一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)及方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)高壓電器智能在線監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]高壓開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)中的重要組成設(shè)備之一，它是保護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全和控制電力系統(tǒng)電路的重要設(shè)備，因此高壓開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。
[0003]高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中由于不可預(yù)見(jiàn)的機(jī)械故障，常造成開(kāi)關(guān)觸頭的分合指示狀態(tài)與觸頭實(shí)際的分合狀態(tài)不相符的情況，或者是分合不到位的情況，導(dǎo)致了高壓聯(lián)鎖機(jī)制失效，如果在這種狀態(tài)下操作高壓開(kāi)關(guān)，就會(huì)產(chǎn)生高壓開(kāi)關(guān)操作事故。
[0004]為了能夠直接監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的分合狀態(tài)，并把該狀態(tài)引入高壓開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖回路中，避免高壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行事故的出現(xiàn)，本發(fā)明提出了基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)及方法。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)及方法，有效地解決高壓開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題，有效防止因?yàn)楦邏洪_(kāi)關(guān)機(jī)械故障導(dǎo)致分合狀態(tài)指示與實(shí)際不相符，出現(xiàn)開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖失效的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)和快速接地開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并提供開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn)供開(kāi)關(guān)控制回路使用。本發(fā)明還可提供視頻信號(hào)輸出和觸頭狀態(tài)輸出數(shù)字接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)觸頭狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括視頻傳感器、視頻采集單元、儲(chǔ)存器、觸頭圖像處理單元、運(yùn)算處理單元、觸頭狀態(tài)及聯(lián)鎖繼電器、視頻信號(hào)輸出單元和觸頭狀態(tài)輸出單元；所述視頻傳感器用于采集高壓開(kāi)關(guān)觸頭的圖像信息，所述視頻傳感器的輸出端與視頻采集單元的輸入端連接，視頻采集單元對(duì)圖像信息進(jìn)行數(shù)字化處理后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，觸頭圖像處理單元獲取存儲(chǔ)器中的觸頭圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，獲得觸頭的分合狀態(tài)并數(shù)字化；運(yùn)算處理單元根據(jù)觸頭圖像的分合狀態(tài)，控制觸頭狀態(tài)聯(lián)鎖繼電器切換節(jié)點(diǎn)，并控制觸頭狀態(tài)輸出和視頻信號(hào)輸出。
[0009]所述視頻傳感器安裝在高壓開(kāi)關(guān)觸頭斷口上方的觀察窗上，具有獨(dú)立光源以實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭圖像的采集。
[0010]所述視頻信號(hào)輸出和觸頭狀態(tài)輸出接口采用基于TCP/IP的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭圖像信息的實(shí)時(shí)輸出和觸頭分合狀態(tài)的實(shí)時(shí)輸出，實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)觸頭狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
[0011]—種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖方法，利用視頻傳感器采集高壓開(kāi)關(guān)觸頭的圖像信息，該圖像信息被數(shù)字化后，利用觸頭圖像處理單元對(duì)數(shù)字化后的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，以獲得觸頭的分合閘狀態(tài)，最后根據(jù)觸頭的分合閘狀態(tài)，控制觸頭狀態(tài)聯(lián)鎖繼電器切換節(jié)點(diǎn)。
[0012]所述觸頭圖像處理單元通過(guò)觸頭上的標(biāo)記識(shí)別觸頭是否分合閘到位，通過(guò)識(shí)別斷口的距離識(shí)別觸頭是否分閘到位。
[0013]觸頭圖像處理單元對(duì)數(shù)字化后的圖像信息進(jìn)行識(shí)別的具體方法包括以下步驟:
[0014](I)獲取動(dòng)觸頭輪廓圖；
[0015](2)獲取實(shí)時(shí)采集的觸頭圖像，對(duì)該圖像進(jìn)行處理，獲取動(dòng)觸頭二值化后的圖像，然后對(duì)該圖像進(jìn)行合閘標(biāo)示線識(shí)別；
[0016](3)如果識(shí)別出標(biāo)示線，則控制聯(lián)鎖繼電器節(jié)點(diǎn)到合閘指示位置；反之，提取動(dòng)觸頭的輪廓圖，將動(dòng)觸頭的輪廓圖與完整動(dòng)觸頭輪廓圖長(zhǎng)度進(jìn)行除法運(yùn)算，如果結(jié)果等于O則分閘到位，輸出分閘到位結(jié)果，控制聯(lián)鎖繼電器節(jié)點(diǎn)到分閘指示位置；如果計(jì)算結(jié)果等于大于O小于1，則觸頭處于中間狀態(tài)，輸出實(shí)際計(jì)算結(jié)果，控制聯(lián)鎖繼電器節(jié)點(diǎn)到故障指示位置；如果計(jì)算結(jié)果等于1，則動(dòng)觸頭已經(jīng)接觸到了觸頭座位，但是沒(méi)有合閘到位，控制聯(lián)鎖繼電器節(jié)點(diǎn)到故障指示位置。
