CN102868110A - 户外环网柜视频监控方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种户外环网柜视频监控方法、装置及系统，该方法包括以下步骤：接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。本发明的户外环网柜视频监控方法、装置及系统，能够同时监测多个环网柜内的电缆室内电缆绝缘层表面是否存在放电痕迹或凝露，有效降低了因现场检查而导致的不必要的停电次数，保证了环网柜能更加安全可靠地为用户供电，满足了客户对供电连续性的要求。

Description

户外环网柜视频监控方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种户外环网柜视频监控方法、一种户外环网柜视频监控装置以及一种户外环网柜视频监控系统。

背景技术

随着国家经济的发展，城市电网负荷密度越来越大，配电网络对可靠性的要求越来越高，城市电网供电方式逐步向环网型供电方式发展，环网柜的应用越来越广泛，同时城市配网的电缆化率也不断提高。

由于电缆通道在整个长度方向上都是相互连接、贯通的，通道内电缆运行产生的热气和通道内的水蒸汽就很容易进入环网柜内，水蒸汽就会在箱体内凝结成小水珠，同时大量水汽弥漫在基础和箱体内。设备在这样的环境中运行，很容易造成电气短路，金属件生锈，大大缩短了设备和电缆头的使用寿命。因此，在环网柜运行过程中，在不停电的前提下，能否及时发现环网柜中是否有凝露、有放电痕迹等隐患，并根据其严重程度决定是否停电检修或采取一定的措施，如开启排风设施或除湿装置，从而避免因绝缘低造成更严重的故障，对于电力系统安全运行显得尤为重要。

目前，在环网柜的检测领域，主要采用人工排查的方式来进行环网柜的监控，即在故障发生后，依次巡查线路内电路状态指示装置的当前状态。然而，采用上述方法无法远程定位故障发生的位置，更不能直观地观察和记录下故障发生的全过程。另外，由于环网柜的数量众多，分布在远离监控中心的不同区域，通过人工排查的方式，一方面效率非常低下，不利于迅速排除故障，会延误发现故障的时间；另一方面，传统的环网柜，无法在不停电的前提下，任意观察运行环网柜的内部状态，并进行相应的评估和预测，通过采取有效措施减少发生故障的几率。并且传统的环网柜的监控方法也无法同时观察相聚很远的多个环网柜的运行状态，即便有故障了，也无法了解故障发生的过程，无法快速、准确、有效地分析出故障发生的原因，更不能给出合理的故障处理方案。

综上所述，传统环网柜的监控方法，对供电的可靠性有很大影响，已经无法满足客户对供电连续性的要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统环网柜的监控方法无法满足客户对供电连续性要求的问题，提供一种户外环网柜视频监控方法、装置及系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种户外环网柜视频监控方法，包括以下步骤：

接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；

对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；

若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。

一种户外环网柜视频监控装置，包括：

接收模块，用于接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；

图像识别模块，用于对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；

报警信息生成模块，用于若判断得出环网柜电缆绝缘表面存在放电痕迹或凝露，则自动生成报警信息并通知维护人员。

一种户外环网柜视频监控系统，包括监控中心以及若干个环网柜；所述环网柜包括：摄像装置、视频服务器；所述监控中心包括：以太网交换机、主站系统；

所述摄像装置用于采集环网柜内的视频图像；

所述视频服务器用于将采集到的视频图像进行数字化处理；

所述以太网交换机用于将各环网柜内视频服务器所发送的视频图像转发到主站系统；

所述主站系统用于接收并存储所述以太网交换机发送的视频图像，然后对该视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。

由以上方案可以看出，本发明的户外环网柜视频监控方法、装置及系统，能够同时监测多个环网柜内的电缆室内电缆绝缘层表面是否存在放电痕迹或凝露，防止环网柜在绝缘低的环境中长时间运行，当环网柜中发生异常时，可以在不停电的情况下通过远程视频来观察和判断故障的严重程度，及时通知维护人员采取有效的措施，避免因凝露导致绝缘降低等所带来的危害。本发明因无需到现场巡检，也不需要停电检查，所以巡检耗时大大减少，维护人员的数量也可以相应的减少，有效降低了因现场检查而导致的不必要的停电次数，保证了环网柜能更加安全可靠地为用户供电，满足了客户对供电连续性的要求。

