CN111817440B - 一种变压器监控方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器监控方法及其装置，监控方法包括：判断是否接收到第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，以获取检测图片，其中，检测图片包括位置标签区；提取位置标签区内的标签码，将标签码转化为位置数据，根据位置数据生成并发送变压器状态信息。本发明提出的监控方法可以自动识别油位计的液位，当油位过低时，可以自动的获取该变压器的位置信息，获取位置信息后，可以自动的进行信息上报，可以减小人力成本，同时避免了采用人工对变压器进行巡检，未能及时排查出在少油、超过安全温度、超过安全负荷下运行的变压器时，极易引发安全事故的问题。

Description

一种变压器监控方法及其装置
技术领域
本发明实施例涉及变电设备技术，尤其涉及一种变压器监控方法及其装置。
背景技术
电力变压器是电力输配电、电力用户配电的必要设备，其主要用于升高电压以把电能送到用电地区，或者把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。
目前，城市中的箱式变压器配有油箱，油箱内配装铁芯和绕组并充满变压器油，铁芯和绕组浸在油内，通过变压器油对变压器主体进行绝缘和散热。油箱上普遍配有油位表或者油位计，以便于人员进行定期巡视时，可以直观的获取油箱的油量信息。由于配电网线路长，覆盖的范围大，通过人工巡检的方式难以做到对变压器的实时监控，如果未能及时排查出在少油、超过安全温度、超过安全负荷下运行变压器，则容易引发安全事故。
发明内容
本发明提供一种变压器监控方法及其装置，以达到自动检测变压器安全油的储量，当安全油储量低于阈值时，自动上报变压器状态的目的。
第一方面，本发明实施例还提供了一种变压器监控方法，包括：
判断是否接收到第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，以获取检测图片，其中，所述检测图片包括位置标签区，
提取所述位置标签区内的标签码，将所述标签码转化为位置数据，
根据所述位置数据生成并发送变压器状态信息。
进一步的，所述检测图片还包括液位测量区以及标尺区，所述液位测量区包含油位计图像，所述标尺区包含标尺码图像，
在提取所述位置标签区内的标签码之后，还包括，根据所述液位测量区确定液位，提取所述标尺区内的标尺码，根据所述标尺码确定所述液位的高度。
进一步的，根据所述液位测量区确定液位包括：
沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区，对所述图像检测区进行灰度变换，依次计算所述图像检测区的灰度像素平均值，根据灰度像素平均值确定液位所在的图像检测区。
进一步的，沿竖直方向，所述标尺码包括一组标志点，
沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区包括：
提取所述标尺区内的标志点，确定每个标志点的像素坐标，根据每相邻两个标志点的像素坐标，将所述检测图片在水平方向分割为若干图像检测区。
第二方面，本发明实施例还提供了一种变压器监控装置，包括控制器、光电传感器、油位计、摄像头、标签码、通信单元，所述标签码设置在所述油位计的一侧，
所述控制器与所述光电传感器相连接，所述控制器控制所述光电传感器发光，并接收所述光电传感器发送的反馈信息，判断所述反馈信息是否为第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，
所述控制器与摄像头相连接，所述控制器根据所述图像抓取指令控制所述摄像头动作，以获取检测图片，其中，所述检测图片包括位置标签区，
所述位置标签区内包含标签码图像，所述控制器提取所述位置标签区内的标签码，将所述标签码转化为位置数据，
所述控制器与所述通信单元相连接，所述控制器根据所述位置数据生成变压器状态信息，并通过所述通信单元发送变压器状态信息。
进一步的，所述油位计内部配置有反光片，所述反光片用于反射所述光电传感器发出的光线。
进一步的，所述光电传感器包括可控光源、聚光镜和光接收器，
所述聚光镜配置在所述可控光源的出光口，所述光接收器用于接收经反射的所述可控光源发出的光线，并将光信号转换为电信号，以生成所述反馈信息。
进一步的，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器相连接，所述温度传感器用于测量变压器的温度。
