一种接地极状态分析和异常预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种接地极状态分析和异常预警系统，包括温湿度检测系统，包括温湿度传感器，通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；图像处理系统，包括图像采集模块、图像处理模块，所述图像采集模块用于对接地极附近地标环境进行图像采集，图像处理模块对图像进行初步处理，提取图像中的特征数据；数据融合及异常预警系统，用于结合温湿度检测系统收集的数据和图像处理模块提取的数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对于异常提供维护建议。

An earthing pole state analysis and abnormal early warning system

The present invention discloses a grounding electrode state analysis and abnormal early warning system, including temperature and humidity detection system, including temperature and humidity sensor, data collection and state monitoring through temperature and humidity sensors, temperature and humidity of lower layer soil near ground pole, image processing system, image processing module including image acquisition module. The image acquisition module is used to collect the image of the landmark near the ground pole. The image processing module deals with the image preliminarily and extracts the characteristic data in the image. The data fusion and abnormal early warning system are used to analyze the data collected by the temperature and humidity detection system and the data extracted from the image processing module. Give warning and reminders for possible dangers.

【技术实现步骤摘要】
一种接地极状态分析和异常预警系统
本专利技术特别涉及一种接地极状态分析和异常预警系统。
技术介绍
电力系统中的电气装置、设施的某些导电部分，经过接地线连接至接地极，接地极地处高原山区，雷雨大风等特殊天气较多。由于接地极设备长期不带电压，受外力破坏概率高，致使接地极故障率偏高，检修人员查找故障费时费力，严重影响了供电的可靠性。同时，检查环境恶劣，尤其是对检测井和渗水井的定期检查工作量大，若不能及时发现接地极地表干燥，泥土枯焦等情况，及时注水，让干旱的土壤恢复湿度将严重影响接地极可靠性。因此本项目研究一套远程接地极运行工况在线检查系统，通过温湿度探头和图像处理信息综合判断接地极周边大地土壤导电特性，帮助运维人员迅速查找干旱点、水涝点，缩短故障查找时间，提高工作效率。目前普遍正在应用的各种检测系统存在以下局限：1)电化学法存在仪器零点漂移、仪器稳定性差、响应组分少的局限；2)红外光谱法存在相互干扰、检测灵敏度难以满足潜伏性故障气体检测的局限；3)气相色谱法热导检测器灵敏度不高，火焰度检测器响应非线性，响应组分少。
技术实现思路
本专利技术目的是旨在主要解决现在偏远山区接地极人工巡视的危险耗时问题，提供一种快速安全的远程自动检测接地极状态的系统，分别采集接地极附近的地表图像数据和下层土壤的温湿度数据进行建模，来判定接地极是否工作异常以及是否存在安全隐患。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，包括：温湿度检测系统，包括温湿度传感器，通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；图像处理系统，包括图像采集模块、图像处理模块，所述图像采集模块用于对接地极附近地标环境进行图像采集，图像处理模块对图像进行初步处理，提取图像中的特征数据；数据融合及异常预警系统，用于结合温湿度检测系统收集的数据和图像处理模块提取的数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对于异常提供维护建议。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的一种优选，所述数据融合及异常预警系统包括噪声处理模块，所述噪声处理模块对采集的温湿度数据、图像中提取的特征数据进行去噪声和标准化处理。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的另一种优选，所述数据融合及异常预警系统还包括通信子系统、数据融合分析子系统、存储子系统、异常预警系统，所述通信子系统用于将温湿度数据、图像、特征数据传输到数据融合及异常预警系统中；所述数据融合分析子系统，用于将图像处理模块处理后的特征数据和通过温湿度传感器采集的接地极所在土壤的温湿度数据进行建模，记录正常状态下的数据模型；所述存储子系统用于存储所有数据；所述异常预警系统，对采集到的实时数据经过数据融合分析子系统中的模型进行计算，当检测数据的统计量超过控制限，则该时刻的数据样本是故障的，当故障数据累计达到一定数值时，即表明系统出现故障，需要工作人员及时查明情况，排除险情。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的又一种优选，图像中的特征提取是通过对图像的颜色识别对接地极附近的水池、湿地、干地进行检测和计算，并通过边缘检测算法计算出各区域的面积，从而求出接地极距离各区域的距离。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的再一种优选，所述图像处理模块的处理过程包括：首先，将图像采集模块采集到的RGB彩色图像的RGB空间转换为HSV空间数据，并使用HSV空间图像进行不同颜色识别，通过地表颜色不同状态用于初步判断地表的湿地、水池及旱地所在位置，其图像空间转换公式如下：V＝max；其次，对采集图像使用Canny算法进行边缘检测，求解出上一步通过颜色检测到的各区域的边界，其中Canny边缘检测算法的步骤为：用高斯滤波器平滑图像，用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向，对梯度幅值进行非极大值抑制，用双阈值算法检测和连接边缘；最后，将接地极所在的真实空间位置转换到图像空间坐标系，在图像空间中分别计算和绘制所有接地极，并在图像空间计算接地极跟各区域边界的像素距离，然后将图像空间距离转换为真实空间，从而初步计算出接地极到各水池、泥土枯焦、干旱土地及湿地的距离。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的再一种优选，噪声处理模块中去噪声处理过程为：对温湿度数据或者图像处理模块处理后的距离数据依次进行中值滤波和均值滤波，用于去掉噪声点和异常点，生成平稳状态的数据，其中中值滤波(1)和均值滤波(2)公式如下所示：其中xa、xb和xc分别为原始数据、中值滤波结果和均值滤波结果，mb、mc分别为中值滤波和均值滤波的窗口大小，i为数据序号。作为一种接地极状态分析和异常预警系统的又一种优选，噪声处理模块中的标准化处理为：对滤波结果进行数据归一化处理，使得每个变量的均值为0，方差为1，用于后期计算方便，其归一化公式(3)如下：其中，μ、σ分别为xc的均值和标准差。本专利技术的有益效果：本专利技术能够采集和监测接地极地表和下层土壤的环境变化，通过对接地极的环境数据进行系统建模，系统可以远程实时了解偏远山区的土壤情况、设备安防状态、接地极的工作状态，进而对于可能出现的潜在危险进行提前预警，并给出维修建议；与传统需要人工定期对接地极工况巡检相比，系统可以安全快捷且更全面的获取接地极的环境信息，同时可以实时监控环境变化进行预警；本专利技术引入了自动监控报警系统，能够融合多项监测数据，实时在线监测并定位接地极工况，实现对异常及故障的综合管理。附图说明本专利技术可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；图1为本专利技术一种接地极状态分析和异常预警系统的结构示意图；图2为本专利技术的数据处理流程图。具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进一步说明。如图1、图2所示，一种接地极状态分析和异常预警系统，包括：温湿度检测系统，包括温湿度传感器，通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；图像处理系统，包括图像采集模块、图像处理模块，所述图像采集模块用于对接地极附近地标环境进行图像采集，图像处理模块对图像进行初步处理，提取图像中的特征数据；数据融合及异常预警系统，用于结合温湿度检测系统收集的数据和图像处理模块提取的数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对于异常提供维护建议。所述数据融合及异常预警系统包括噪声处理模块，所述噪声处理模块对采集的温湿度数据、图像中提取的特征数据进行去噪声和标准化处理。所述数据融合及异常预警系统还包括通信子系统、数据融合分析子系统、存储子系统、异常预警系统，所述通信子系统用于将温湿度数据、图像、特征数据传输到数据融合及异常预警系统中；所述数据融合分析子系统，用于将图像处理模块处理后的特征数据和通过温湿度传感器采集的接地极所在土壤的温湿度数据进行建模，记录正常状态下的数据模型；所述存储子系统用于存储所有数据；所述异常预警系统，对采集到的实时数据经过数据融合分析子系统中的模型进行计算，当检测数据的统计量超过控制限，则该时刻的数据样本是故障的，当故障数据累计达到一定数值时，即表明系统出现故障，需要工作人员及时查明情况，排除险情。图像中的特征提取是通过对图像的颜色识别对接地极附近的水池、湿地、干地进行检测和计算，并通过边缘检测算法计算出各区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，包括：温湿度检测系统，包括温湿度传感器，通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；图像处理系统，包括图像采集模块、图像处理模块，所述图像采集模块用于对接地极附近地标环境进行图像采集，图像处理模块对图像进行初步处理，提取图像中的特征数据；数据融合及异常预警系统，用于结合温湿度检测系统收集的数据和图像处理模块提取的数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对于异常提供维护建议。