附图说明

图1为本发明一种户外环网柜视频监控方法的流程示意图；

图2为本发明一种户外环网柜视频监控装置的结构示意图；

图3为本发明一种户外环网柜视频监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。

参见图1所示，一种户外环网柜视频监控方法，包括以下步骤：

步骤S101，接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像，然后进入步骤S102。

作为一个较好的实施例，在步骤S101之前，还可以包括如下步骤：

步骤S1001，发送采集视频图像的指令给所述摄像装置；

步骤S1002，所述摄像装置根据所述指令或者按照预先设定的采集周期进行视频图像的采集。作为一个较好的实施例，本发明中采用红外型半球摄像头来充当摄像装置进行视频图像的采集。该摄像头能在全黑零照度环境中拍摄清晰的视频，以保证在无光条件下使用。摄像头的体积微小，能在拥挤的环境中安装。本实施例中摄像头可以实时采集环网柜内电缆室的状态，如放电痕迹或凝露等。具体的，摄像头可以一直在拍摄电缆室的影像，并自动存储；或者预先设定一个采集周期，到达该采集周期时，摄像头自动拍摄一张电缆室的图像并将其进行存储，其余时间摄像头处于待机以节省电量。例如，拍摄周期可以设置为每小时采集一次，每12小时采集一次，具体的可以根据实际的使用需求来设置。同时，该摄像头还可以在接收到监控中心发送的采集视频图像的指令后，采集电缆室的视频图像；

步骤S1003，将采集到的视频图像进行数字化处理后进行发送，即先进行数字化处理，然后将处理后的结果进行发送。

作为一个较好的实施例，上述将采集到的视频图像进行数字化处理的过程具体可以包括：将所采集到的视频图像采用标准的数字视频压缩格式H.264进行数字化处理。然后就可以通过以太网将处理后的视频图像进行发送。

另外，本实施例中可以同时采集多个电缆单元的视频图像，所以接收到的消息中包含固定的时刻以及该时刻对应的视频图像信息。或者，可以预先设置视频图像的上报策略，例如上报某一段时间内的图像，在上报前进行筛选。本实施例中的上报策略可以包括：

到达预先设置的时间，即设置固定的时间周期上报视频图像（将视频图像从环网柜发送到监控中心），例如每隔10分钟上报，那么在设置初始上报时间后，则每隔10分钟自动生成上报消息；或接收到采集视频图像的指令，例如维护人员的临时维护或者检查时可以直接发送采集视频图像的指令。

步骤S102，对接收并存储的视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露，若否则返回步骤S101，若是则进入步骤S103。

可以在每收到一幅图像时就进行一次图像识别处理，作为一个较好的实施例，上述进行图像识别的过程具体可以包括如下步骤：

步骤S1021，读取所述视频图像。即读取所述采集到的并经过进行数字化处理后的视频图像。需要说明的是，该读取的视频图像中包括环网柜内电缆绝缘表面未出现放电痕迹或凝露时的正常图像、电缆绝缘表面出现放电痕迹或凝露时的图像；

步骤S1022，对读取的视频图像进行预处理。预处理的目的是去除干扰、噪声及差异，将读取的视频图像变成适于计算机进行特征提取的形式和质量图像，它包括图像的变换、图像旋转、图像增强和滤波等。其中：图像变换可以利用傅里叶变换、余弦/正弦变换、沃尔什变换、小波变换等的性质和特点，将图像转换到频域或空域中进行处理，以改善图像质量，同时还能提高运算处理速度。图像旋转主要是对构成图像的所有像素点进行一定角度的旋转已达到数据分析的要求。图像的增强和滤波主要是利用各种数学方法和变换手段提高图像的清晰度，突出一副图像中的某些信息，同时削弱另一些无用信息；

步骤S1023，对预处理后的视频图像进行图像分割，即对图像采用阈值处理进行边缘检测；

步骤S1024，对分割后的视频图像进行内外轮廓的提取和优化；

步骤S1025，对轮廓提取和优化后的视频图像进行整理、分析、归纳，抽取能反映视频图像本质边界的特征，这样即可以得到可用于判决（判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露）的参量。

步骤S103，若根据图像识别的结果判断得出环网柜电缆绝缘表面存在放电痕迹或凝露，则自动生成报警信息并通知维护人员。本发明可以通知维护人员故障类型，并通过记录下来的视频分析故障原因，指导维护人员进行故障排查。具体的，监控中心在收到存在放电痕迹或凝露的报警信息后，可以通过电话或者其他的手段通知环网柜的维护人员，要求其开启相应的除湿装置，并通过存储下来的图像分析出现故障的原因，并指导维护人员在现场进行故障排查。

本发明的方法可以在环网柜不停电的状态下采集环网柜内的视频并通过网络传输到远端监控中心，一方面系统将通过图像识别自动识别出是否存在放电痕迹或凝露，另一方面值班人员可以直观地观察环网柜内的状态，也能通过查看已存储的视频来追溯故障发生的全过程，便于分析故障，找出故障发生的原因。这样既能克服人工现场排查带来的低效率，又能在远端控制中心同时掌握多个环网柜的运行状态，有效降低因凝露等原因造成的环网柜故障，保证了环网柜的可靠供电。

