CN108507725B - 一种六氟化硫气体泄漏自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于气体绝缘金属封闭设备的六氟化硫气体泄漏自动检测装置，包括图像识别单元、红外镜头、读表单元、传动单元、数据分析单元、声光报警单元；图像识别单元用于对被测目标进行定位，红外镜头自动聚焦对被测区域进行红外照片的拍摄，图像传输到数据分析单元，数据分析单元对红外图像进行像素分析，将分析结果发送到控制单元，读表单元对就地表计的表盘进行读取，将数据发送至数据分析单元，根据单位时间内的数值变化来判断是否存在泄漏事故以及评估泄漏事故的危急情况，控制单元根据数据的判断结果启动声光报警单元，发出鸣叫和闪光提醒检测人员事故情况。
Description
技术领域
本发明属于计算机智能机器人巡检技术领域，涉及一种用于气体绝缘金属封闭设备的六氟化硫气体泄漏自动检测装置。
背景技术
六氟化硫作为一种绝缘性能特别稳定的介质气体，广泛应用于电力行业中。含有六氟化硫气体的电力设备或器件、容器在使用一段时间后，可能因为物理损伤、化学腐蚀、自然老化等种种原因发生泄漏。六氟化硫的泄漏将造成对应的电力设备或器件运行安全隐患、环境污染等。因此对电力系统或其他六氟化硫填充容器设备进行定期地检查是否有泄漏，在发生泄漏时进行准确定位泄漏点具有非常重要的意义。
红外检漏的工作原理是利用每种物质都有自己的吸收谱，即对某个波长或某波长范围内的光进行吸收，而对其他波长的光则是透明的。由于六氟化硫对至波长范围的光线吸收能力最强，可利用该波长范围内的远红外波长的光源进行检测。当存在气体泄漏时，入射到该区域的光线将被吸收，用红外摄像机观察时，该区域无光线反射，则出现暗区。通过观察到暗区，即可初步认为该暗区可能是气体泄漏区。
目前对气体绝缘金属封闭设备气体泄漏缺陷的检测还存在以下几个问题，一是检漏方式主要是检测人员定期使用手持式红外检漏仪对电力设备表面进行巡检，必须在规定的安全距离外将红外检漏仪对准待测电力设备，调整焦距，作为一种特殊的气体绝缘金属封闭设备，管廊中气体绝缘金属封闭输电线路(Gas-insulated Metal-enclosedTransmission Line，GIL)长度一般在数百米左右，特殊情况下可达几千米，人工高频率巡检难以实现，二是当泄漏较弱时，由于六氟化硫对光的吸收小，阴影也较弱，人工判断较困难，无法对泄漏缺陷作出准确的判断，三是人工对泄漏点泄漏速度无法进行准确的评估，无法对泄露缺陷危及程度进行有效判断，四是对于检测过程中不便于红外测漏的位置没有备选方案，往往会选择忽视的问题。上述提及的这几项不足对电网的安全稳定运行造成了非常大的安全隐患。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于气体绝缘金属封闭设备的六氟化硫气体泄漏自动检测装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种六氟化硫气体泄漏自动检测装置，其特征在于：包括控制单元、红外镜头、图像识别单元、读表单元、传动单元、数据分析单元、声光报警单元；
所述图像识别单元用于对被测目标进行定位，红外镜头自动聚焦对被测区域进行红外照片的拍摄，图像传输到数据分析单元，数据分析单元对红外图像进行像素分析，将分析结果发送到控制单元，读表单元对就地表计的表盘进行读取，将数据发送至数据分析单元，根据单位时间内的数值变化来判断是否存在泄漏事故以及评估泄漏事故的危急情况，控制单元根据数据的判断结果启动声光报警单元，发出鸣叫和闪光提醒检测人员事故情况。
进一步地，所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：还包括可拆卸的外置式定性检漏仪，所述外置式定性检漏仪用于对不便进行红外镜头拍摄的部位进行气体的定性检漏工作。所述的外置式手持检漏仪的检漏管具有伸长、弯曲机构。
进一步地，所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：还包括遥控显示单元，遥控显示单元可拆卸的连接在固定机构上，必要时可以取下进行独立操作，用于通过无线方式将操作指令发送到气体泄漏自动检测装置上，控制装置的各种功能和运动。
所述气体泄漏自动检测装置能作为模块搭载在巡视机器人上，装载于移动式机器人上。图像识别单元能对被测目标进行定位，红外镜头具有自动聚焦功能。
