一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法及系统与流程

1.本发明涉及一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法及系统，属于二次屏柜面板巡检技术领域。


背景技术：

2.随着社会用电量的不断增加，电力系统的结构日渐复杂，为满足电力系统的安全稳定运行，智能变电站的建设数量在逐渐增加。为确保智能变电站高稳定、安全运行，提高二次设备运行和维护水平，变电站的设备屏柜结构日趋复杂，保护压板数量逐渐增加。但保护压板容易受到人为操作，如人工巡检时容易因为视觉疲劳、记忆混淆等诸多原因导致漏检、误检的现象发生，同进也可能环境污染等因素的影响，造成误退、误投等情况发生，特别是保护压板误操作只有在电力事故发生后才能够发现并恢复，严重影响变电站的安全和稳定。
3.在变电站中通常二次屏柜数量可达几十上百个，每个屏柜的压板开关数量多达五十四个，巡检工作需要对这些保护压板开关进行检查，要求至少一个月巡检一次保护压板运行状态。然而在目前的人工巡检过程中存在工作量大、及时性差、工作记录纸质化等问题，加之巡检人员由于身理和心理素质、责任心、技术水平、工作经验等因素可能会出现失误，从而留下安全隐患，甚至可能造成重大安全事故事件，因此需要我们研究变电站二次屏柜面板状态识别方法，以便及时发现并消除变电站二次屏柜面板状态不符的安全隐患，减少工作人员劳动强度，提升电力企业的供电可靠性。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法及系统，以克服现有技术的不足。
5.本发明的技术方案是：一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法，所述方法为：s01、采集二次屏柜压板图像；s02、对比压板投退表与二次屏柜压板图像中的开关状态，获取退投错误的压板开关位置；s03、向外发出退投错误的压板开关位置并预警。
6.具体地，所述步骤s02具体为：识别二次屏柜压板图像中的开关状态，将开关状态与压板投退表对比，将与压板退投表记录状态不同的压板开关记为退投错误，获取退投错误的压板开关位置。
7.具体地，所述步骤s02中识别二次屏柜压板图像中的开关状态具体为：步骤一、使用红线条将每一行压板划分；步骤二、采用高斯滤波方法进行图像平滑处理、同时保留图像总体灰度分布特征；
步骤三、通过色彩区域转换将图像从rgb转为hsv，对三个通道效果进行对比，选择最好的通道进行处理；步骤四、对图像进行二值化和ostu运算；步骤五、通过提取每一行像素为255阈值的像素分布来判断红色线条的位置；步骤六、根据判断出来的红色线条对每一行的压板进行分割；步骤七、对已经分割完成的图像重新进行二值化得到黑白图像；步骤八、通过形态学矩阵不同大小将图像进行膨胀和侵蚀后去除较小的噪点；步骤九、对已经处理好的单行压板图进行逐列扫描，统计每一列的黑色像素个数；步骤十、统计好的黑色像素数组钟，区分波峰和波谷，查找和记录单个压板的边缘；步骤十一、根据边缘信息在原图像对应的像素点形状判断出压板的开关状态；步骤十二、在原图像中将开关状态错误的压板开关框选出。
8.进一步地，所述步骤八中选择的形态学矩阵是3x3和5x5的矩阵分别对图像进行一次处理。
9.进一步地，所述压板的开关状态的判断通过hough变换运算识别。
10.具体地，所述步骤s02具体为：将压板退投表中的各开关状态分别生成对应的标准开关状态图；将二次屏柜压板图像按不同开关切割为对应的实际开关状态图；求标准开关状态图与实际开关状态图的相似度a；如果相似度a大于设定阈值b，则判定退投正确，否则判定退投错误。
11.优选地，所述相似度a通过以下方法求得：s02_1、分别提取标准开关状态图与实际开关状态图的特征；s02_2、将步骤s02_1提取到的特征映射到一个n维的超空间得到对应的embedding；s03_3、计算两个embedding在超空间中的距离作为相似度a。
12.优选地，所述步骤s03_3中在超空间中的距离为余弦距离。
13.一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法，所述系统包括：图像采集模块，用于采集二次屏柜压板图像；数据储存模块，所述数据储存模块可用于储存记录压板开关状态的压板退投表；控制模块，所述控制模块用于比较采集二次屏柜压板图像与压板退投表的开关状态，获取退投错误的压板开关位置，控制模块与图像采集模块电连接，控制模块与数据储存模块电连接；预警模块，所述预警模块用于预警退投错误的压板开关位置，预警模块与控制模块电连接。
14.本发明的有益效果是：本发明通过采集二次屏柜压板图像，对比压板投退表与二次屏柜压板图像中的开关状态，获取退投错误的压板开关位置，无需人工巡检，大大降低了劳动强度，并可降低人工失误，还能实现实时预警。
附图说明
