CN107449983A - 一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置 - Google Patents

一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,它涉及电网电力变压器综合监测技术领域;嵌入式系统控制核心单元连接触摸屏;图像采集模块与嵌入式系统控制核心单元连接;本发明的控制核心单元从图像采集模块获取变压器顶视区域设定范围的红外线图像,根据设定的红外线温度阀值、像素变动阀值检索图像,当发生越限时,图像通过核心控制单元、嵌入式GPRS/DTU模块传输至云平台,云平台微服务功能针对图像模式识别:若温度越限,识别出越限设备、故障类型,把预警信息、处理意见发送给运维人员;若人员靠近变压器,摄像头采集可见光图像并上传至云平台作行为辨识,存在危险行为的则LED灯光告警、语音告警,同时发送给运维人员告警信息。

Description

一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置
技术领域:
本发明涉及一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,属于电网电力变压器综合监测技术领域。
背景技术:
电力变压器安全可靠运行是电力系统正常运行的根本保障。在生产运行中,配电变压器损毁故障偶有发生,不但造成电力资产损失及停电引起的电量损失,还影响到供电的优质服务,引发客户投诉。
运行数据显示,配电变压器过负荷,铁芯温度升高,引起变压器线圈绝缘提前老化造成电击穿,占变压器损毁事故的35%;高低压二侧的接线桩头氧化发热损坏,占变压器损毁事故的58%;因此变压器的温度监测尤为重要。
目前,电力系统变压器的日常运维巡视还是依靠人力,这并不能避免故障的发生。体现为:1、巡视间隔长,间隔24小时及以上;2、巡视项目繁多,含变压器的外壳温度、油温、接线桩头温度等项,效果受到巡视人工作经验、观察力、责任心的影响;
另外,供电公司及专变客户的10kV电力变压器常遭受不法分子盗窃,盗窃的时候还偶有触电伤亡的事件发生。
为避免解决上述的不利因素,市场急需一种能代替运维人员日常巡检工作,能实时、准确、可靠地对变压器自动巡视,且在人员接近变压器时自动报警的智能化装置。
发明内容:
针对上述问题,本发明要解决的技术问题是提供一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置。
本发明的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,它包含控制核心单元、图像采集模块、电能表采集模块、嵌入式GPRS/DTU模块、继电器组模块、电源模块,所述控制核心单元采用ARM9 iMX287A工业四级核心板,控制核心为嵌入式系统控制核心单,且嵌入式系统控制核心单元连接触摸屏;所述的图像采集模块包含一体化设计的红外线摄像头、可见光摄像头、LED闪光灯,图像采集模块与嵌入式系统控制核心单元连接,以布线方式取电和数据传输;所述的电能表采集模块包含串口RS485模块与双绞线,嵌入式系统控制核心单元的串口通过电能表采集模块与电能表连接;所述的嵌入式GPRS/DTU模块作为嵌入式系统控制核心单元与云平台的双向数据传输接口;输出电路包含继电器组模块,继电器组模块为隔离继电器组,所述隔离继电器组的输入端与嵌入式系统控制核心单元连接,输出端与JP柜内开关的控制输入连接;所述的电源模块连接嵌入式系统控制核心单元。
作为优选,所述电能表采集模块的RS485口通讯波特率设定为2400bps,以DL/T645-2007等通讯协议实时采集电能表的有功功率、电压值、电流值等参数。
作为优选,所述图像采集模块的红外线摄像头测温范围是-20℃~650℃,温度量程分为-20℃~+150℃、0℃~350℃和200℃~650℃三个;镜头的视场角为25°×19°,图像分辨率为640×480;温度测量精度为0.1℃;帧频为5Hz。可见光摄像头采集可见光图像,分辨率为1200×900,夜晚可在LED闪光灯点亮的同时,采集可见光图像。
作为优选,所述电源模块的输入电压AC 100-264V,DC5V 2A(控制器电源)一只;输入电压AC 100-264V,DC12V 2A一只,具备过载保护、可长期短路自恢复、过温保护等功能。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:控制核心单元从图像采集模块获取变压器顶视区域设定范围的红外线图像,根据设定的红外线温度阀值、像素变动阀值检索图像,当发生越限时,图像通过核心控制单元、嵌入式GPRS/DTU模块传输至云平台,云平台微服务功能针对图像模式识别:若温度越限,识别出越限设备、故障类型,把预警信息、处理意见发送给运维人员;若人员靠近变压器,摄像头采集可见光图像并上传至云平台作行为辨识,存在危险行为的则LED灯光告警、语音告警,同时发送给运维人员告警信息,运维人员可远程操控JP柜内开关,以避免变压器损毁及人身事故的发生。
附图说明:
为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中变压器顶视图;
图3为本发明的侧视图;
图4为图2的右视图。
具体实施方式:
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示,本具体实施方式采用以下技术方案:它包含控制核心单元、图像采集模块、电能表采集模块、嵌入式GPRS/DTU模块、继电器组模块、电源模块,所述控制核心单元采用ARM9 iMX287A工业四级核心板,控制核心为嵌入式系统控制核心单,且嵌入式系统控制核心单元连接触摸屏;所述的图像采集模块包含一体化设计的红外线摄像头、可见光摄像头、LED闪光灯,图像采集模块与嵌入式系统控制核心单元连接,以布线方式取电和数据传输;所述的电能表采集模块包含串口RS485模块与双绞线,嵌入式系统控制核心单元的串口通过电能表采集模块与电能表连接;所述的嵌入式GPRS/DTU模块作为嵌入式系统控制核心单元与云平台的双向数据传输接口;输出电路包含继电器组模块,继电器组模块为隔离继电器组,所述隔离继电器组的输入端与嵌入式系统控制核心单元连接,输出端与JP柜内开关的控制输入连接;所述的电源模块连接嵌入式系统控制核心单元。