进一步的，还包括标尺码，所述标尺码设置在所述油位计的一侧，所述标尺码用于确定所述油位计液位的高度。
进一步的，所述标尺码还包括一组标志点，所述标志点用于，使所述控制器根据每相邻两个标志点的像素坐标，将所述检测图片在水平方向分割为若干图像检测区。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例提出的监控方法可以自动识别油位计的液位，当油位过低时，可以自动的获取该变压器的位置信息，获取位置信息后，可以自动的进行信息上报，可以减小人力资源的浪费，同时避免了采用人工对变压器进行巡检，未能及时排查出在少油、超过安全温度、超过安全负荷下运行的变压器时，极易引发安全事故的问题。
附图说明
图1是实施例中的监控方法流程图；
图2是实施例中的检测图片示意图；
图3是实施例中的另一种检测图片示意图；
图4是实施例中的监控装置结构框图；
图5是实施例中的另一种监控装置结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本实施例中，变压器监控方法适用于变压器上，油位计液位监测的场景，该方法可由控制器执行，典型的控制器包括单片机、微型计算机，图1是实施例中的控制方法流程图，参考图1，变压器监控方法包括：
S1.判断是否接收到第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，以获取检测图片，其中，检测图片包括位置标签区。
示例性的，本实施例中采用光学器件配合控制器判断安全油的液位是否低于阈值，其中光学器件可以为反射式红外光电传感器、也可以为普通的点光源，当采用点光源时，相应的增配光接收器。
示例性的，油位计的内表面，位于警示刻线的位置涂有反光材料，当油位计中油位低于警示刻线时，光线可以照射到发光材料上，此时反射式红外光电传感器或者光接收器接收到的反射光线的强度大于油位正常时，接收到的光线的强度，控制器可以根据光线的强度判断油位是否过低。
示例性的，本实施例中，将液位低于警示刻线时，光学器件采集的光线强度值作为第一反馈信息，当控制器接收到第一反馈信息时，则生成图像抓取指令，摄像头接收到图像抓取指令后，对油位计所在的区域进行拍照，所拍摄的照片即为检测图片。
S2.提取位置标签区内的标签码，将标签码转化为位置数据。
图2是实施例中的检测图片示意图，参考图2，示例性的，检测图像包括位置标签区Q1，在油位计2的一侧配置有标签码1，摄像头拍摄的检测图像中，标签码1位于位置标签区Q1内。
示例性的，标签码1包括变压器的型号、位置等基本信息，标签码1可以是二维码或者条形码等可识别的图像编码，当控制器识别出位置标签区Q1内的标签码1时，解析出标签码1包含的位置信息，并生成位置数据。
S3.根据位置数据生成并发送变压器状态信息。
示例性的，本步骤中，控制器将上一步骤中生成位置数据，按照设定的数据帧格式生成变压器状态信息，并向指定的终端发送该变压器状态信息，以通知相关人员变压器油位过低。示例性的，终端可以为智能手机或计算机。
本实施例中，监控方法可以自动识别油位计的液位，当油位过低时，可以自动的获取该变压器的位置信息，获取位置信息后，可以自动的进行信息上报，可以减小人力资源的浪费，同时避免了采用人工对变压器进行巡检，未能及时排查出在少油、超过安全温度、超过安全负荷下运行的变压器时，极易引发安全事故的问题。
图3是实施例中的另一种检测图片示意图，参考图2和图3，作为一种优选方案，检测图片还包括液位测量区Q2以及标尺区Q4，液位测量区Q2包含油位计图像，标尺区Q4包含标尺码图像。
在提取位置标签区内的标签码之后，还包括：根据液位测量区确定液位，提取标尺区内的标尺码，根据标尺码确定液位的高度。
示例性的，检测图片中油位计位于液位测量区Q2内，标尺3位于标尺区Q4内。其中标尺3可以为竖直排列的一组条形码或者数字(A1…A6)，其中单独的条形码或者数字即为标尺码。
本实施例中，可以通过边缘检测、图像匹配等图像处理方法将油位计从液位测量区Q2中分割出来，再进行液面定位。示例性的，由于油位计内壁的吸附作用，油位计内中液面为一凹面，当光从空气射向下凹的液面时会发生折射，在检测图片中，液面与液面上方的区域以及液面下方的区域会呈现不同的亮度，基于此，可以通过检测图片中液面上、下方与液面亮度的差别以确定液面的位置。
作为一种可实施方案，可以通过边缘检测的方式，分割出油位计的观察窗口区域，再对观察窗口区域进行二值化，随后逐行统计每一行中灰度为0或者255的像素点的个数，当某行或某几行符合条件的像素点的个数明显差异与其他行时，则判定当前行或者当前所有行的平均数为液面所处的位置。