与上述一种户外环网柜视频监控方法相对应的，本发明还提供一种户外环网柜视频监控装置，如图2所示，包括：

接收模块101，用于接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；

图像识别模块102，用于对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；

报警信息生成模块103，用于若判断得出环网柜电缆绝缘表面存在放电痕迹或凝露，则自动生成报警信息并通知维护人员。

作为一个较好的实施例，所述图像识别模块102可以包括：

图像读取模块，用于读取所述视频图像，包括环网柜内电缆绝缘表面未出现放电痕迹或凝露时的正常图像、电缆绝缘表面出现放电痕迹或凝露时的图像；

预处理模块，用于对读取的视频图像进行预处理，包括图像的变换、图像旋转、图像增强和滤波；

图像分割模块，用于对预处理后的视频图像进行图像分割；

图像轮廓提取模块，用于对分割后的视频图像进行内外轮廓的提取和优化；

特征提取模块，用于对轮廓提取和优化后的视频图像进行整理、分析、归纳，抽取能反映视频图像本质边界的特征。

本发明的一种户外环网柜视频监控装置的其它技术特征与上述一种户外环网柜视频监控方法相同，此处不予赘述。

另外，与上述一种户外环网柜视频监控方法、装置相对应的，本发明还提供一种户外环网柜视频监控系统，如图3所示，该系统包括监控中心以及若干个环网柜；所述环网柜包括：摄像装置、视频服务器；所述监控中心包括：以太网交换机、主站系统；

摄像装置用于采集环网柜内的视频图像。摄像装置对准电缆室，因电缆室的数量不同，摄像装置的数量也不同。摄像装置通常处于接受命令状态，如果收到打开的消息，就启动视频功能输出视频流到后台，供监控人员观看。如果收到停止的消息，就关闭摄像装置的视频流。在视频流未启动的情况下，摄像装置待机，维持最低功耗，但接受命令的通道一直开启。本实施例中摄像装置可以采用红外型半球摄像头，能在全黑零照度环境中拍摄清晰的视频，以保证在无光条件下使用。摄像头的体积微小，能在拥挤的环境中安装。

视频服务器用于将采集到的视频图像进行数字化处理。视频服务器可以将一个或多个摄像头所采集到的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实时监控的目的。视频服务器位于PT（potentialtransformer，电压互感器）柜，通过同轴电缆与摄像头进行通讯。

以太网交换机用于将多个环网柜内的视频服务器通过光纤接入监控中心，以太网交换机起一个数据中转的作用，主要功能包括：将各环网柜内视频服务器所发送的视频图像转发到主站系统；以及将主站系统发送的信息转发到视频服务器。

主站系统位于变电站的监控中心，可通过ActiveX控件方式与多个视频服务器进行交互，完成控件是否加载成功、系统登录、获取设备所支持接口、清除控件窗口边框颜色、获取所有摄像机标识等系统设定，实现调阅视频画面、停止视频画面显示、开始录像、停止录像和抓拍图片等视频功能。本实施例中主站系统最重要的一项功能是接收并存储所述以太网交换机发送的视频图像，然后对该视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。

作为一个较好的实施例，所述监控中心还可以包括终端，终端是用户与视频监控系统交互的界面，用于根据用户需求显示环网柜内的视频图像。

作为一个较好的实施例，所述环网柜还可以包括电源模块，所述电源模块包括两部分，一部分为充电器，安装在主控机箱中，用于实现环网柜的交流电源输入转换以及备用蓄电池的充放电管理，并执行电源的自动切换和故障报警功能，其输入电源取自环网柜的AC 220V取电PT；另一部分为蓄电池，安装在主控机柜的下部，为环网柜提供后备电源。环网柜中的摄像装置和视频服务器电源均取自电源模块的DC 24V输出。正常情况下，电源模块的DC 24V输出直接由充电器输出；当环网柜失电时，蓄电池将自动放电，维持对外的供电输出。

作为一个较好的实施例，所述摄像装置可以通过同轴电缆与视频服务器相连，视频服务器可以通过长距离光纤与位于监控中心的以太网交换机相连；以太网交换机可以通过光纤与监控中心的主站系统相连，然后主站系统再与终端相连。

环网柜视频监控系统建成后，值班人员通过监控中心的视频监控软件即可定期、直观地观察到每个环网柜中是否存在凝露和放电痕迹。当值班人员观察到环网柜中的湿气过高已形成凝露时，值班人员可以远程强制开启环网柜内的除湿装置，如果持续开启一段时间，仍然得不到改善，可安排人员实地勘察，并根据实际情况考虑是否有必要进行停电检查。同时当工作维护人员进行故障排查时，可以调出记录了故障全过程的视频，分析故障发生前、中、后的现象，找出发生的原因，以避免类似故障的再次发生。

