一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络及方法技术

本发明专利技术公开了一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络及方法，包括多个顺次级联的编码器和多个顺次级联的解码器，编码器包括顺次连接的两个残差块和一个WRNL块，解码器包括顺序连接的卷积层、两个残差块和一个WRNL块，卷积层连接一个SE块，当前解码器输入端融合的上一级输出结果以及每个编码器的输出结果之后输入到当前解码器中的SE块，SE块通过卷积层调整通道数量之后将结果输入到当前解码器中的残差块，带反射干扰的图像输入第一级编码器，最后一级解码器输出去掉反射干扰的图片；本发明专利技术的优点在于：解决特高压直流换流站设备全景监测过程屏柜表面玻璃反光导致所采集图像部分区域难以监测的难题。集图像部分区域难以监测的难题。集图像部分区域难以监测的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络及方法


[0001]本专利技术涉及轻量级人工智能的特高压直流保护系统边缘侧分布式数据处理领域，更具体涉及一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络。

技术介绍

[0002]特高压换流站保护装置有时候出现应该动作的，但是装置本身没有动作，以前没有监测方法的情况下，现场操作人员不知道此种情况，后续安装了监控设施以后，由于操作人员的经验、责任心等主观因素，会出现漏检的情况，因此现在通过视频分析的技术辅助操作人员进行保护装置的动作的判定。
[0003]特高压换流站保护装置需要监测的适用于特高压直流保护核心环节状态信号参量如下：A.出口压板状态监视；B.屏柜内端子排测温；C.屏柜内二次设备前面板监视；D.屏柜内二次设备的工作温度；E.屏柜内二次设备的工作电压；F.光纤的光强监测；G.电缆的绝缘检测；H.出口回路检测；I.辅助接点位置；J.电缆状态的检测；K.环境的参量的检测，比如温度、湿度等；L.接线端子的锈蚀状态。屏柜和室外的端子箱都属于特高压换流站保护装置，最核心的保护信息都反馈在室内屏柜和室外的端子箱，因此需要特别关注屏柜和室外的端子箱的保护状态，上述特高压直流保护核心环节状态信号参量中出口压板状态监视和屏柜内二次设备前面板监视均在屏柜内，所以需要对屏柜进行图像监测。
[0004]对屏柜进行图像监测主要采用视频监控，视频监控广泛应用于特高压直流换流站以监测各环节设备的运行状态。因为图像的信息带宽有限，都传视频到云端的话对云盘的存储能力和容量要求较高。当摄像头和光照条件确定以后，上位机一直采集同等条件下的数据，因此特高压换流站小室内的监控数据具有重复性，大量重复的数据上传的意义不是很大，占用云端大量存储空间和传输带宽。基于轻量级人工智能的特高压直流保护系统边缘侧分布式数据处理与故障分析技术研究，将大量的放在云端处理的数据放在边缘端进行处理，从而实现轻量化是目前特高压换流站亟需解决的问题。
[0005]特高压换流站屏柜外侧设有玻璃罩，整个屏柜置于玻璃罩内，屏柜上设有压板、测试数据显示窗口、开关、把手、状态指示灯等，通过设置于特高压换流站小室内的摄像头拍摄特高压换流站屏柜照片能够对特高压换流站屏柜状态进行观测。传统的电力设备对监测图像的信息处理主要以人力为主，整体效率不高，对设备运行状态辨别的准确性因人而异。文献《赵振兵,张薇,翟永杰,等.电力视觉技术的概念、研究现状与展望[J].电力科学与工程,2020,36(01):1
‑
8》提出电力视觉技术的概念，在电力系统、计算机视觉和人工智能等领域之间建立了桥梁，随着人工智能和计算机视觉技术的发展，已经出现了大量基于机器视觉的特高压直流换流站设备全景监测研究工作，可实现高效准确地获取设备的运行状态特征信息与判别，进而完成有效视频巡检工作，节约了大量人力，提高了巡检效率。
[0006]然而目前在换流站设备视频巡检过程中，某些特定场景因受到反射光线的影响，所采集图像会呈现大面积反光的现象，从而影响了图像信息处理的效果。虽然有部分场景可以通过改变摄像头方位解决，但在二次设备的屏柜监测实践过程中，始终存在屏柜表面
玻璃反光导致所采集图像部分区域难以监测的难题(如图1中输入图像)，这在很大程度上影响了后续的目标检测、语义分割等机器视觉任务。严重时，反射干扰区域甚至会覆盖全部待检测区域，使得任务无法完成或中断，这也是特高压直流换流站设备全景监测研究中尚未解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于特高压直流换流站设备全景监测过程存在屏柜表面玻璃反光导致所采集图像部分区域难以监测的难题。
[0008]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，包括多个顺次级联的编码器和多个顺次级联的解码器，所述编码器包括顺次连接的两个残差块和一个WRNL块，当前编码器的WRNL块输出结果经下采样输入下一级编码器的残差块，解码器包括顺序连接的卷积层、两个残差块和一个WRNL块，卷积层连接一个SE块，当前解码器输入端融合的上一级输出结果以及每个编码器的输出结果之后输入到当前解码器中的SE块，SE块通过卷积层调整通道数量之后将结果输入到当前解码器中的残差块，带反射干扰的图像输入第一级编码器，最后一级解码器输出去掉反射干扰的图片。