15.图1为本发明实施例的方法流程图；图2为本发明实施例的结构框架图；图3为本发明正常方式下连接片为投入状态的压板状态图；图4为本发明正常方式下连接片为退出状态的压板状态图；图5为本发明正常方式下连接片为拆除状态的压板状态图；图6为本发明二次屏柜压板原始图像；图7为本发明二次屏柜压板图像经过二值化和ostu运算后的图像；图8为本发明二次屏柜压板图像经过重新进行二值化得到黑白图像；图9为本发明中将开关状态错误的压板开关在二次屏柜压板原图像中框选出的图像。
具体实施方式
16.本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：通过采集二次屏柜压板图像，对比压板投退表与二次屏柜压板图像中的开关状态，获取退投错误的压板开关位置。
17.实施例一为了解决现有技术对二次屏柜面板开关状态进行巡检存在劳动强度大、错误率高和预警不及时的问题，参考图1，本发明实施例采用了一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法，所述方法为：s01、采集二次屏柜压板图像；s02、对比压板投退表与二次屏柜压板图像中的开关状态，获取退投错误的压板开关位置；s03、向外发出退投错误的压板开关位置并预警。
18.实施例二在本实施例中，除了实施例一的技术方案外，还包括具体对如何获取退投错误的压板开关位置的方法，所述步骤s02具体为：识别二次屏柜压板图像中的开关状态，将开关状态与压板投退表对比，将与压板退投表记录状态不同的压板开关记为退投错误，获取退投错误的压板开关位置。
19.这里先识别二次屏柜压板图像中的开关状态，再将开关状态与压板投退表对比。
20.为了提升二次屏柜压板图像中的开关状态的识别准确率，在本实施例中具体地，所述步骤s02中识别二次屏柜压板图像中的开关状态具体为：步骤一、使用红线条将每一行压板划分；如图6所示，采集到的二次屏柜压板图像上有6行压板，为了减少噪点的影响和识别，这里通过红色线条进行划分，将每一行压板划分出来分别处理；步骤二、采用高斯滤波方法进行图像平滑处理、同时保留图像总体灰度分布特征，便于对每行压板开关的区分和识别；步骤三、通过色彩区域转换将图像从rgb转为hsv，对三个通道效果进行对比，选择最好的通道进行处理，这里选择s通道；
步骤四、对图像进行二值化和ostu运算，以获取更好的图像，图像如图7所示；步骤五、通过提取每一行像素为255阈值的像素分布来判断红色线条的位置；步骤六、根据判断出来的红色线条对每一行的压板进行分割；步骤七、对已经分割完成的图像重新进行二值化得到黑白图像，图像如图8所示；步骤八、通过形态学矩阵不同大小将图像进行膨胀和侵蚀后去除较小的噪点，这里选择的形态学矩阵是3x3和5x5的矩阵分别对图像进行一次处理；步骤九、对已经处理好的单行压板图进行逐列扫描，统计每一列的黑色像素个数；步骤十、统计好的黑色像素数组钟，区分波峰和波谷，查找和记录单个压板的边缘；步骤十一、根据边缘信息在原图像对应的像素点形状判断出压板的开关状态，参考图3-5，识别输出的压板状态有：压板投（运行）、压板退（检修）、拆除（热备用）；步骤十二、在原图像中将开关状态错误的压板开关框选出，如图9所示。
21.为了更有效的获取整个二次屏柜压板的开关状态，在本实施例中，进一步地，所述压板的开关状态的判断通过hough变换运算识别。
22.实施例三本实施例提供了另一种如何获取退投错误的压板开关位置的方法，具体地，所述步骤s02具体为：将压板退投表中的各开关状态分别生成对应的标准开关状态图；将二次屏柜压板图像按不同开关切割为对应的实际开关状态图；求标准开关状态图与实际开关状态图的相似度a；如果相似度a大于设定阈值b，则判定退投正确，否则判定退投错误。
23.这里通过求压板退投表中的各开关状态分别生成对应的标准开关状态图与二次屏柜压板图像按不同开关切割为对应的实际开关状态图的相似度，判定二次屏柜压板的开关状态是否与退投表内的记录状态相同，如果相识度较低，则可判断退投错误，并发出预警。
24.在本实施例中，为了获取标准开关状态图与实际开关状态图的相似度，在本实施例中优选地，所述相似度a通过以下方法求得：s02_1、分别提取标准开关状态图与实际开关状态图的特征；s02_2、将步骤s02_1提取到的特征映射到一个n维的超空间得到对应的embedding；s03_3、计算两个embedding在超空间中的距离作为相似度a。
25.这里通过求两开关状态图在n维的超空间的embedding在超空间中的距离作为相似度。
26.优选地，所述步骤s03_3中在超空间中的距离为余弦距离。
27.实施例四为了解决现有技术对二次屏柜面板开关状态进行巡检存在劳动强度大、错误率高和预警不及时的问题，参考图2，一种基于图像识别的变电站二次屏柜面板状态识别方法，所述系统包括：图像采集模块，用于采集二次屏柜压板图像；
数据储存模块，所述数据储存模块可用于储存记录压板开关状态的压板退投表；控制模块，所述控制模块用于比较采集二次屏柜压板图像与压板退投表的开关状态，获取退投错误的压板开关位置，控制模块与图像采集模块电连接，控制模块与数据储存模块电连接；预警模块，所述预警模块用于预警退投错误的压板开关位置，预警模块与控制模块电连接。
28.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。