一种变电站一次接线图智能解析方法技术

本发明专利技术公开了一种变电站一次接线图智能解析方法，包括：1）基于目标检测算法和模板匹配法实现一次接线图图元位置检测与旋转角度识别；2）利用霍夫直线检测识别接线图中主要连接线，并根据图元位置检测图元端点；3）使用背景色填充图元所在像素区域，获得仅包含连接线的一次接线图，采用阈值分割提取连接线像素；4）选取任意一个图元的端点作为起始生长点，获取与该起始生长点的连通区域，采用或复制先检测拟合该连通区域；本发明专利技术优点是：可从非结构化的一次接线图中智能提取元件、拓扑关系、关键字等结构化信息，自动生成接线表，可以有效的对现有一次接线图进行数字化管理，大大提高变电站运维管理人员的工作效率。变电站运维管理人员的工作效率。变电站运维管理人员的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站一次接线图智能解析方法


[0001]本专利技术涉及数字图像识别
，具体涉及一种变电站一次接线图智能解析方法。

技术介绍

[0002]变电站一次接线图是电力系统调度工作的核心依据，变电站一次接线图的数字化管理将极大的方便电力调度工作。目前，变电站一次接线图主要通过人工的方式进行读取和录入，而随着电网的快速建设，人工录入接线图工作量巨大，难以满足实际运维工作的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种变电站一次接线图智能解析方法，它能够通过图片数据，智能识别变电站一次接线图的拓扑结构，并形成计算机可理解的结构化数据，从而实现变电站一次接线图的智能识别与自动录入。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种变电站一次接线图智能解析方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、基于目标检测算法和模板匹配法实现一次接线图图元位置检测与旋转角度识别；
[0007]步骤2、利用霍夫直线检测识别接线图中主要连接线，并根据图元位置检测图元端点；
[0008]步骤3、使用背景色填充图元所在像素区域，获得仅包含连接线的一次接线图，采用阈值分割提取连接线像素；
[0009]步骤4、选取任意一个图元的端点作为起始生长点，获取与该起始生长点的连通区域，采用或复制先检测拟合该连通区域，得到该区域内的直线连接线、端点以及端点所连接的设备，将连通域内的设备加入到已连接设备集合；
[0010]步骤5、依次选取已连接设备上未进行连通域检测的端点，重复步骤4来扩大连通域，直至所有端点均连接完毕；
[0011]步骤6、对于未加入连通域的设备，重复步骤4和步骤5，形成新的连通域，直至接线图上的所有设备均已完成连接；
[0012]步骤7、采用光学字符识别检测一次接线图中的文字标识，根据最近匹配关系将文字与图元进行匹配；
[0013]步骤8、将识别结果按照图元、文字、连接线分类存储，文字需与对应的元件进行关联，连接线需关联对应的元件及端口。
[0014]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤1的实现具体可分为以下步骤：
[0015]步骤1.1、在变电站一次接线图中对所有图元进行标记，并将接线图剪裁成若干图
片块进行模型的训练和目标检测测试，测试结束后需将图元位置映射至原始接线图中，目标检测的结果需得到图元的类型和位置；图元包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、两卷变、三卷变、电容器、电抗器、母线、线路、无功补偿装置、发电机11个类别；
[0016]步骤1.2、制作标准图元模板库，主要包括各类图元不同旋转角度的模板，如单对称轴图元需包含0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四类模板，双对称轴图元需包含0
°
、180
°
两类模板；
[0017]步骤1.3、将目标检测得到的图元与标准图元模板库进行模板匹配，获取图元的旋转角度，同时根据电气专业知识得到图元端子分布顺序。
[0018]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤2的实现具体可分为以下步骤：
[0019]步骤2.1、对原始的接线图采用高斯滤波和阈值分割进行预处理，减小无关像素的干扰；
[0020]步骤2.2、采用霍夫直线检测对接线图中的直线进行拟合和合并，得到图元之间的连接线；
[0021]步骤2.3、对包含图元的矩形框和连接线进行与操作，矩形与连接线相交的点即可作为对应图元的端子位置，同时根据步骤1.3中的端子分布顺序对图元端子进行编号。
[0022]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤3的实现具体可分为以下步骤：
[0023]步骤3.1、为了有效提取连接线的具体位置，需在图片中将图元所对应的像素采用背景色进行填充，其中图元矩形的左上顶点为(x
min
,y
min
)，右下顶点坐标为(x
max
,y
max
)，使P
i,j
{i∈(x
min
,x
max
),j∈(y
min
,y
max
)}＝255，消除图元像素对连接线提取的影响；
[0024]步骤3.2、对去除图元的接线图进行高斯平滑处理和阈值分割，提取连接线线条像素。
[0025]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤4的实现具体可分为以下步骤：