所述数据分析单元对红外照片进行像素分析，完成相关数据的运算，并传输至控制单元。
所述读表单元用于将就地密度继电器上的表盘读数转化为相应的具体压力数值，并将数据传输至数据处理单元。
所述控制单元可操纵红外检漏装置垂直水平等运动。所述数据处理单元具有图像分析功能、数据运算功能，并根据运算处理结果将数据反馈至控制单元。数据分析单元能分别完成红外图像分析功能、像素计算功能、计算功能、反馈电信号等等的功能。
所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：若被测区域发生气体泄漏，红外镜头拍摄的图像中则会出现无光线反射的暗区；通过数据分析单元对拍摄的图像画面中的暗区进行像素分析，当统计的暗区像素总量持续增加时，可以判定为该处存在气体泄漏事故，通过计算单位时间内暗区像素数量的变化值，可以估算出该处气体泄漏的速度。
泄漏判别规则为：
设通过红外镜头在某一时刻t1下捕捉到的图像中暗区像素值为X，经过Δt时间后的t2时刻捕捉到的图像中暗区像素值为Y，那么通过比对X、Y的大小可以判断该处是否存在泄漏，如果Y值远大于X值，那么基本可以判定该区域存在泄漏的事故，并通过公式可以计算出该处的泄漏速度V：
V=(Y-X)/Δt=(Y-X)/(t2-t1)；
同理，读表单元在t1时刻下读取到的表盘压力值为A，在t2时刻下读取到的表盘压力值为B，通过相应的公式可以得出该位置下气体泄漏的速度W：
W=(B-A)/Δt=( B-A)/(t2-t1)；
通过以上两组公式计算出的面积变化率和压力变化率再经过相应的修正换算出气体单位时间下的泄漏质量，即可评估此位置的泄漏速度大小，进而评定该处泄漏缺陷的危急情况。
有益效果：本发明提供的六氟化硫气体泄漏自动检测装置，在实际应用中，检测人员可以非常精准的发现泄漏缺陷，并可对该泄漏缺陷的严重程度有直观的认知。针对不便红外仪器拍摄的区域，检测人员还能通过外置式的定性检漏仪对该区域进行检漏，充分做到对被测区域进行无死角检测，大大降低了人工检漏工作中工作量，解决检漏效率低，故障程度无法评估等问题，对长距离输电管道提供有效可靠的安全保障。能有效的解决传统技术中人工检漏存在的相关问题，以达到对类似于管廊型GIL设备等大型气体绝缘金属封闭设备无遗漏监视、及发热位置的及时报警，从而更有利于电网的整体安全运行。
附图说明
图1为本发明中装置的结构示意图；
图2为本发明系统框图；
图3为遥控显示单元示意图；
其中：S01：红外镜头，S02图像识别单元，S03读表单元，S04传动单元，S05遥控显示单元，S06外置式定性检漏仪，S07固定机构，S08数据分析单元，S09声光报警单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种六氟化硫气体泄漏自动检测装置，包括控制单元、红外镜头S01、图像识别单元S02、读表单元S03、传动单元S04、遥控显示单元S05、外置式定性检漏仪S06、固定机构S07、数据分析单元S08、声光报警单元S09；该装置实际应用中装载于移动式机器人上，具体以现场实际情况方便应用为主。
所述图像识别单元对被测目标进行定位，红外镜头自动聚焦对被测区域进行红外照片的拍摄，图像传输到数据分析单元，数据分析单元对红外图像进行像素分析，将分析结果发送到控制单元，读表单元对就地表计的表盘进行读取，将数据发送至数据分析单元，根据单位时间内的数值变化来判断是否存在泄漏事故以及评估泄漏事故的危急情况，控制单元根据数据的判断结果启动声光报警单元，发出鸣叫和闪光提醒检测人员事故情况。
若被测区域发生气体泄漏，红外镜头拍摄的图像中则会出现无光线反射的暗区。通过数据分析单元对拍摄的图像画面中的暗区进行像素分析，当统计的暗区像素总量持续增加时，可以判定为该处存在气体泄漏事故，通过计算单位时间内暗区像素数量的变化值，可以估算出该处气体泄漏的速度。
如图1所示，红外检漏装置的操作指令是由后台发出传输至机器人处，机器人通过传动单元控制红外镜头的升降、倾仰和旋转，图像甄别和读表识别同时进行，二者将采集的数据传至数据分析单元进行相关运算，得出是否存在泄漏的判断，并将指令返回，如果未发生泄漏，则指令返回至机器人本体，巡视机器人将继续运动到下个检测位置，如果通过检测得出存在泄漏缺陷，则将判断数据结果发送至报警单元，报警单元发出声光报警信号提示监控人员存在泄漏故障，监控人员可以通过后台调取相关缺陷数据，便于其对该缺陷进行记录以及整体的分析和评估。