本发明一种户外环网柜视频监控系统的其它技术特征与上述一种户外环网柜视频监控方法、装置相同，此处不予赘述。

通过以上方案可以看出，本发明的户外环网柜视频监控方法、装置及系统，能够同时监测多个环网柜内的电缆室内电缆绝缘层表面是否存在放电痕迹或凝露，防止环网柜在绝缘低的环境中长时间运行，当环网柜中发生异常时，可以在不停电的情况下通过远程视频来观察和判断故障的严重程度，及时通知维护人员采取有效的措施，避免因凝露导致绝缘降低等所带来的危害。本发明因无需到现场巡检，也不需要停电检查，所以巡检耗时大大减少，维护人员的数量也可以相应的减少，有效降低了因现场检查而导致的不必要的停电次数，保证了环网柜能更加安全可靠地为用户供电，满足了客户对供电连续性的要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种户外环网柜视频监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；

对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；

若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。

2.根据权利要求1所述的户外环网柜视频监控方法，其特征在于，所述进行图像识别的过程具体包括：

读取所述视频图像，包括环网柜内电缆绝缘表面未出现放电痕迹或凝露时的正常图像、电缆绝缘表面出现放电痕迹或凝露时的图像；

对读取的视频图像进行预处理，包括图像的变换、图像旋转、图像增强和滤波；

对预处理后的视频图像进行图像分割；

对分割后的视频图像进行内外轮廓的提取和优化；

对轮廓提取和优化后的视频图像进行整理、分析、归纳，抽取能反映视频图像本质边界的特征。

3.根据权利要求1所述的户外环网柜视频监控方法，其特征在于，所述接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像之前，还包括步骤：

发送采集视频图像的指令给所述摄像装置；

所述摄像装置根据所述指令或者按照预先设定的采集周期进行视频图像的采集；

将采集到的视频图像进行数字化处理后进行发送。

4.根据权利要求3所述的户外环网柜视频监控方法，其特征在于，所述将采集到的视频图像进行数字化处理后进行发送的过程具体包括：将所采集到的视频图像采用标准的数字视频压缩格式H.264进行数字化处理，然后通过以太网将处理后的视频图像进行发送。

5.根据权利要求1或2或3所述的户外环网柜视频监控方法，其特征在于，所述摄像装置为红外型半球摄像头。

6.一种户外环网柜视频监控装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收并存储通过摄像装置所采集、进行数字化处理后传输过来的环网柜内的视频图像；

图像识别模块，用于对所述视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；

报警信息生成模块，用于若判断得出环网柜电缆绝缘表面存在放电痕迹或凝露，则自动生成报警信息并通知维护人员。

7.根据权利要求6所述的户外环网柜视频监控装置，其特征在于，所述图像识别模块包括：

图像读取模块，用于读取所述视频图像，包括环网柜内电缆绝缘表面未出现放电痕迹或凝露时的正常图像、电缆绝缘表面出现放电痕迹或凝露时的图像；

预处理模块，用于对读取的视频图像进行预处理，包括图像的变换、图像旋转、图像增强和滤波；

图像分割模块，用于对预处理后的视频图像进行图像分割；

图像轮廓提取模块，用于对分割后的视频图像进行内外轮廓的提取和优化；

特征提取模块，用于对轮廓提取和优化后的视频图像进行整理、分析、归纳，抽取能反映视频图像本质边界的特征。

8.一种户外环网柜视频监控系统，其特征在于，包括监控中心以及若干个环网柜；所述环网柜包括：摄像装置、视频服务器；所述监控中心包括：以太网交换机、主站系统；

所述摄像装置用于采集环网柜内的视频图像；

所述视频服务器用于将采集到的视频图像进行数字化处理；

所述以太网交换机用于将各环网柜内视频服务器所发送的视频图像转发到主站系统；

所述主站系统用于接收并存储所述以太网交换机发送的视频图像，然后对该视频图像进行图像识别，判断环网柜电缆绝缘表面是否存在放电痕迹或凝露；若是，则自动生成报警信息并通知维护人员。

9.根据权利要求8所述的户外环网柜视频监控系统，其特征在于，所述监控中心还包括终端，用于显示环网柜内的视频图像。

10.根据权利要求8所述的户外环网柜视频监控系统，其特征在于，所述环网柜还包括电源模块，所述电源模块包括充电器、蓄电池；

所述充电器用于实现环网柜的交流电源输入转换以及备用蓄电池的充放电管理，并执行电源的自动切换和故障报警功能；

所述蓄电池用于为环网柜提供后备电源。

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