障信息，该成像芯片的影响波段为200-1400nm，涵盖紫外到红外，该成像芯片一次曝光可以采集多张不同图谱的图像，信号处理模块着重分析紫外200-280nm和红外800-1400nm之间光谱，绘制紫外、红外及可见光的光谱图片和光谱信息；如图5为分析所检测的紫外光谱信息。所述控制箱7中的信号处理模块首先对信号进行分析，利用成像芯片一次可以获取不同波段的多组图像，信号处理模块根据变电站使用场景，对信号进行分类，分为紫外信号、可见信号和红外信号，然后进行滤波、放大、降噪等处理，获取三个波段的图像信息和光谱信息，其中紫外信号放大倍数较大。所述控制箱7中的信号输出模块可以同时输出多组图像信息和光谱信息，根据变电应场景，设备选择输出三组信息，分别为紫外信息、红外信息和可见信息，并将其记录在胶片上。所述采集窗口4采用环形结构，能够有效的保证光线进入。所述其他模块主要包括供电模块、网络模块和告警模块，其中供电模块可以保证整个设备有稳定的工作环境，由于系统只有一个成像设备，整套设备功耗低，续航能力强；网络模块可以直接将采集的信号传入网络，进行实时监控；告警模块的合理使用，在紫外或红外采集到某个波段的信号，系统可以发出告警，提醒巡检人员前往处理。所述控制箱7中的信号处理模块主要采用光谱分析算法，分光棱镜系统5将采集的光信号进行分解，成像芯片可以同时得到不同波段的图像信息，同时进行采集与分析，数据大，后端处理复杂，设备通过图像图谱分析方法在后端选择200-280nm的日盲紫外信号、800-1400nm的红外信号和可见信号分别处理。所述壳体1采用共光路设计原则，因此结构设计简单，加工精度要求低，整套设备体积小、重量轻，便于推广。在本专利技术中，先利用一个光学采集系统3对目标进行探测采集，通过分光棱镜系统5将采集的光分解，再通过后端成像系统2，通过光谱分析算法得到不同的光谱图片和光谱信息，最后将信号通过网络模块进行展现，巡检人员通过检测到的信息进行故障判断，本专利技术进行一次曝光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内部从一端到另一端依次设置有光学采集系统(3)、分光棱镜系统(5)、成像系统(2)和控制箱(7)，且其上靠近光学采集系统(3)的一端留设有采集窗口(4)；所述成像系统(2)与控制箱(7)相连接，控制箱(7)内部设置有信号采集模块、信号处理模块、信号输出模块和其他模块，其中信号采集模块分别与成像系统(2)和信号处理模块相连接，信号处理模块分别与其他模块和信号输出模块相连接，信号输出模块与成像系统(2)相连接，所述其他模块主要包括供电模块、网络模块和告警模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱成像技术的变电站巡检设备，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内部从一端到另一端依次设置有光学采集系统(3)、分光棱镜系统(5)、成像系统(2)和控制箱(7)，且其上靠近光学采集系统(3)的一端留设有采集窗口(4)；所述成像系统(2)与控制箱(7)相连接，控制箱(7)内部设置有信号采集模块、信号处理模块、信号输出模块和其他模块，其中信号采集模块分别与成像系统(2)和信号处理模块相连接，信号处理模块分别与其他模块和信号输出模块相连接，信号输出模块与成像系统(2)相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨照光，张忠元，李志新，朱曦，魏冶，李想，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，江苏南大五维电子科技有限公司，南京大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62