[0009]本专利技术利用形似U
‑
Net网络的编解码器结构作为图像的转换模型，同一级别内实现了跳跃连接，且考虑到级别之间的要素连接，当前解码器输入端融合的上一级输出结果以及每个编码器的输出结果之后输入到当前解码器中的SE块，SE块通过卷积层调整通道数量之后将结果输入到当前解码器中的残差块，实现不同尺度之间交互，避免信息丢失，将屏柜表面带反射干扰的图片输入模型，输出去掉反射干扰的图片，解决特高压直流换流站设备全景监测过程屏柜表面玻璃反光导致所采集图像部分区域难以监测的难题。
[0010]进一步地，所述去反射干扰网络包括3个顺次级联的编码器和4个顺次级联的解码器。
[0011]进一步地，所述残差块包括顺序编号的第一残差结构至第三残差结构，第一残差结构至第三残差结构顺次级联，每个残差结构包括3
×
3卷积层和PReLU层，第二残差结构的输入端接收第一残差结构的输入数据及其输出结果，第三残差结构的输入端接收第二残差结构的输入数据及其输出结果以及第一残差结构的输入数据，第三残差结构的输出数据融合第一残差结构的输入数据作为整个残差块的输出。
[0012]进一步地，所述WRNL块的工作过程为：
[0013]将WRNL的输入特征X划分为a
×
b的特征图{X
k
},(k＝1,...,ab)，其中k是特征图的数量，通过公式生成输出特征，其中，
[0014][0015][0016][0017][0018]表示第k个特征图在位置i的输出特征，表示第k个特征图中第i行特征点，表示第k个特征图中第j列特征点，()
T
表示矩阵的转置矩阵，W
θ
、和W
g
均为权重矩阵且维数分别为C
×
L、C
×
L和C
×
C，L＝C/2；表示与一组区域位置S
i
中每个之间的相关性；γ(
·
)表示关系函数且γ(
·
)＝1/((
·
)+1)。
[0019]更进一步地，如果a>b，则特征图比a＝b时宽，因此，当a>b、a＝b和a<b时，分别称其为宽区域矩形块、正方形块和高区域矩形块。
[0020]进一步地，所述当前解码器输入端融合的上一级输出结果以及每个编码器的输出结果之后输入到当前解码器中的SE块，SE块通过卷积层调整通道数量之后将结果输入到当前解码器中的残差块，包括：
[0021]设作为编码器中级别l(l＝1,2,3)的输出特征，则解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，包括多个顺次级联的编码器和多个顺次级联的解码器，所述编码器包括顺次连接的两个残差块和一个WRNL块，当前编码器的WRNL块输出结果经下采样输入下一级编码器的残差块，解码器包括顺序连接的卷积层、两个残差块和一个WRNL块，卷积层连接一个SE块，当前解码器输入端融合的上一级输出结果以及每个编码器的输出结果之后输入到当前解码器中的SE块，SE块通过卷积层调整通道数量之后将结果输入到当前解码器中的残差块，带反射干扰的图像输入第一级编码器，最后一级解码器输出去掉反射干扰的图片。2.根据权利要求1所述的一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，所述去反射干扰网络包括3个顺次级联的编码器和4个顺次级联的解码器。3.根据权利要求1所述的一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，所述残差块包括顺序编号的第一残差结构至第三残差结构，第一残差结构至第三残差结构顺次级联，每个残差结构包括3
×
3卷积层和PReLU层，第二残差结构的输入端接收第一残差结构的输入数据及其输出结果，第三残差结构的输入端接收第二残差结构的输入数据及其输出结果以及第一残差结构的输入数据，第三残差结构的输出数据融合第一残差结构的输入数据作为整个残差块的输出。4.根据权利要求1所述的一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，所述WRNL块的工作过程为：将WRNL的输入特征X划分为a
×
b的特征图{X
k
},(k＝1,...,ab)，其中k是特征图的数量，通过公式生成输出特征，其中，生成输出特征，其中，生成输出特征，其中，生成输出特征，其中，生成输出特征，其中，表示第k个特征图在位置i的输出特征，表示第k个特征图中第i行特征点，表示第k个特征图中第j列特征点，()
T
表示矩阵的转置矩阵，W
θ
、和W
g
均为权重矩阵且维数分别为C
×
L、C
×
L和C
×
C，L＝C/2；表示与一组区域位置S
i
中每个之间的相关性；γ(
·
)表示关系函数且γ(
·
)＝1/((
·
)+1)。5.根据权利要求4所述的一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，如果a>b，则特征图比a＝b时宽，因此，当a>b、a＝b和a<b时，分别称其为宽区域矩形块、正方形块和高区域矩形块。6.根据权利要求1所述的一种特高压换流站屏柜压板监测去反射干扰网络，其特征在于，所述当...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢民，汪伟，邵庆祝，汤伟，俞斌，于洋，叶远波，张骏，王栋，刘宏君，丁津津，孙辉，张峰，许旵鹏，刘之奎，张军，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：