示例性的，确定液面所处的行时，可以确定该行在检测图片中的行坐标，将该行坐标作为中心值，向上扩展一定行数至上采样行，向下扩展一定行数至下采样行，将位于上采样行和下采样行之间的标尺区图像分割出来，该图像中包含的标尺码即为液面对应的标尺码，识别标尺码后，即可根据标尺码的含义(例如实际高度)确定液位的高度。
参考图3，作为一种可选方案，根据液位测量区确定液位包括：
沿水平方向将检测图片分割为若干图像检测区Q3，对图像检测区进行灰度变换，依次计算图像检测区的灰度像素平均值，根据灰度像素平均值确定液位所在的图像检测区。
示例性的，由于摄像头和油位计的相对位置固定，因此，摄像头所拍摄的检测图片中各区域的位置也相对固定，因此，在确定液面时，可以首先按照固定的行、列对图像进行分割，将图像分为标签区Q1、液位测量区Q2和标尺区Q4，随后，沿竖直方向将液位测量区Q2分割为若干图像检测区Q3，这样在确定液面时，可以省去边缘检测等图像处理过程，提高计算速度，同时控制器在处理图像检测区Q3时，可以采用并行处理的方式，进一步提高计算速度。
由于在检测图片中，液面与液面上方的区域以及液面下方的区域会呈现不同的亮度，因此包含液面的图像检测区Q3的灰度平均值与其他图像检测区Q3的灰度平均值会存在一定的差异，基于此可以确定液面位置。
示例性的，沿竖直方向将液位测量区Q2分割为若干图像检测区Q3时，同时将标尺区Q4在竖直方向分为高度相等、数量相同的若干区域，当确定液面所处的图像检测区Q3后，直接识别与该图像检测区Q3对应的，标尺区Q4内的标尺码，以确定液位的高度。
参考图3，作为一种优选方案，沿竖直方向，标尺码包括一组标志点4，沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区包括：
提取标尺区内Q4的标志点4，确定每个标志点的像素坐标，根据每相邻两个标志点的像素坐标，将检测图片在水平方向分割为若干图像检测区Q3。
示例性的，标尺3中，每一个独立的标尺码配置两个标志点4，对检测图片进行分割时，以每个标尺码对应的标志点4的行坐标作为分割依据，可以使每个图像检测区Q3对应一个完整的标尺码，避免了与包含液面的图像检测区Q3处于相同行位置的标尺区Q4中，不包含完整的标尺码而造成的液面高度确定失败的问题。
实施例二
图4是实施例中的监控装置结构框图，参考图4，本实施例提出一种变压器监控装置，包括控制器100、光电传感器200、油位计300、摄像头400、标签码和通信单元500，其中，标签码设置在油位计300的一侧。
控制器100与光电传感器200相连接，控制器100控制光电传感器200发光，并接收光电传感器200发送的反馈信息，判断反馈信息是否为第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令。
控制器100与摄像头400相连接，控制器100根据图像抓取指令控制摄像头400动作，以获取检测图片，其中，检测图片包括位置标签区，位置标签区内包含标签码图像，控制器100提取位置标签区内的标签码，将标签码转化为位置数据。
作为一种优选方案，监控装置还包括标尺码，标尺码设置在所述油位计的一侧，标尺码用于确定油位计液位的高度。
优选的，标尺码还包括一组标志点，标志点用于，使控制器根据每相邻两个标志点的像素坐标，将检测图片在水平方向分割为若干图像检测区。
控制器100与通信单元500相连接，控制器100根据位置数据生成变压器状态信息，并通过通信单元500发送变压器状态信息。
示例性的，通信单元500可以为GPRS模块、4G、5G通信模块。
油位计300内部配置有反光片，反光片用于反射光电传感器200发出的光线。
作为一种优选方案，光电传感器包括可控光源201、聚光镜202和光接收器203，聚光镜配置在可控光源201的出光口，光接收器203用于接收经反射的可控光源发出的光线，并将光信号转换为电信号，以生成反馈信息。
示例性的，可控光源201可以为LED、激光二极管等发光器件，通过配置聚光镜，可以将可控光源201发出的光线聚集在一点，提高照射到油位计后反射光的强度，较小环境光对监控的影响，提高液位识别的准确性。
作为一种可实施方案，监控装置还包括温度传感器600，温度传感器600与控制器100相连接，温度传感器600用于测量变压器的温度。
示例性的，温度传感器600包括接触式和非接触式温度传感器，通过配置温度传感器600，可以对变压器的温度进行实时监控，扩展了监控装置的功能，进一步保证了变压器的安全运行。
