一种基于机器视觉的自动拓扑方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的自动拓扑方法及系统，包括：用于在业务变化实施时将表面印制有标签数据的标签附着在对应场所的设备或接线的规范位置；拍摄现场视频图像以及标签图像；根据图像处理方法识别现场图像中的设备类型及其位置关系，以及识别标签图像的标签数据；以标签数据为条件，从系统数据库查询获取业务编码信息；根据设备类型、业务编码信息及位置关系生成新版设备拓扑；可视化拓扑图，以及对拓扑结构的变化进行预警提示。以及对拓扑结构的变化进行预警提示。以及对拓扑结构的变化进行预警提示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的自动拓扑方法及系统


[0001]本专利技术涉及行业系统设备拓扑自动发现
，尤其涉及一种用于电网、通信、制造等自动化控制系统相关设备的自动拓扑发现方法及系统。

技术介绍

[0002]在电网、通信、制造等行业的自动化控制、生产管理等数字化系统中，设备拓扑是采用网络拓扑图的方式对设备连接关系进行结构化表示。一方面设备拓扑技术可以提高系统人机交互的友好性、直观性，另一方面，作为业务知识，设备拓扑技术可以与人工智能技术结合提供系统的智能化程度。
[0003]尤其在电力配网、通信接入等业务变化频繁的场景中，遍布各处的厂站、箱柜，涉及设备拓扑的维护具有工作量大、重复性高、操作繁琐等问题。由于新增、维修、变更、退役等业务，设备及接线会经常发生变化，生产运维等业务系统均需要进行相应的业务变化，多个系统的网络拓扑也需要进行相应维护。自动拓扑发现技术采用物联网、智能感知、发现算法等技术，感知设备及接线的物理变化，自动同步设备拓扑信息，大大降低人工依赖，提高设备拓扑基础信息的一致性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术专利提供了一种基于机器视觉的自动拓扑方法及系统，对设备及接线进行统一的物联编码标签，唯一标识物理实体，采用机器视觉实时识别设备及接线的物理位置关系，结合领域设备知识图谱，同步构建并验证设备拓扑模型，当设备或接线发生变化时，可实时发现变化，并同步设备拓扑信息到系统数据库，可以自动对设计拓扑与实际拓扑进行校对，发现错误并预警。整个过程通过自动拓扑系统自动完成，大大提高了工作效率和数据一致性。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]一种基于机器视觉的自动拓扑方法及系统，包括：
[0007]设备标签模块，用于生成和维护带有业务语义信息及工业互联网标识的标签数据；
[0008]标签，表面印制有标签数据，用于在业务变化实施时附着在对应场所的设备或接线的规范位置；
[0009]现场摄像头模块，拍摄现场视频图像以及标签图像；
[0010]机器视觉识别模块，根据图像处理方法识别现场图像中的设备类型及其位置关系，以及识别标签图像的标签数据；
[0011]设备拓扑发现模块，用于以标签数据为条件，从系统数据库查询获取业务编码信息；根据设备类型、业务编码信息及位置关系生成新版设备拓扑；
[0012]领域设备知识图谱模块，用于以图谱形式描述已有行业设备的设备信息和连接关系；
[0013]校核预警模块，用于对拓扑结构的变化进行预警提示；
[0014]系统数据库，用于存储标签信息、业务语义信息、设备拓扑信息、对应图像信息。
[0015]所述设备标签模块包括：
[0016]标签生成单元，根据业务变化实际所涉及设备及连接的实际信息为输入条件，根据业务编码信息生成对应的标签数据及工业互联网标识；所述业务编码信息包括多段属性码，用于表达设备拓扑构建所需的业务编码，包括业务系统、设备类型、设备型号、接口类型、位置信息、业务类型、业务编号、实体编号；工业互联网标识为工业互联网标识解析系统可以解析的编码。
[0017]标签维护单元，用于实时更新业务编码及工业互联网标识。
[0018]所述标签表面印制的标签数据采用条形码或二维码形态。
[0019]所述标签附着方式为粘贴、悬挂或固定。
[0020]所述现场摄像头模块为一台或多台，固定或可自主移动的网络摄像装置及现场网络组成。
[0021]所述机器视觉识别模块包括：
[0022]目标分类检测单元，采用yolo
‑
v5目标识别算法识别出现场图像中的设备本体或标签；
[0023]标签识别单元，用于识别标签图像的标签数据；
[0024]目标相对位置测量估计单元，根据目标框选位置在图像平面坐标的像素位置计算出设备及标签的实际相对位置，输出设备类型、标签数据及位置关系的列表；所述位置关系为该设备在当前现场环境中的实际相对位置。
[0025]所述领域设备知识图谱模块采用图数据库方式对行业设备进行描述，包括设备信息、历史操作事件信息和连接关系。
[0026]所述设备信息包括设备型号、功能、尺寸、外观；连接关系包括：接口位置、接口约束；历史操作事件信息包括设备的新建、拆除、投运、退役、移位、检修、故障事件信息，通过人工添加、修改、导入方式进行维护更新。
