一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，包括红外图像获取模块、图像处理模块、特征提取模块、管理服务器和显示终端，红外图像获取模块通过图像处理模块与特征提取模块连接，管理服务器器分别与特征提取模块和显示终端连接。本发明专利技术通过红外图像获取模块、特征提取模块并结合管理服务器，能够对电网设备的红外图像的特征进行提取和分析，并结合随机森林算法对各特征的重要性进行分析，以筛选出影响红外图像故障检测的特征，提高了故障检测的准确性和便利性，具有智能化特性，并大大提高了故障监督和检测的能力，使得检测更加的便利，同时大大节约财力和物力，在未来具有深远的影响。

An Infrared Image Fault Diagnosis System Based on Power Grid System

The invention discloses an infrared image fault diagnosis system based on power grid system, which includes infrared image acquisition module, image processing module, feature extraction module, management server and display terminal. The infrared image acquisition module is connected with feature extraction module through image processing module, and the management server is connected with feature extraction module and display terminal respectively. The method can extract and analyze the features of infrared image of power grid equipment through infrared image acquisition module, feature extraction module and management server, and analyze the importance of each feature combining with random forest algorithm, so as to screen out the features affecting infrared image fault detection, improve the accuracy and convenience of fault detection, and have intelligent characteristics. It greatly improves the ability of fault monitoring and detection, makes detection more convenient, saves financial and material resources, and has a far-reaching impact in the future.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统
本专利技术属于电网故障诊断
，涉及到一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统。
技术介绍
电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网。它包含变电、输电、配电三个单元，电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。现有电网系统中电网设备发生故障使得工作人员无法准确和便利的获得电网故障，造成电网故障诊断的准确性差、监督与检测能力不足，进而大大浪费财力物力，且严重影响电网的性能，为了解决以上问题，现设计一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供的基于电网系统的红外图像故障诊断系统，解决了现有电网故障检测的过程中，存在故障检测的准确性差、便利性差的问题，进而造成故障监督和检测的能力不足，同时，大大浪费了财力物力。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，包括红外图像获取模块、图像处理模块、特征提取模块、管理服务器和显示终端，红外图像获取模块通过图像处理模块与特征提取模块连接，管理服务器器分别与特征提取模块和显示终端连接；红外图像获取模块采用FLIR摄像机，用于对电网设备进行红外图像采集，并将采集的红外图像发送至图像处理模块，且红外图像可提高电网设备的温度和所在环境的温度；图像处理模块为过滤器，用于接收红外图像获取模块发送的红外图像，对接收的红外图像中的噪音进行过滤，以降低红外图像中的噪音干扰，并将过滤后的红外图像发送至特征提取模块；特征提取模块用于接收图像处理模块发送经过滤后的红外图像，对红外图像中的各特征进行选取，并将提取的特征发送至管理服务器；管理服务器接收特征提取模块发送的特征，对接收的特征采用随机森林算法进行重要度分析，并将分析的各特征的重要性发送至显示终端；显示终端用于接收管理服务器发送的各特征的重要性并进行显示。进一步地，所述特征提取模块选取的红外图像的特征包括红外图像分辨率大小、红外图像最高温度、最低温度、最高温度与最低温度的温度差、红外图像的95％，75％，50％，25％，5％分为数、图像温度的均值、标准差、熵、峰度、若干温度幅度梯度和若干温度方向梯度。进一步地，所述温度幅值梯度中温度幅值的范围为0-100，等幅值间距划分成20个间隔，温度方向梯度中温度方向的范围是-180°-180°，并以每15°作为间隔进行温度方向的划分。进一步地，所述管理服务器在对各特征进行重要度的过程中，对于一个给定的结点t，它的相关数据集是D并且基尼系数如下定义：其中，p(k|D)，k＝1，...，Q是D中k种样本的比例，相关数据集是特征提取模块提取的所有特征构成的集合；对于两分分类问题，Q等于2，G(D)表示从集合D中随机选取具有两个类别不同的样本的概率，因此，G(D)的值越小，purity即纯度就会越大，当对离散属性j＝1，...，m，测量基尼系数如下：其中，|Dv|代表第j个属性取第j个可能值的样本的数量，D表示为D集合中元素的个数。