一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法技术

本发明专利技术属于电缆状态识别技术领域，具体涉及一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法；包括步骤1、利用红外热成像设备获取电缆各位置的红外热图像；步骤2、采集各红外热成像设备获取的红外热图像，并采用改进的Bernsen算法对红外热图像进行二值化处理；步骤3、对二值化处理后的红外热图像进行降噪处理；步骤4、根据强度色谱确定主体电缆图像中颜色高亮的异常区域，根据相应的电缆红外对照图谱确定异常区域电缆工作温度及其运行状态；本发明专利技术采用改进Bernsen二值化方法和投影法从红外图像中提取主体电缆，基于强度色谱和形态学处理进行识别，可对电缆运行状态进行准确检测与识别，及时发现隐患，保证电力输电线路稳定运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法


[0001]本专利技术属于电缆状态识别
，具体涉及一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法。

技术介绍

[0002]电力电缆的运行可靠性直接影响电力系统的安全、稳定运行，然而，电缆在带电运行过程中，受到电、热、化学及机械等老化因素的影响，电缆绝缘状态会随时间发生老化，甚至会导致击穿事故的发生，一旦发生绝缘击穿事故，就需要对电缆断电维修，这会给广大用户的正常生产、生活带来不便，甚至会造成严重的经济损失。
[0003]造成电缆老化原因包括：绝缘返潮，这类状况很普遍，一般产生在直埋或管槽里的电缆接头处；化学腐蚀，电缆埋在有强酸强碱功效的地域，通常会导致电缆的铠装电缆、锡坠或外外护层被浸蚀，防护层因长期性遭到化学腐蚀或电解法浸蚀，导致防护层无效，绝缘减少，也会造成电缆常见故障；长期性过负载运作，过载运作，因为电流量的热电效应，负荷电流量根据电缆时必定造成电导体发烫，另外正电荷的趋肤效应及其钢铠的涡流损耗、绝缘介电损耗也会产乍额外发热量，进而使电缆温度上升，长期性过载运作时，过高的温度会加快绝缘的老化，以致绝缘被穿透，特别是在在酷热的夏天，电缆的升温经常造成电缆绝缘欠缺处最先被穿透，因而在夏天，电缆的常见故障也就尤其多；电缆连接头常见故障，电缆连接头是电缆路线中薄弱点，由工作人员立即过错引起的电缆连接头常见故障常常产生，施工队伍在制做电缆连接头全过程中，如果有连接头铆压太松、加温不充足等原网，都是会造成电缆头绝缘减少，进而引起安全事故；自然环境和温度，电缆所在的外部自然环境和热原也会导致电缆温度过高、绝缘穿透，乃至发生爆炸着火。
[0004]为提高电缆运行可靠性，一方面可对电缆材料开展改性研究，另一方面应对已经投入运行的电缆开展状态检测，电力电缆运行时会产生较大的热量(特别是接头位置)，电缆一旦出现故障轻则可能会造成设备故障；重则会引发火情，危及正常的电力输送安全；而传统的人工巡检方式检测范围有限，且存在间隔周期，所以检测不连续，容易存在容易遗漏问题点，不能及时发现问题；城市输电电缆是城市电力供应的生命线，保障其安全可靠地运行是电网企业日常工作的重中之重，运维工作面临巨大的挑战，人工检查手段难以快速有效发现并及时排除隐患点；因此，提供一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，以对电缆运行状态进行准确检测与识别，及时发现隐患，保证电力输电线路稳定运行是很有必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，以对电缆运行状态进行准确检测与识别，及时发现隐患，保证电力输电线路稳定运行。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方
法，它包括以下步骤：
[0007]步骤1、利用红外热成像设备获取电缆各位置的红外热图像；
[0008]步骤2、采集各红外热成像设备获取的红外热图像，并采用改进的Bernsen算法对红外热图像进行二值化处理；
[0009]步骤3、对二值化处理后的红外热图像进行降噪处理，得到各红外热图像中主体电缆的轮廓；
[0010]步骤4、根据强度色谱确定主体电缆图像中颜色高亮的异常区域，根据相应的电缆红外对照图谱确定异常区域电缆工作温度及其运行状态。
[0011]所述步骤1利用红外热成像设备获取电缆各位置的红外热图像包括：
[0012]对于铺设于电缆沟、电缆隧道、电缆管道或电缆室内的电缆，通过固定设置的红外热成像设备对电缆进行红外热成像采集，所述固定设置的红外热成像设备根据当前电缆工作电压、工作环境及类似电缆故障率情况每隔一段距离进行设置；
[0013]对于户外的架空电缆，在关键位置设置固定式的红外热成像设备，并通过固定式的红外热成像设备对各关键位置的电缆进行红外热成像采集，对户外架空电缆的其它部分，通过无人机携带红外热成像设备巡视的方式对电缆进行红外热成像采集。
[0014]所述步骤2采集各红外热成像设备获取的红外热图像，并采用改进的Bernsen算法对红外热图像进行二值化处理包括：
[0015]对红外热图像进行图像二值化，将图像中所有像素的灰度值根据选定的阈值设置为0代表黑色或者1代表白色，使整幅图像呈现出只有黑色和白色两种颜色的效果，从经过二值化处理后的图像背景中提取出物体，将前景像素与背景像素分离，为每个像素根据其邻域范围内像素值选取一个阈值进行处理；在灰度图像中以像素点(i,j)为中心的(2w+1)