示例性的，本实施例中，监控装置的工作过程包括：
步骤1.控制器判断是否接收到第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，以获取检测图片，其中，检测图片包括位置标签区。
具体的，本实施例中采用激光二极管、反光片以及光接收器配合控制器判断安全油的液位是否低于阈值。示例性的，激光二极管与控制器相连接，通过控制器控制激光二极管发射光线，光接收器与控制器相连接，控制器接收光接收器发送的反馈信息。
示例性的，当油位计中油位低于警示刻线时，光线可以照射到反光片上，此时光接收器接收到的反射光线的强度大于油位正常时，接收到的光线的强度，控制器可以根据光线的强度判断油位是否过低。
示例性的，本实施例中，将液位低于警示刻线时，光接收器采集的光线强度值作为第一反馈信息，当控制器接收到第一反馈信息时，则生成图像抓取指令，摄像头接收到图像抓取指令后，对油位计所在的区域进行拍照，所拍摄的照片即为检测图片。
步骤2.控制器提取位置标签区内的标签码，将标签码转化为位置数据。
图2是实施例中的检测图片示意图，参考图2，示例性的，检测图像包括位置标签区Q1，在油位计2的一侧配置有标签码1，摄像头拍摄的检测图像中，标签码1位于位置标签区Q1内。
示例性的，标签码1包括变压器的型号、位置等基本信息，标签码1可以是二维码或者条形码等可识别的图像编码，当控制器识别出位置标签区Q1内的标签码1时，解析出标签码1包含的位置信息，并生成位置数据。
步骤3.控制器根据液位测量区确定液位，提取标尺区内的标尺码，根据标尺码确定液位的高度。
参考图2和图3，检测图片还包括液位测量区Q2以及标尺区Q4，液位测量区Q2包含油位计图像，标尺区Q4包含标尺码图像。
示例性的，检测图片中油位计位于液位测量区Q2内，标尺3位于标尺区Q4内。其中标尺3可以为竖直排列的一组条形码或者数字(A1…A6)，其中单独的条形码或者数字即为标尺码。
本实施例中，可以通过边缘检测、图像匹配等图像处理方法将油位计从液位测量区Q2中分割出来，再进行液面定位。示例性的，由于油位计内壁的吸附作用，油位计内中液面为一凹面，当光从空气射向下凹的液面时会发生折射，在检测图片中，液面与液面上方的区域以及液面下方的区域会呈现不同的亮度，基于此，可以通过检测图片中液面上、下方与液面亮度的差别以确定液面的位置。
作为一种可实施方案，可以通过边缘检测的方式，分割出油位计的观察窗口区域，再对观察窗口区域进行二值化，随后逐行统计每一行中灰度为0或者255的像素点的个数，当某行或某几行符合条件的像素点的个数明显差异与其他行时，则判定当前行或者当前所有行的平均数为液面所处的位置。
示例性的，确定液面所处的行时，可以确定该行在检测图片中的行坐标，将该行坐标作为中心值，向上扩展一定行数至上采样行，向下扩展一定行数至下采样行，将位于上采样行和下采样行之间的标尺区图像分割出来，该图像中包含的标尺码即为液面对应的标尺码，识别标尺码后，即可根据标尺码的含义(例如实际高度)确定液位的高度。
参考图3，作为一种可选方案，根据液位测量区确定液位还可以为：
沿水平方向将检测图片分割为若干图像检测区Q3，对图像检测区进行灰度变换，依次计算图像检测区的灰度像素平均值，根据灰度像素平均值确定液位所在的图像检测区。
示例性的，由于摄像头和油位计的相对位置固定，因此，摄像头所拍摄的检测图片中各区域的位置也相对固定，因此，在确定液面时，可以首先按照固定的行、列对图像进行分割，将图像分为标签区Q1、液位测量区Q2和标尺区Q4，随后，沿竖直方向将液位测量区Q2分割为若干图像检测区Q3，这样在确定液面时，可以省去边缘检测等图像处理过程，提高计算速度，同时控制器在处理图像检测区Q3时，可以采用并行处理的方式，进一步提高计算速度。
由于在检测图片中，液面与液面上方的区域以及液面下方的区域会呈现不同的亮度，因此包含液面的图像检测区Q3的灰度平均值与其他图像检测区Q3的灰度平均值会存在一定的差异，基于此可以确定液面位置。
示例性的，沿竖直方向将液位测量区Q2分割为若干图像检测区Q3时，同时将标尺区Q4在竖直方向分为高度相等、数量相同的若干区域，当确定液面所处的图像检测区Q3后，直接识别与该图像检测区Q3对应的，标尺区Q4内的标尺码，以确定液位的高度。
参考图3，作为一种优选方案，沿竖直方向，标尺码包括一组标志点4，沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区包括：
控制器提取标尺区内Q4的标志点4，确定每个标志点的像素坐标，根据每相邻两个标志点的像素坐标，将检测图片在水平方向分割为若干图像检测区Q3。