[0026]步骤4.1、任意选择一个图元，将该图元上的其中一个端子作为起始生长点，采用膨胀算法对起始点进行扩展，根据8连通域规则，求解该起始点的连通域，该连通域即为从该起点可经过的连接线；
[0027]步骤4.2、对连通域执行霍夫直线检测，获取各连接线对应的线段；
[0028]步骤4.3、对于检测得到的线段，计算每两条线段之间的交点，并将交点分为“L”型交点、“T”型交点、“十”型交点，其中，对于十型交点，将两条线段在交点处分别裁剪成两段，得到新的连接线；
[0029]步骤4.4、将所有线段的端点分为连接线端点和元件端点，其中连接线端点由步骤4.3中得到，元件端点可根据步骤2.3中的图元端子位置得到，同时获取元件端点所连接的图元，形成连接线与图元的拓扑关系；若对于一段连接线，其两个端点均不为连接线端点或元件端点，则认为该连接线为母线；
[0030]步骤4.5、元件端点所连接的图元可加入现有连通域，并将新的连通域作为已识别区域，连通域中所有未与元件或连接线相连的图元端点作为备选起始生长点。
[0031]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤5的实现具体可分为以下步骤：
[0032]步骤5.1、从备选起始生长点中任意选择一点，从该点出发计算新的连通域，直至连通域中所有元件端点均与连接线或者图元端点相连。
[0033]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤6的实现具体可分为以下步骤：
[0034]步骤6.1、执行完步骤5后，若仍存在图元未包含在连通域内，则从这些图元中继续选择图元，执行步骤4和步骤5。
[0035]在上述的一种变电站一次接线图智能解析方法，步骤7的实现具体可分为以下步骤：
[0036]步骤7.1、采用光学字符识别技术提取接线图中的字符串及其位置；
[0037]步骤7.2、对每个字符串，计算与其距离最近的图元，且该图元的外边界与字符串的外边界距离不超过一定阈值，则将该字符串作为图元的关键字，否则舍弃该字符串。
[0038]与现有技术相比，本专利技术所述的一种变电站一次接线图智能解析方法，可从非结构化的一次接线图中智能提取元件、拓扑关系、关键字等结构化信息，自动生成接线表，可以有效的对现有一次接线图进行数字化管理，大大提高变电站运维管理人员的工作效率。
附图说明
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站一次接线图智能解析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、基于目标检测算法和模板匹配法实现一次接线图图元位置检测与旋转角度识别；步骤2、利用霍夫直线检测识别接线图中主要连接线，并根据图元位置检测图元端点；步骤3、使用背景色填充图元所在像素区域，获得仅包含连接线的一次接线图，采用阈值分割提取连接线像素；步骤4、选取任意一个图元的端点作为起始生长点，获取与该起始生长点的连通区域，采用或复制先检测拟合该连通区域，得到该区域内的直线连接线、端点以及端点所连接的设备，将连通域内的设备加入到已连接设备集合；步骤5、依次选取已连接设备上未进行连通域检测的端点，重复步骤4来扩大连通域，直至所有端点均连接完毕；步骤6、对于未加入连通域的设备，重复步骤4和步骤5，形成新的连通域，直至接线图上的所有设备均已完成连接；步骤7、采用光学字符识别检测一次接线图中的文字标识，根据最近匹配关系将文字与图元进行匹配；步骤8、将识别结果按照图元、文字、连接线分类存储，文字需与对应的元件进行关联，连接线需关联对应的元件及端口。2.如权利要求1所述的一种变电站一次接线图智能解析方法，其特征是，步骤1的实现包括以下步骤：步骤1.1、在变电站一次接线图中对所有图元进行标记，并将接线图剪裁成若干图片块进行模型的训练和目标检测测试，测试结束后需将图元位置映射至原始接线图中，目标检测的结果需得到图元的类型和位置；图元包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、两卷变、三卷变、电容器、电抗器、母线、线路、无功补偿装置和发电机共11个类别；步骤1.2、制作标准图元模板库，主要包括各类图元不同旋转角度的模板，如单对称轴图元需包含0
°
、90
°
、180
°
、270
°
四类模板，双对称轴图元需包含0
°
、180
°
两类模板；步骤1.3、将目标检测得到的图元与标准图元模板库进行模板匹配，获取图元的旋转角度，同时根据电气专业知识得到图元端子分布顺序。3.如权利要求2所述的一种变电站一次接线图智能解析方法，其特征是，步骤2的实现包括以下步骤：步骤2.1、对原始的接线图采用高斯滤波和阈值分割进行预处理，减小无关像素的干扰；步骤2.2、采用霍夫直线检测对接线图中的直线进行拟合和合并，得到图元之间的连接线；步骤2.3、对包含图元的矩形框和连接线进行与操作，矩形与连接线相交的点即可作为对应图元的端子位置，同时根据步骤1.3中的端子分布顺序对图元端子进行编号。4.如权利要求1所述的一种变电站一次接线图智能解析方法，其特征是，步骤3的实现包括以下步骤：步骤3.1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鹏，王波，马恒瑞，王雷雄，冯磊，王红霞，马富齐，张嘉鑫，李怡凡，张迎晨，
申请(专利权)人：武汉珈楚智能信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：