[0017]步驟(I)中獲取標(biāo)準(zhǔn)合圖像和標(biāo)準(zhǔn)分圖像的動(dòng)觸頭輪廓圖的具體方法為:首先獲取合閘到位的標(biāo)準(zhǔn)合圖像和分閘到位的標(biāo)準(zhǔn)分圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理，把圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；使用合閘灰度圖像與分閘灰度圖像進(jìn)行求差處理，獲得只有動(dòng)觸頭的灰度圖像；獲得動(dòng)觸頭灰度圖像后，對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，并進(jìn)行濾波，獲得觸頭二值化后的圖像；對(duì)觸頭二值化圖像進(jìn)行輪廓識(shí)別獲取動(dòng)觸頭輪廓圖。
[0018]步驟(2)中獲取實(shí)時(shí)采集的觸頭圖像，對(duì)該圖像進(jìn)行處理，獲取動(dòng)觸頭二值化后的圖像的具體方法為:獲取實(shí)時(shí)觸頭圖像，對(duì)圖像進(jìn)行灰度處理和圖像增強(qiáng)；灰度化的圖像與標(biāo)準(zhǔn)分圖像的灰度圖像進(jìn)行求差處理，獲得動(dòng)觸頭圖像；獲得觸頭灰度圖像后，對(duì)灰度圖像進(jìn)行二值化處理，并進(jìn)行濾波，獲得觸頭二值化后的圖像。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有具有以下有益效果:本發(fā)明通過(guò)對(duì)觸頭位置進(jìn)行視頻采集，并使用圖像處理的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)開(kāi)關(guān)觸頭分合狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別，并把識(shí)別結(jié)果通過(guò)繼電器反饋在開(kāi)關(guān)操作回路中實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖，有效的避免了高壓開(kāi)關(guān)違反聯(lián)鎖關(guān)系操作，從而防止了高壓開(kāi)關(guān)事故的發(fā)生。
【【附圖說(shuō)明】】
[0020]圖1示出了本發(fā)明系統(tǒng)的原理圖。
[0021]圖2示出了本發(fā)明觸頭圖像識(shí)別過(guò)程。
[0022]圖3示出了本發(fā)明觸頭標(biāo)識(shí)線。
[0023]圖4示出了本發(fā)明圖像處理原理圖。
[0024]圖5不出了本發(fā)明系統(tǒng)邏輯關(guān)系圖。
[0025]圖6不出了本發(fā)明系統(tǒng)工作流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]—種基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括視頻傳感器、視頻采集單元、儲(chǔ)存器、觸頭圖像處理單元、運(yùn)算處理單元、觸頭狀態(tài)及聯(lián)鎖繼電器、視頻信號(hào)輸出單元和觸頭狀態(tài)輸出單元。通過(guò)視頻傳感器采集高壓開(kāi)關(guān)觸頭圖像信息，傳感器與視頻采集單元采用電纜相連接，視頻采集單元對(duì)圖像信息進(jìn)行數(shù)字化后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；觸頭圖像處理單元獲取存儲(chǔ)器中的觸頭圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，獲得觸頭的分合狀態(tài)并數(shù)字化；運(yùn)算處理單元根據(jù)觸頭圖像的分合狀態(tài)，控制觸頭狀態(tài)聯(lián)鎖繼電器切換節(jié)點(diǎn)，并控制觸頭狀態(tài)輸出和視頻信號(hào)輸出；
[0028]所述視頻傳感器安裝在高壓開(kāi)關(guān)觸頭斷口上方的觀察窗上，具有獨(dú)立光源可實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭圖像的采集。所述的視頻采集單元負(fù)責(zé)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行采集和編碼，并把圖像信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所述的觸頭圖像處理單元為觸頭圖像分合狀態(tài)的自動(dòng)分析單元，它通過(guò)觸頭上的標(biāo)記識(shí)別觸頭是否分合閘到位，通過(guò)識(shí)別斷口的距離識(shí)別觸頭是否分閘到位。所述的觸頭狀態(tài)及聯(lián)鎖繼電器由運(yùn)算處理單元控制節(jié)點(diǎn)切換，運(yùn)算處理單元根據(jù)圖像處理單元的分析結(jié)果，對(duì)觸頭狀態(tài)及聯(lián)鎖節(jié)繼電器進(jìn)行控制；如果是分閘狀態(tài)，則分閘節(jié)點(diǎn)閉合，如果是合閘狀態(tài)，則合閘節(jié)點(diǎn)閉合；通過(guò)繼電器節(jié)點(diǎn)為高壓開(kāi)關(guān)控制回路提供開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn)。視頻信號(hào)輸出和觸頭狀態(tài)輸出接口采用基于TCP/IP的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)觸頭圖像信息的實(shí)時(shí)輸出和觸頭分合狀態(tài)的實(shí)時(shí)輸出，使用這兩個(gè)接口可實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)觸頭狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供了基于圖像識(shí)別技術(shù)的高壓開(kāi)關(guān)位置指示聯(lián)鎖系統(tǒng)，包括視頻傳感器、視頻采集單元、儲(chǔ)存器、觸頭圖像處理單元、運(yùn)算處理單元、觸頭狀態(tài)及聯(lián)鎖繼電器、視頻信號(hào)輸出單元和觸頭狀態(tài)輸出單元。視頻傳感器安裝在高壓開(kāi)關(guān)一次本體上，獲取開(kāi)關(guān)觸頭的實(shí)時(shí)圖像；視頻傳感器與視頻采集單元相連接，視頻采集單元采集觸頭的圖像并經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理器進(jìn)行編碼和壓縮存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；觸頭圖像處理單元根據(jù)存儲(chǔ)器中的觸頭圖像和預(yù)先獲得的標(biāo)準(zhǔn)觸頭分合圖像對(duì)當(dāng)前觸頭圖像進(jìn)行性識(shí)別，識(shí)別結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；運(yùn)算處理器監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)器中的觸頭識(shí)別結(jié)果，如果得到的結(jié)果是合閘，就發(fā)送控制命令，控