一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其包括：(1)采集电力设备的红外图像；(2)确定用于判断电力设备运行状态的红外图像特征；(3)根据红外图像特征对红外图像进行分割；(4)根据分割的结果判断红外图像对应的电力设备运行状态。此外，本发明专利技术还公开了一种系统，包括：红外摄像头；光端机，光端机将红外图像转换为数字形式；服务器，其存储来自光端机的数字形式的红外图像；交换机；工作站，其通过交换机读取服务器存储的数字形式的红外图像，并执行方法中的步骤(2)—步骤(4)。本发明专利技术方法和系统根据电力设备红外图像自身的特点，结合数字技术处理红外图像，从而有效监控电力设备的运行状态。

Method and system for monitoring running state of power equipment based on infrared image

The invention discloses a method of monitoring the operation state of electric equipment based on infrared image which includes: (1) infrared image acquisition of power equipment; (2) to determine the characteristics of the infrared image is used to judge the running state of power equipment; (3) according to the characteristics of the infrared image of the infrared image segmentation; (4) judging power the running state of the equipment according to the corresponding infrared image segmentation results. In addition, the invention also discloses a system, including: infrared camera; optical transceiver, optical infrared image is converted to digital form; the storage server, from the terminal of digital form switch; infrared image; infrared image workstation, the server reads through the switch stored in digital form, and implement method the steps in the step (2) - (4). According to the characteristics of the infrared image of the electric equipment, the method and the system of the invention can process the infrared image with the digital technology, so as to effectively monitor the running state of the electric equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法及系统
本专利技术涉及电力设备监控领域，尤其涉及一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法及系统。
技术介绍
随着国民经济的持续发展，我国的电力系统正在向以特高压为主干网架、各级电网相互协调的坚强智能电网方向发展，而“自愈”是智能电网的基本特征之一。所谓“自愈”，不仅要求电网能够自动快速隔离故障并恢复健全区域的供电，而且还要求能够对电网进行在线监测和安全预警，能够及时发现故障并采取措施消除隐患，使电网恢复健康运行以避免事故发生。据统计，电力系统中70％的故障是由电气设备故障引起的，而超过半数以上的电气设备故障都与因泄露电流、漏磁、连接松动、接触不良等造成的发热有关。电气设备长期处于异常发热状态会引起金属构件“蠕变”、绝缘材料老化和劣化，最终造成严重的设备损坏而引发电网故障。由此，如何利用高科技手段进行系统化、标准化的管理，消除危险点，是摆在电力系统科研单位面前的新问题，这对减少事故发生提高设备运行可靠性具有重要的意义。目前有些电力公司在电厂、变电站等场所安装了视频监控系统，可实现监视现场设备、控制远程摄像机动作等功能。但这些视频监控系统通常只有视频监视功能，没有视频图像识别功能。为充分发挥视频监控系统的功能，更准确地判断现场发生事故告警的原因，需要采用远程数字视频监控与数字图像识别技术，以实现设备告警的图像识别，为事故检测提供新的手段，为事故分析提供可靠的依据。红外检测技术利用红外检测设备获得电力设备的温度值和温度空间分布特征，分析处理设备中潜伏的故障和隐患，可以防患于未然。近年来，由于红外检测技术具有非接触性、操作方便、安全性高、响应快、判断准确、应用范围广等传统常规检测方法无法比拟的优点，已经广泛应用于电力系统的在线监测中，取得了良好的效果。目前，国内通常将可见光的图像处理方法直接或加以稍微改动后用于处理红外图像，其处理效果很难达到预期要求。因此，需要根据电力设备红外图像自身的特点，结合数字技术处理红外图像，从而有效监控电力设备的运行状态。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，该方法根据电力设备红外图像自身的特点，结合数字技术处理红外图像，从而有效监控电力设备的运行状态。基于上述目的，本专利技术提供了一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其包括：(1)采集电力设备的红外图像；(2)确定用于判断所述电力设备运行状态的红外图像特征；(3)根据所述红外图像特征对所述红外图像进行分割；(4)根据所述分割的结果判断所述红外图像对应的电力设备运行状态。本专利技术所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法中：所述步骤(2)中的红外图像特征可以根据用于判断电力设备运行状态的物理特征确定。例如对于油浸式电力变压器来说，其本体中存在大量变压器油。变压器油起着电气绝缘和降温冷却的作用，若油位偏低，则可能存在漏油现象；若油温过高，则可能变压器的负荷过重，需要进行检修或调整运行状态。变压器油的油位过低或油温过高，都会严重影响变压器的正常运行，或引发变压器故障，造成严重后果。