当GIL管路762m处发生泄漏缺陷时，通过红外镜头在对泄漏点监测2min时刻下捕捉到的图像中，其中对暗区像素计算值为78，其2min内暗区像素值不断增加，通过暗区像素量的曲线趋势基本可以判定该区域存在泄漏的事故，并通过相关公式可以计算出该处的泄漏速度。
当GIL管路762m处发生泄漏缺陷时，通过读表装置在对泄漏点附近密度继电器监测2min时的屏显画面，表计压力在2min内持续下降，通过表计压力曲线趋势基本可以判定该区域存在泄漏的事故，并通过相关公式可以计算出该处的泄漏速度。
遥控显示单元S05如图3所示，具有遥控装置升降、倾仰和旋转的功能，其发出的指令与后台指令效力一致，在遥控显示单元上操作可以切换红外模式和就地读表模式，该装置与检漏装置本体及后台通过无线连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种气体泄漏自动检测装置，其特征在于：包括控制单元、图像识别单元、红外镜头、读表单元、传动单元、数据分析单元、声光报警单元；
所述图像识别单元用于对被测目标进行定位，红外镜头自动聚焦对被测区域进行红外照片的拍摄，图像传输到数据分析单元，数据分析单元对红外图像进行像素分析，将分析结果发送到控制单元，读表单元对就地表计的表盘进行读取，将数据发送至数据分析单元，根据单位时间内的数值变化来判断是否存在泄漏事故以及评估泄漏事故的危急情况，控制单元根据数据的判断结果启动声光报警单元，发出鸣叫和闪光提醒检测人员事故情况；
若被测区域发生气体泄漏，红外镜头拍摄的图像中则会出现无光线反射的暗区；通过数据分析单元对拍摄的图像画面中的暗区进行像素分析，当统计的暗区像素总量持续增加时，判定为该处存在气体泄漏事故，通过计算单位时间内暗区像素数量的变化值，估算出该处气体泄漏的速度；
泄漏判别规则为：
设通过红外镜头在某一时刻t1下捕捉到的图像中暗区像素值为X，经过Δt时间后的t2时刻捕捉到的图像中暗区像素值为Y，那么通过比对X、Y的大小判断该处是否存在泄漏，如果Y值远大于X值，那么判定该区域存在泄漏的事故，并通过公式计算出该处的泄漏速度V：
V=(Y-X)/Δt=(Y-X)/(t2-t1)；
同理，读表单元在t1时刻下读取到的表盘压力值为A，在t2时刻下读取到的表盘压力值为B，通过公式得出该位置下气体泄漏的速度W：
W=(B-A)/Δt=( B-A)/(t2-t1)；
通过以上两组公式计算出的面积变化率和压力变化率再经过相应的修正换算出气体单位时间下的泄漏质量，即可评估此位置的泄漏速度大小，进而评定该处泄漏缺陷的危急情况。
2.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：还包括可拆卸的外置式定性检漏仪，所述外置式定性检漏仪用于对不便进行红外镜头拍摄的部位进行气体的定性检漏工作。
3.根据权利要求2所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：所述的外置式手持检漏仪的检漏管具有伸长、弯曲机构。
4.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：还包括遥控显示单元，遥控显示单元可拆卸的连接在固定机构上，用于通过无线方式将操作指令发送到气体泄漏自动检测装置上，控制装置的各种功能和运动。
5.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：所述装置装载于移动式机器人上，机器人通过传动单元控制装置的升降、倾仰和旋转。
6.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：所述数据分析单元对红外照片进行像素分析，完成相关数据的运算，并传输至控制单元。
7.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：所述读表单元用于将就地密度继电器上的表盘读数转化为相应的具体压力数值，并将数据传输至数据处理单元。
8.根据权利要求1所述的气体泄漏自动检测装置，其特征在于：所述数据处理单元具有图像分析功能、数据运算功能，并根据运算处理结果将数据反馈至控制单元。
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