示例性的，标尺3中，每一个独立的标尺码配置两个标志点4，对检测图片进行分割时，以每个标尺码对应的标志点4的行坐标作为分割依据，可以使每个图像检测区Q3对应一个完整的标尺码，避免了与包含液面的图像检测区Q3处于相同行位置的标尺区Q4中，不包含完整的标尺码而造成的液面高度确定失败的问题。
步骤4.控制器根据位置数据生成并发送变压器状态信息。
示例性的，本步骤中，控制器将上述步骤中生成位置数据、液位高度等信息，按照设定的数据帧格式生成变压器状态信息，并通过通信单元，向指定的终端发送该变压器状态信息，以通知相关人员变压器油位过低。示例性的，终端可以为智能手机或计算机。
本实施例中，监控装置可以自动识别油位计的液位，当油位过低时，可以自动的获取该变压器的位置信息，获取位置信息后，可以自动的进行信息上报，可以减小人力资源的浪费，同时避免了采用人工对变压器进行巡检，未能及时排查出在少油、超过安全温度、超过安全负荷下运行的变压器时，极易引发安全事故的问题。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种变压器监控方法，其特征在于，包括：
判断是否接收到第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，以获取检测图片，其中，所述检测图片包括位置标签区，
提取所述位置标签区内的标签码，将所述标签码转化为位置数据，
根据所述位置数据生成并发送变压器状态信息；
所述检测图片还包括液位测量区以及标尺区，所述液位测量区包含油位计图像，所述标尺区包含标尺码图像，
在提取所述位置标签区内的标签码之后，还包括，根据所述液位测量区确定液位，提取所述标尺区内的标尺码，根据所述标尺码确定所述液位的高度；
所述根据所述液位测量区确定液位包括：
沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区，对所述图像检测区进行灰度变换，依次计算所述图像检测区的灰度像素平均值，根据灰度像素平均值确定液位所在的图像检测区；
沿竖直方向，所述标尺码包括一组标志点，
所述沿水平方向将所述检测图片分割为若干图像检测区包括：
提取所述标尺区内的标志点，确定每个标志点的像素坐标，根据每相邻两个标志点的像素坐标，将所述检测图片在水平方向分割为若干图像检测区。
2.一种变压器监控装置，其特征在于，包括控制器、光电传感器、油位计、摄像头、标签码、通信单元，所述标签码设置在所述油位计的一侧，
所述控制器与所述光电传感器相连接，所述控制器控制所述光电传感器发光，并接收所述光电传感器发送的反馈信息，判断所述反馈信息是否为第一反馈信息，若接收到第一反馈信息，则生成图像抓取指令，
所述控制器与摄像头相连接，所述控制器根据所述图像抓取指令控制所述摄像头动作，以获取检测图片，其中，所述检测图片包括位置标签区，
所述位置标签区内包含标签码图像，所述控制器提取所述位置标签区内的标签码，将所述标签码转化为位置数据，
所述控制器与所述通信单元相连接，所述控制器根据所述位置数据生成变压器状态信息，并通过所述通信单元发送变压器状态信息；
所述变压器监控装置还包括标尺码，所述标尺码设置在所述油位计的一侧，
所述标尺码用于确定所述油位计液位的高度；
所述标尺码还包括一组标志点，
所述标志点用于，使所述控制器根据每相邻两个标志点的像素坐标，将所述检测图片在水平方向分割为若干图像检测区；
所述标尺码用于确定所述油位计页面的高度，包括：
根据液位测量区确定液位，提取标尺区内的标尺码，根据标尺码确定液位的高度；
所述根据液位测量区确定液位，包括：
沿水平方向将检测图片分割为若干图像检测区，对图像检测区进行灰度变换，依次计算图像检测区的灰度像素平均值，根据灰度像素平均值确定液位所在的图像检测区。
3.如权利要求2所述的变压器监控装置，其特征在于，所述油位计内部配置有反光片，所述反光片用于反射所述光电传感器发出的光线。
4.如权利要求2所述的变压器监控装置，其特征在于，所述光电传感器包括可控光源、聚光镜和光接收器，
所述聚光镜配置在所述可控光源的出光口，所述光接收器用于接收经反射的所述可控光源发出的光线，并将光信号转换为电信号，以生成所述反馈信息。
5.如权利要求2所述的变压器监控装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器相连接，所述温度传感器用于测量变压器的温度。
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