基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法，涉及强放电监测领域。包括摄像头，用于获取高低压线路视频流，并将高低压线路视频流发送给图像分析仪；图像分析仪，用于对高低压线路视频流提取关键帧图像，基于关键帧图像，提取火花静态特征和火花动态特征，将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，生成放电预警信号，并将放电预警信号发送给远程服务器；远程服务器，用于接收放电预警信号并展示。本发明专利技术提高了视频火花图像识别的准确性，同时能够迅速准确判定放电位置，确保电网的安全稳定运行，减少因输电线路放电故障带来的经济损失，具有巨大的社会和经济意义。具有巨大的社会和经济意义。具有巨大的社会和经济意义。

【技术实现步骤摘要】
基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法


[0001]本专利技术属于强放电监测
，尤其涉及基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]目前，在电力技术方面，因高低压输电线路及输电塔线体系中的电气设备在制造、现场安装和运行过程中，不可避免的会在内部产生一些不良缺陷，这些缺陷所在的薄弱部位在强电场的作用下易引发强放电现象。随着强放电程度的不断发展，绝缘进一步损坏，严重时导致电力设备故障和电力瘫痪，严重威胁电网的运行安全。因此，对高低压输电线路及电力设备进行放电监测至关重要。
[0004]现有技术中的放电检测方法一般采用特高频法、脉冲电流法、超声波法等，这些检测方法仅对局部放电信号进行检测，测量范围小，无法直接从视觉上感知放电现象；同时，这些方法都属于电气检测，检测结果易受电磁环境干扰，接线困难，也无法准确定位到强放电的位置。由于高低压输电线路在输送电能时，经过的路径往往较长，现有技术中的对于局部放电信号进行检测的方法显然无法满足高低压输电线路进行强放电监测的要求。
[0005]随着数字视频处理技术和微处理器技术的发展，视频监控与数字图像识别方法和装置受到越来越多行业的关注。然而，专利技术人发现，现有的视频监控系统大多仅有监控功能，没有识别功能；或者具备特定对象的识别功能，而无法准确有效的识别输电线路的强放电现象。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法，通过提取关键帧图像的火花静态特征和火花动态特征，并将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，提高了视频火花图像识别的准确性，同时能够迅速准确判定放电位置，确保电网的安全稳定运行，减少因输电线路放电故障带来的经济损失，具有巨大的社会和经济意义。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统。
[0009]基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，包括摄像头、图像分析仪和远程服务器，其中：
[0010]摄像头，其用于获取高低压线路视频流，并将高低压线路视频流发送给图像分析仪；
[0011]图像分析仪，其用于对高低压线路视频流提取关键帧图像，基于关键帧图像，提取火花静态特征和火花动态特征，将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限
学习机中进行火花识别，生成放电预警信号，并将放电预警信号发送给远程服务器；
[0012]远程服务器，其用于接收放电预警信号并展示。
[0013]本专利技术第二方面提供了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测方法。
[0014]基于视频图像识别的高低压线路强放电监测方法，包括以下步骤：
[0015]获取高低压线路视频流；
[0016]基于关键帧提取算法，提取高低压线路视频流中的关键帧；
[0017]对关键帧中的单帧图像进行火花静态特征提取，获取火花静态特征；
[0018]对关键帧组成的图像序列进行火花动态特征提取，获取火花动态特征；
[0019]将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量，将特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，生成放电预警信号。
[0020]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0021]1.本专利技术提供了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统及方法，通过提取关键帧图像的火花静态特征和火花动态特征，并将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，提高了视频火花图像识别的准确性，同时能够迅速准确判定放电位置，确保电网的安全稳定运行，减少因输电线路放电故障带来的经济损失，具有巨大的社会和经济意义。
[0022]2.本专利技术提供的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统相比较于现有技术，监测范围更广，通过接入多个智能高清网络摄像头，将对高低压线路的检测区域从原来的单点扩大到多个摄像头监控的区域，对于长距离输电的高低压输电线路非常适用。
[0023]3.本专利技术提供的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统可用在配电机房、配电线路、变电站等多种场合，通用性强。
[0024]4.本专利技术能够更加精确地识别放电火花出现的位置，同时可适用于不同场景、不同类型的火花特征提取，通用性较强；此外本专利技术采用了极限学习机进行模型训练和预测，在采用大量图像数据的情况下，保证了较高的识别精度，并且极大地降低了训练和测试时间。
[0025]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1为第一个实施例的系统结构图。
[0028]图2为极限学习机网络模型结构图。
[0029]图3为第二个实施例的方法流程图。
具体实施方式
[0030]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。
[0032]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]本专利技术采用符合国家电网企业标准高清摄像装置，主要针对高低压线路及设备强放电情况进行实时监测。本专利技术提供的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统将摄像头的监测数据通过4G/GSM/SMS或GPRS等方式把图像数据连接到图像分析仪，图像分析仪把分析的结果传送到现场的图像分析结果收集器，图像分析结果收集器再通过5G通信传送到远程服务器。图像分析仪通过抓取有放电火花的图片，进行火花量级判断和故障位置的精确定位，并存储火花图片和视频段，生成放电预警信号，最后及时进行多种方式预警、报警。
[0034]实施例一
[0035]本实施例公开了基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统。
[0036]如图1所示，基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，包括摄像头、图像分析仪和远程服务器，其中：
[0037]摄像头，其用于获取高低压线路视频流，并将高低压线路视频流发送给图像分析仪；
[0038]图像分析仪，其用于对高低压线路视频流提取关键帧图像，基于关键帧图像，提取火花静态特征和火花动态特征，将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，生成放电预警信号，并将放电预警信号发送给远程服务器；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，其特征在于，包括摄像头、图像分析仪和远程服务器，其中：摄像头，其用于获取高低压线路视频流，并将高低压线路视频流发送给图像分析仪；图像分析仪，其用于对高低压线路视频流提取关键帧图像，基于关键帧图像，提取火花静态特征和火花动态特征，将火花静态特征和火花动态特征组成特征向量输入到极限学习机中进行火花识别，生成放电预警信号，并将放电预警信号发送给远程服务器；远程服务器，其用于接收放电预警信号并展示。2.如权利要求1所述的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，其特征在于，所述图像分析仪对高低压线路视频流提取关键帧图像的具体过程为：(1)对高低压线路视频流进行帧提取，得到n帧图像；(2)设定第一帧图像为关键帧，并计算第一帧图像与第二帧图像颜色空间总量的差值；(3)比较颜色空间总量的差值与预设阈值的大小，如果颜色空间总量的差值大于预设阈值，则选取第二帧图像为关键帧；(4)重复步骤(1)
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(3)，直至n帧图像全部比较完毕。3.如权利要求1所述的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，其特征在于，所述图像分析仪还用于对高低压线路视频流中的关键帧图像采用双边滤波方法进行图像预处理。4.如权利要求1所述的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，其特征在于，所述图像分析仪对关键帧中的单帧图像进行火花静态特征提取，获取火花静态特征，对关键帧组成的图像序列进行火花动态特征提取，获取火花动态特征。5.如权利要求4所述的基于视频图像识别的高低压线路强放电监测系统，其特征在于，所述火花静态特征包括火花的亮度特性、纹理特性、圆形度与矩阵度。6.如权利要求4所述的基于视频图像识别的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨会轩，苏明，李欣，刘金会，张瑞照，
申请(专利权)人：北京华清未来能源技术研究院有限公司华科因诺江苏能源科技有限公司华科因诺青岛能源科技有限公司北京华清智汇能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：