对于连续属性j，基尼系数中k树的均值表示重要度：进一步地，所述管理服务器中的基于特征的随机森林算法，具体包括以下步骤：步骤1：初始化并且设置数字fori＝1toN1do；步骤2：在空数据集S中，应用bootstrap方法有放回地随机抽取K个新的自助样本集，并由次构建K棵分类回归树，未被抽到的数据组成了袋外数据(OOB)；步骤3：设有m个特征，从每一棵树的每一个节点随机抽取mtry个特征生成特征子集，并且计算每个特征的gini系数，在特征子集中最小gini系数的特征将会被选择作为分裂规则；步骤4：每棵树最大限度增长，不做任何裁剪；步骤5：平均化每个特征的重要性，以降序排列，获得重要性等级，并且选择前p％作为作为特征子集endforfori＝1toN1do；步骤6：随机划分数据集，并且将80％作为训练集，20％作为测试集；步骤7：生成的K棵树组成了随机森林，并且分类结果由决策树分类器投票而得；步骤8：计算测试集每个特征的重要性和模型的精确性以及AUC值；步骤9：计算精度的均值和标准差和AUC值；endforWheremtry＝floor(log2(m)+1)。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的基于电网系统的红外图像故障诊断系统，通过红外图像获取模块、特征提取模块并结合管理服务器，能够对电网设备的红外图像的特征进行提取和分析，并结合随机森林算法对各特征的重要性进行分析，以筛选出影响红外图像故障检测的特征，提高了故障检测的准确性和便利性，具有智能化特性，并大大提高了故障监督和检测的能力，使得检测更加的便利，同时大大节约财力和物力，在未来具有深远的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1所示，一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，包括红外图像获取模块、图像处理模块、特征提取模块、管理服务器和显示终端，红外图像获取模块通过图像处理模块与特征提取模块连接，管理服务器器分别与特征提取模块和显示终端连接；红外图像获取模块采用FLIR摄像机，用于对电网设备进行红外图像采集，并将采集的红外图像发送至图像处理模块，且红外图像可提高电网设备的温度和所在环境的温度；图像处理模块为过滤器，用于接收红外图像获取模块发送的红外图像，对接收的红外图像中的噪音进行过滤，以降低红外图像中的噪音干扰，并将过滤后的红外图像发送至特征提取模块；特征提取模块用于接收图像处理模块发送经过滤后的红外图像，对红外图像中的各特征进行选取，并将提取的特征发送至管理服务器，选取的红外图像的特征包括红外图像分辨率大小、红外图像最高温度、最低温度、最高温度与最低温度的温度差、红外图像的95％，75％，50％，25％，5％分为数、图像温度的均值、标准差、熵、峰度、若干温度幅度梯度和若干温度方向梯度，其中温度幅值梯度中温度幅值的范围为0-100，等幅值间距划分成20个间隔，温度方向梯度中温度方向的范围是-180°-180°，并以每15°作为间隔进行温度方向的划分；管理服务器接收特征提取模块发送的特征，对接收的特征采用随机森林算法进行重要度分析，并将分析的各特征的重要性发送至显示终端；显示终端用于接收管理服务器发送的各特征的重要性并进行显示。所述随机森林算法是一种基于决策树的机器学习算法，随机森林算法在缺失数据和不平衡数据的情况下具有很好的稳健性。在随机森林中，基于结点纯度的基尼系数和基于OOB数据的分类器准确率的特征选择方法是最常见使用的特征选择方法。管理服务器在对各特征进行重要度的过程中，对于一个给定的结点t，它的相关数据集是D并且基尼系数如下定义：其中，p(k|D)，k＝1，.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，其特征在于：包括红外图像获取模块、图像处理模块、特征提取模块、管理服务器和显示终端，红外图像获取模块通过图像处理模块与特征提取模块连接，管理服务器器分别与特征提取模块和显示终端连接；红外图像获取模块采用FL I R摄像机，用于对电网设备进行红外图像采集，并将采集的红外图像发送至图像处理模块，且红外图像可提高电网设备的温度和所在环境的温度；图像处理模块为过滤器，用于接收红外图像获取模块发送的红外图像，对接收的红外图像中的噪音进行过滤，以降低红外图像中的噪音干扰，并将过滤后的红外图像发送至特征提取模块；特征提取模块用于接收图像处理模块发送经过滤后的红外图像，对红外图像中的各特征进行选取，并将提取的特征发送至管理服务器；管理服务器接收特征提取模块发送的特征，对接收的特征采用随机森林算法进行重要度分析，并将分析的各特征的重要性发送至显示终端；显示终端用于接收管理服务器发送的各特征的重要性并进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，其特征在于：包括红外图像获取模块、图像处理模块、特征提取模块、管理服务器和显示终端，红外图像获取模块通过图像处理模块与特征提取模块连接，管理服务器器分别与特征提取模块和显示终端连接；红外图像获取模块采用FLIR摄像机，用于对电网设备进行红外图像采集，并将采集的红外图像发送至图像处理模块，且红外图像可提高电网设备的温度和所在环境的温度；图像处理模块为过滤器，用于接收红外图像获取模块发送的红外图像，对接收的红外图像中的噪音进行过滤，以降低红外图像中的噪音干扰，并将过滤后的红外图像发送至特征提取模块；特征提取模块用于接收图像处理模块发送经过滤后的红外图像，对红外图像中的各特征进行选取，并将提取的特征发送至管理服务器；管理服务器接收特征提取模块发送的特征，对接收的特征采用随机森林算法进行重要度分析，并将分析的各特征的重要性发送至显示终端；显示终端用于接收管理服务器发送的各特征的重要性并进行显示。2.根据权利要求1所述的一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，其特征在于：所述特征提取模块选取的红外图像的特征包括红外图像分辨率大小、红外图像最高温度、最低温度、最高温度与最低温度的温度差、红外图像的95％，75％，50％，25％，5％分为数、图像温度的均值、标准差、熵、峰度、若干温度幅度梯度和若干温度方向梯度。3.根据权利要求2所述的一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，其特征在于：所述温度幅值梯度中温度幅值的范围为0-100，等幅值间距划分成20个间隔，温度方向梯度中温度方向的范围是-180°-180°，并以每15°作为间隔进行温度方向的划分。4.根据权利要求1所述的一种基于电网系统的红外图像故障诊断系统，其特征在于：所述管理服务器在对各特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏磊，凌平，时志雄，颜楠楠，赵琦，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海,31