×
(2w+1)窗口，计算各个像素点的阈值T(i,j)，
[0016][0017]其中，k,l为窗口位置参数，为了减少光照、噪声的影响，将图像f(i,j)逐点先进行高斯滤波，
[0018][0019]其中，σ为高斯滤波平滑尺度，然后再对其进行Bersen二值处理得到T
′
(i,j)，
[0020][0021]遍历该图像每个点，得到改进的Bernsen二值化图像，
[0022][0023]窗口大小采用8
×
8，式(2)中T和式(3)中T
′
随着窗口在图像的滑动，每个区域产生不同的值，经式(4)计算，最终实现自适应阈值的二值化图像。
[0024]所述步骤3对二值化处理后的红外热图像进行降噪处理，得到各红外热图像中主体电缆的轮廓包括：
[0025]使用投影法从二值化图像中提取出待检测的主体电缆，对二值图像进行前景与背景分割，提取出图像中的主体电缆部分，利用投影法得到其上下左右四个边界的坐标信息，从而进行分割，投影法主要由两个过程组成，水平投影实现步骤为循环各行，统计该行前景像素的个数，经过水平投影之后得到前景的上边界和下边界的坐标信息，同理为了得到前景的左边界和右边界的坐标信息，对二值图像进行垂直投影去除背景对隐患点诊断的影响。
[0026]所述步骤4根据强度色谱确定主体电缆图像中颜色高亮的异常区域，根据相应的电缆红外对照图谱确定异常区域电缆工作温度及其运行状态包括：
[0027]提取出红外图像中的主体电缆之后，对其是否存在隐患点进行识别，比较主体电缆图像中颜色高亮的异常区域和强度色谱的分布初步确定发热点，得到的高亮区域数量，对某些高亮区域面积过小的情况，对初步确定的异常区域进行合并处理，合并过程通过数学形态学处理方法中的腐蚀，膨胀和开闭运算实现，腐蚀和膨胀操作是数学形态学处理方法的基础，以集合为操作对象，A和B是Z2中的两个集合，集合B对集合A的腐蚀表示为，
[0028][0029]由上式可以看出，B对A的腐蚀是A中包含的一个用z平移的B中的所有的点z的集合；
[0030]集合B对集合A的膨胀可以表示为，
[0031][0032]由上式可以看出，B对A的膨胀是所有位移z的集合，和A中至少有一个重叠元素；
[0033]腐蚀操作缩小图像中的组成部分，去除图像中细微的连接线和点等，膨胀操作则扩大图像的组成部分，粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1、利用红外热成像设备获取电缆各位置的红外热图像；步骤2、采集各红外热成像设备获取的红外热图像，并采用改进的Bernsen算法对红外热图像进行二值化处理；步骤3、对二值化处理后的红外热图像进行降噪处理，得到各红外热图像中主体电缆的轮廓；步骤4、根据强度色谱确定主体电缆图像中颜色高亮的异常区域，根据相应的电缆红外对照图谱确定异常区域电缆工作温度及其运行状态。2.如权利要求1所述的一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，其特征在于，所述步骤1利用红外热成像设备获取电缆各位置的红外热图像包括：对于铺设于电缆沟、电缆隧道、电缆管道或电缆室内的电缆，通过固定设置的红外热成像设备对电缆进行红外热成像采集，所述固定设置的红外热成像设备根据当前电缆工作电压、工作环境及类似电缆故障率情况每隔一段距离进行设置；对于户外的架空电缆，在关键位置设置固定式的红外热成像设备，并通过固定式的红外热成像设备对各关键位置的电缆进行红外热成像采集，对户外架空电缆的其它部分，通过无人机携带红外热成像设备巡视的方式对电缆进行红外热成像采集。3.如权利要求1所述的一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，其特征在于，所述步骤2采集各红外热成像设备获取的红外热图像，并采用改进的Bernsen算法对红外热图像进行二值化处理包括：对红外热图像进行图像二值化，将图像中所有像素的灰度值根据选定的阈值设置为0代表黑色或者1代表白色，使整幅图像呈现出只有黑色和白色两种颜色的效果，从经过二值化处理后的图像背景中提取出物体，将前景像素与背景像素分离，为每个像素根据其邻域范围内像素值选取一个阈值进行处理；在灰度图像中以像素点(i,j)为中心的(2w+1)
×
(2w+1)窗口，计算各个像素点的阈值T(i,j)，其中，k,l为窗口位置参数，为了减少光照、噪声的影响，将图像f(i,j)逐点先进行高斯滤波，其中，σ为高斯滤波平滑尺度，然后再对其进行Bersen二值处理得到T
′
(i,j)，遍历该图像每个点，得到改进的Bernsen二值化图像，
窗口大小采用8
×
8，式(2)中T和式(3)中T
′
随着窗口在图像的滑动，每个区域产生不同的值，经式(4)计算，最终实现自适应阈值的二值化图像。4.如权利要求1所述的一种基于红外热像图的电缆结构运行状态识别方法，其特征在于，所述步骤3对二值化处理后的红外热图像进行降噪处理，得到各红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡斌，南钰，郑罡，郝婧，刘奕君，王军亭，孔真真，郭楠伟，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司开封供电公司，
类型：发明
国别省市：