【技术特征摘要】
1.一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，包括：温湿度检测系统，包括温湿度传感器，通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；图像处理系统，包括图像采集模块、图像处理模块，所述图像采集模块用于对接地极附近地标环境进行图像采集，图像处理模块对图像进行初步处理，提取图像中的特征数据；数据融合及异常预警系统，用于结合温湿度检测系统收集的数据和图像处理模块提取的数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对于异常提供维护建议。2.根据权利要求1所述的一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，所述数据融合及异常预警系统包括噪声处理模块，所述噪声处理模块对采集的温湿度数据、图像中提取的特征数据进行去噪声和标准化处理。3.根据权利要求2所述的一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，所述数据融合及异常预警系统还包括通信子系统、数据融合分析子系统、存储子系统、异常预警系统，所述通信子系统用于将温湿度数据、图像、特征数据传输到数据融合及异常预警系统中；所述数据融合分析子系统，用于将图像处理模块处理后的特征数据和通过温湿度传感器采集的接地极所在土壤的温湿度数据进行建模，记录正常状态下的数据模型；所述存储子系统用于存储所有数据；所述异常预警系统，对采集到的实时数据经过数据融合分析子系统中的模型进行计算，当检测数据的统计量超过控制限，则该时刻的数据样本是故障的，当故障数据累计达到一定数值时，即表明系统出现故障，需要工作人员及时查明情况，排除险情。4.根据权利要求3所述的一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，图像中的特征提取是通过对图像的颜色识别对接地极附近的水池、湿地、干地进行检测和计算，并通过边缘检测算法计算出各区域的面积，从而求出接地极距离各区域的距离。5.根据权利要求4所述的一种接地极状态分析和异常预警系统，其特征在于，所述图像处理模块的处理过程包括：首先，将图像采集模块采集到的RGB彩色图像的RGB空间转换为HSV空间数据，并使用HSV空间图像进行不同颜色识别，通过地表颜色不同状态用于初步判断地表的湿地、水池及旱地所在位置，其图像空间转换公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨自岗，冀宏领，杨勇，夏治侃，宋文波，冯跃，白鑫，张照海，胡天宇，张宇超，王昆仑，马志坚，陈霍兴，陈能，杨建波，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司文山供电局，昆明迪森电气有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53