进一步的,所述图像采集模块4以管型支架3固定支撑,安装于变压器顶视的正中,距变压器顶部高度为100cm~150cm的位置,支架高度可根据变压器的型号及顶视范围大小调节;图像采集模块2的可视范围为图2的虚线框内;图像采集模块的通讯线及电源线穿过支架连接到位于JP柜内的控制核心单元,所述变压器的侧壁安装有散热片3,所述变压器上分别安装有高压侧接线柱1与低压侧接线柱2。
如图1至图2所示,本具体实施方式的调试过程为:调试人员通过触屏在控制核心单元输入变压器厂家、型号,数据通过嵌入式GPRS/DTU模块上传到云平台,云平台微服务功能从云存储数据库里调取该型号变压器的数据参数,比对图像采集模块获取的变压器顶视范围(虚线框)内的可见光图像,识别出变压器油温位置区域(散热器),4只低压侧接线桩区域(含低压导线),3只高压侧接线桩区域(含高压导线),环境温度区域(顶视范围内除去电力设备以外区域),将区域框下发到核心控制单元,由调试人员确认保存后,装置进入红外线监测工作状态。
如图1至图4所示,本装置进入工作状态后,控制核心单元根据设定的红外线像素点温度阀值、像素位置变动阀值检索图像,当发生越限时,图像通过核心控制单元、嵌入式GPRS/DTU模块传输至云平台,云平台微服务功能针对图像进行模式识别:
1、若变压器温度越限,根据存储的温度区域位置,识别出越限设备部位及环境温度,同时采集电能表参数得到变压器运行的电压、电流、负荷值,根据数据分析出可能发生的故障类型和故障趋势,把预警信息及处理建议通过云平台发送给运维人员;
2、若人员靠近变压器,摄像头采集可见光图像并上传至云平台作行为辨识,存在危险行为的则LED灯光告警、语音告警,同时发送给运维人员告警信息。
针对上述故障,运维人员可远程操控JP柜内开关,以避免变压器损毁及人身事故的发生。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:它包含控制核心单元、图像采集模块、电能表采集模块、嵌入式GPRS/DTU模块、继电器组模块、电源模块,所述控制核心单元采用ARM9 iMX287A工业四级核心板,控制核心为嵌入式系统控制核心单,且嵌入式系统控制核心单元连接触摸屏;所述的图像采集模块包含一体化设计的红外线摄像头、可见光摄像头、LED闪光灯,图像采集模块与嵌入式系统控制核心单元连接,以布线方式取电和数据传输;所述的电能表采集模块包含串口RS485模块与双绞线,嵌入式系统控制核心单元的串口通过电能表采集模块与电能表连接;所述的嵌入式GPRS/DTU模块作为嵌入式系统控制核心单元与云平台的双向数据传输接口;输出电路包含继电器组模块,继电器组模块为隔离继电器组,所述隔离继电器组的输入端与嵌入式系统控制核心单元连接,输出端与JP柜内开关的控制输入连接;所述的电源模块连接嵌入式系统控制核心单元。
2.根据权利要求1所述的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:所述电能表采集模块的RS485口通讯波特率设定为2400bps。
3.根据权利要求1所述的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:所述图像采集模块的红外线摄像头测温范围是-20℃~650℃,温度量程分为-20℃~+150℃、0℃~350℃和200℃~650℃三个;镜头的视场角为25°×19°,图像分辨率为640×480;温度测量精度为0.1℃;帧频为5Hz;可见光摄像头采集可见光图像,分辨率为1200×900,夜晚可在LED闪光灯点亮的同时,采集可见光图像。
4.根据权利要求1所述的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:所述电源模块的输入电压AC 100-264V,DC5V 2A一只;输入电压AC 100-264V,DC12V 2A一只。
5.根据权利要求1所述的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:它的调试过程为:调试人员通过触屏在控制核心单元输入变压器厂家、型号,数据通过嵌入式GPRS/DTU模块上传到云平台,云平台微服务功能从云存储数据库里调取该型号变压器的数据参数,比对图像采集模块获取的变压器顶视范围内的可见光图像,识别出变压器油温位置区域,4只低压侧接线桩区域,3只高压侧接线桩区域,环境温度区域,将区域框下发到核心控制单元,由调试人员通过触屏手动确认保存后,装置进入红外线监测工作状态;进入工作状态后,控制核心单元根据设定的红外线像素点温度阀值、像素位置变动阀值检索图像,当发生越限时,图像通过核心控制单元、嵌入式GPRS/DTU模块传输至云平台,云平台针对图像进行模式识别:
(1)、若变压器温度越限,根据存储的温度区域位置,识别出越限设备部位及环境温度,同时采集电能表参数得到变压器运行的电压、电流、负荷值,根据数据分析出可能发生的故障类型和故障趋势,把预警信息及处理建议通过云平台发送给运维人员;
(2)、若人员靠近变压器,摄像头采集可见光图像并上传至云平台作行为辨识,存在危险行为的则LED灯光告警、语音告警,同时发送给运维人员告警信息;
针对上述故障,运维人员可远程操控JP柜内开关,以避免变压器损毁及人身事故的发生。
6.根据权利要求1所述的一种红外线图像识别的变压器综合温度监测装置,其特征在于:所述图像采集模块以管型支架固定支撑,安装于变压器顶视的正中,距变压器顶部高度为100cm~150cm的位置,支架高度可根据变压器的型号及顶视范围大小调节;图像采集模块的通讯线及电源线穿过支架连接到位于JP柜内的控制核心单元,所述变压器的侧壁安装有散热片,所述变压器上分别安装有高压侧接线柱与低压侧接线柱。
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