[0027]所述设备拓扑发现模块，从机器视觉识别模块获得设备类型、标签数据、位置关系及对应的现场图像文件，从领域设备知识图谱获得设备信息及连接关系约束；包括：
[0028]业务信息解码单元，是以标签数据为条件，从系统数据库中查询实现解码，获得业务编码信息；
[0029]拓扑构建单元，根据业务编码信息、位置关系生成新版本设备拓扑；
[0030]拓扑校核单元，是根据设备连接关系约束检查设备拓扑的正确性；
[0031]拓扑对比单元，是将新版设备拓扑与原版设备拓扑进行对比，将变化同步到系统数据库中。
[0032]一种基于机器视觉的自动方法，包括以下步骤：
[0033]S1：标签赋码：制作标签文件并在业务变化实施时附着在对应场所的设备或接线的规范位置：
[0034]2)图像采集：现场图像采集获取现场设备图像以及标签图像：
[0035]3)识别：根据图像处理方法识别现场图像中的设备类型及其位置关系，以及识别标签图像的标签数据：
[0036]4)拓扑自动构建：以标签数据为条件，从系统数据库查询获取业务编码信息；根据设备类型、业务编码信息及位置关系生成新版设备拓扑：
[0037]5)拓扑校核及更新：根据设备连接关系约束检查设备拓扑的正确性；
[0038]6)拓扑对比及预警：将新版设备拓扑与原版设备拓扑进行对比，对拓扑结构的变化进行预警提示；
[0039]7)上述过程结束后，一次自动拓扑发现过程全部结束，重复步骤1)
‑
步骤7)进行周期性的自动拓扑发现。
[0040]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0041]1)标签语义与机器视觉的融合应用，实现了设备信息、拓扑信息一致性维护的自动化，降低了技术实现成本，使得大范围大规模的设备自动拓扑应用成为现实；
[0042]2)现场摄像头模块由网络摄像头及现场网络组成，多个固定或自主运动的网络摄像头，可根据现场情况进行灵活配置，可以适应开放空间、复杂结构空间、柜体前后双面板等环境，大大提高自动化率；
[0043]3)融合领域设备知识图谱的自动构建设备拓扑，具有良好的扩展性，可扩展支持新型号或新类型设备及接线规则；
[0044]4)整个工作过程包括了设备拓扑相关信息的赋码、识别、生成、校核、预警，形成了完整的闭环控制，自动化程度高。
附图说明
[0045]图1是专利技术的一种基于机器视觉的自动拓扑系统的结构示意图。
[0046]图2是专利技术的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，包括：设备标签模块，用于生成和维护带有业务语义信息及工业互联网标识的标签数据；标签，表面印制有标签数据，用于在业务变化实施时附着在对应场所的设备或接线的规范位置；现场摄像头模块，拍摄现场视频图像以及标签图像；机器视觉识别模块，根据图像处理方法识别现场图像中的设备类型及其位置关系，以及识别标签图像的标签数据；设备拓扑发现模块，用于以标签数据为条件，从系统数据库查询获取业务编码信息；根据设备类型、业务编码信息及位置关系生成新版设备拓扑；领域设备知识图谱模块，用于以图谱形式描述已有行业设备的设备信息和连接关系；校核预警模块，用于对拓扑结构的变化进行预警提示；系统数据库，用于存储标签信息、业务语义信息、设备拓扑信息、对应图像信息。2.根据权利要求1所述的机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，所述设备标签模块包括：标签生成单元，根据业务变化实际所涉及设备及连接的实际信息为输入条件，根据业务编码信息生成对应的标签数据及工业互联网标识；所述业务编码信息包括多段属性码，用于表达设备拓扑构建所需的业务编码，包括业务系统、设备类型、设备型号、接口类型、位置信息、业务类型、业务编号、实体编号；工业互联网标识为工业互联网标识解析系统可以解析的编码。标签维护单元，用于实时更新业务编码及工业互联网标识。3.根据权利要求1所述的机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，所述标签表面印制的标签数据采用条形码或二维码形态。4.根据权利要求1所述的机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，所述标签附着方式为粘贴、悬挂或固定。5.根据权利要求1所述的机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，所述现场摄像头模块为一台或多台，固定或可自主移动的网络摄像装置及现场网络组成。6.根据权利要求1所述的机器视觉的自动拓扑系统，其特征在于，所述机器视觉识别模块包括：目标分类检测单元，采用yolo
‑
v5目标识别算法识别出现场图像中的设备本体或标签；标签识别单元，用于识别标签图像的标签数据；目标相对位置测量估计单元，根据目标框选位置在图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，高大禹，李喜旺，向勇，丁超，蔡明，王威，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：