因此对油浸式电力变压器运行状态的监控通常包括对其变压器油的油位和油温的监控，也就是说，对油浸式电力变压器来说，其变压器油的油位和油温是用于判断其运行状态的物理特征。同理，对于其它电力设备，也可以找到用于判断其运行状态的物理特征。由于这些物理特征通常与发热有关，因此可以根据这些物理特征确定相应的红外图像特征。例如油浸式电力变压器的本体可分为油位以下的含油部分与油位以上的含空气部分，由于这两部分的温度不同，其相应的红外图像特征也不同，因此可以根据该相应的红外图像特征确定油位。同理，由于不同的油温其相应的红外图像特征也不同，因此可以根据该相应的红外图像特征确定油温。所述步骤(3)中的对所述红外图像进行分割通常是基于数字技术，即将所述红外图像数字化，并根据所述红外图像特征进行逻辑处理实现分割。所述步骤(4)中，由于所述分割的结果反映了用于判断所述电力设备运行状态的红外图像特征，因此可以有效监控电力设备的运行状态。综上所述，本专利技术所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法根据电力设备红外图像自身的特点，结合数字技术处理红外图像，从而有效监控电力设备的运行状态。进一步地，本专利技术所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法中，所述红外图像特征包括灰度值。上述方案中，所述灰度值通常以像素为统计单元，所述灰度值可以反映所述红外图像对应的电力设备相应区域的温度。为了节省存储空间，加快检测速度，可以将输入的彩色图像转化为灰度图像，即灰度化。彩色图像变成灰度格式，就是要舍掉图像的颜色信息，用灰度表示图像的亮度信息。彩色图像的每个像素由3字节即24位表示颜色，而转变为灰度图像后，每个像素占1字节即8位，用灰度值表示，像素的灰度值是原图中彩色图像像素亮度的度量。更进一步地，上述基于红外图像的电力设备运行状态监控方法中，所述红外图像特征还包括灰度阈值，所述步骤(3)根据所述灰度阈值对所述红外图像进行分割。上述方案中，为了提取用于判断所述电力设备运行状态的信息，基于设定的所述灰度阈值分割所述红外图像。更进一步地，上述基于红外图像的电力设备运行状态监控方法中，所述灰度阈值包括全局阈值、局部阈值以及动态阈值的至少其中之一。上述方案涉及的原理如下：由于对所述红外图像进行分割采用基于灰度阈值的分割方法，通常需要确定最优灰度阈值。设定某一灰度阈值T，用于将所述红外图像分成两部分：大于T的像素群和小于T的像素群。设f(m,n)是以灰度值表示所述红外图像的灰度图像，T为灰度阈值，g(m,n)代表二值图像，则分割结果可以表示为：在分割时，需先确定一个灰度阈值T，并用T将灰度图像f(m,n)分成对象物和背景两个区域。在实际处理时，为了显示需要一般用255表示背景，用0表示对象物。由于实际得到的灰度图像中，目标和背景之间不一定单纯地分布在两个灰度范围内，此时就需要两个或两个以上的阈值来提取目标，比如选择一个区间(T1,T2)作为阈值，用下面的式(6)进行图像二值化处理，阈值写成如下形式：T＝T(m,n,f(m,n),P(m,n))(7)其中(m,n)为像素空间坐标，f(m,n)代表像素点(m,n)处的灰度值，P(m,n)代表该点邻域的局部特性；根据对T的不同限制，可得到三种不同类型的灰度阈值，即：(1)全局阈值T＝T(f(m,n))：阈值只和该点的灰度值有关；(2)局部阈值T＝T(f(m,n),P(m,n))：阈值与点的灰度值和该点的局部领域特征有关；(3)动态阈值T＝T(m,n,f(m,n),P(m,n))：阈值与该点的位置、灰度值以及局部特征都有关系。全局阈值是整张图片都是用一个灰度阈值进行分割，因此一般需要选取最佳阈值来进行分割，当图像灰度直方图具有双峰特性时，需选取两峰之间的谷对应的灰度作为阈值。更进一步地，上述基于红外图像的电力设备运行状态监控方法中，所述全局阈值为采用迭代式阈值选择法得到的最佳阈值。上述方案中，所述全局阈值采用迭代式阈值选择法，其步骤通常包括如下三步：①求出灰度图像的最大灰度值和最小灰度值，分别记为Zmax和Zmin，令灰度阈值为：T0＝(Zmax+Zmin)/2(8)②据灰度阈值T0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，包括：(1)采集电力设备的红外图像；(2)确定用于判断所述电力设备运行状态的红外图像特征；(3)根据所述红外图像特征对所述红外图像进行分割；(4)根据所述分割的结果判断所述红外图像对应的电力设备运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，包括：(1)采集电力设备的红外图像；(2)确定用于判断所述电力设备运行状态的红外图像特征；(3)根据所述红外图像特征对所述红外图像进行分割；(4)根据所述分割的结果判断所述红外图像对应的电力设备运行状态。2.如权利要求1所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述红外图像特征包括灰度值。3.如权利要求2所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述红外图像特征还包括灰度阈值，所述步骤(3)根据所述灰度阈值对所述红外图像进行分割。4.如权利要求3所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述灰度阈值包括全局阈值、局部阈值以及动态阈值的至少其中之一。5.如权利要求4所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述全局阈值为采用迭代式阈值选择法得到的最佳阈值。6.如权利要求3-5中任意一项权利要求所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述分割的结果包括分割线的位置和/或分割形成的连通区域的面积占比。7.如权利要求6所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，所述连通区域的判断方法为：若像素点A的灰度值与该像素点A的周围八个像素点的灰度值相同，则所述像素点A和所述像素点A的周围八个像素点属于同一个连通区域。8.如权利要求7所述的基于红外图像的电力设备运行状态监控方法，其特征在于，设定一连通区域数量阈值，若所述连通区域的数量如果超过了所述连通区域数量阈值，则调整所述灰度阈值，以使得所述连通区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫国，宋来森，郭奇军，陈晓东，徐珂，崔荣花，邓乾，成洪卫，张福伟，张允华，朱中华，盛戈皞，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司菏泽供电公司，国家电网公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：山东,37