CN112082658A - 基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器自动化消防技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统及方法。本发明监测系统是在变压器本体的外部连接有灭火器管架，在灭火器管架上连接有灭火喷淋装置；所述灭火喷淋装置分别连接红外测温装置、供电装置及视频装置。本发明通过红外成像实现变压器机壳准确测温功能，能够在长时间无人值守工况下，及时、准确控制消防系统的喷淋装置对起火变压器灭火，防止火灾扩大，避免变压器烧损造成电网安全、经济损失。具有结构简单，判别准确，反应及时，可就地/远端监测等显著特点，适于在电力行业推广应用。

Description

基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统及方法

技术领域

本发明属于变压器自动化消防技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统及方法。

背景技术

变压器火灾严重威胁电力系统的安全稳定运行，一般来说，变压器火灾多由于变压器内部过热或放电故障导致。

目前预防变压器火灾主要通过在变压器器身上安装火焰探测器或感温电缆等装置，配合水喷淋、泡沫喷淋灭火装置实现。但机壳安装温度传感器存在着因机壳的震动而导致的脱落、测温失准等问题的发生。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统及方法。其目的是为了通过红外成像实现对变压器机壳的准确测温，在长时间无人值守工况下实现消防系统对变压器火灾及时、准确的反应的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，包括变压器底座和变压器本体，在变压器底座上连接有变压器本体；在变压器本体的外部连接有灭火器管架，在灭火器管架上连接有灭火喷淋装置；所述灭火喷淋装置分别连接红外测温装置、供电装置及视频装置。

所述灭火喷淋装置连接在灭火器管架上部的四个转角处，通过灭火喷淋装置的两侧设计两个螺纹接口，与灭火器管架通过螺纹连接，在灭火喷淋装置安装固定后中间为喷淋孔所在位置。

所述灭火器管架设置在变压器本体四周，在相对和相邻的灭火器管架中连接有普通不锈钢杆。

所述红外测温装置包括：喷淋控制装置、温度信号采集装置和红外摄像头；所述喷淋控制装置的一端连接灭火器管架的灭火喷淋装置，喷淋控制装置的另一端连接温度信号采集装置，所述温度信号采集装置连接红外摄像头；所述红外摄像头安装在灭火器管架的上部，设有多个，同时连接供电装置和视频装置；所述喷淋控制装置安装于变压器灭火器管架与蓄水池之间，与本地监视控制器采用普通光纤进行电信号连接，由本地监视控制器发送控制信号给喷淋控制装置；所述温度信号采集装置通过光纤数据线与本地监视控制器相连接。

所述供电装置包括：红外摄像头、整流器、数据线和交流电源构成；红外摄像头与视频数据采集装置间通过光纤连接；所述整流器的出线端与红外摄像头经电源线直接连接，整流器上的交流电源口与交流电源经220V电线相连接，交流电源通过整流器为红外摄像头供电。

所述视频装置包括：视频数据采集装置、数据传输线、本地监视控制器、存储器、网络交换机及远端监视端构成；所述视频数据采集装置通过数据传输线分别连接本地监视控制器与存储器，所述存储器通过网络交换机连接远端监视端。

所述视频数据采集装置通过红外摄像头进行视频数据采集，视频数据通过数据线传输至本地监视器进行本地监视、以及存储器进行视频存储，已存储视频数据通过网络交换机传输至网络的远端监控端进行远端监控。

基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法，包括以下步骤：

步骤1.使变压器处于正常运行状态，开启变压器的灭火系统；

步骤2.使红外摄像头所摄红外图像覆盖变压器外壳所有表面；

步骤3.开启供电装置和校验系统；

步骤4.开启喷淋控制装置，并对喷淋控制装置和检测温度信号采集装置进行检测；

步骤5.令本地监视器实时监视变压器外壳全部表面的红外图像；

步骤6.打开存储器以及网络交换机，令网络远端监视端读取存储器中存储的红外图像，并将读取到的红外图像数据进行矩阵分析，识别图像中的数据奇点，计算图像中选定点的温度值。

一种所述检测装置，包括：存储器，存储有计算机程序；处理器，执行所述计算机程序；所述处理器在执行所述计算机程序时，实现所述的监测方法的步骤。

一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法的步骤。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明通过红外摄像系统实时采集变压器壳体最高温度，通过温度信号采集系统采集温度信号，通过喷淋控制装置转换为控制信号，最终控制灭火喷淋系统的喷淋阀门的启动，通过喷淋对变压器本体、配件降温，预防变压器火灾。

本发明具备通过红外成像实现变压器机壳准确测温功能，能够在长时间无人值守工况下，及时、准确控制消防系统的喷淋装置对起火变压器灭火，防止火灾扩大，避免变压器烧损造成电网安全、经济损失。

本发明建立了一种能够通过红外图像识别在线准确监测变压器起火过热，并根据监测温度实时控制喷淋灭火装置启动的在线监测系统，满足了对实时预防变压器火灾发生的要求。本发明系统还具有结构简单，判别准确，反应及时，可就地/远端监测等显著特点，适于在电力行业推广应用。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明监测系统的结构示意图；

图2是本发明中灭火喷淋装置安装示意图；

图3是本发明中灭火喷淋装置的结构示意图；

图4是本发明中灭火器管架的结构示意图。

图中：

变压器底座1，变压器本体2，灭火器管架3，灭火喷淋装置4，红外摄像头5，喷淋控制装置6，温度信号采集装置7，整流器8，视频数据采集装置9，交流电源10，数据传输线11，本地监视器12，存储器13，网络交换机14，远端监视端15，喷淋孔16，不锈钢杆17，蓄水池18。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1描述本发明一些实施例的技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法，适用于通过红外成像实现对变压器机壳的准确测温，具体包括以下步骤：

步骤1.使变压器处于正常运行状态、底座平坦，变压器的灭火系统正确连接蓄水池，灭火器管架、灭火喷淋装置止水阀门皆打开；

步骤2.保证红外摄像头按照至少2台布置，确保红外图像覆盖变压器外壳所有表面；

步骤3.打开供电装置，校验各设备供电正常，保证系统工作正常；

步骤4.逐渐调整喷淋控制装置的喷淋阈值，直到灭火喷淋装置开始喷淋水或泡沫，检测喷淋控制装置对灭火喷淋装置喷淋启停的正确控制，检测温度信号采集装置对红外摄像头温度信号的正确采集、对喷淋控制装置所需温度信号的正确传输；

步骤5.观察本地监视器是否能够实时监视变压器外壳全部表面的红外图像；

步骤6.打开存储器以及网络交换机，观察网络远端监视端是否能够读取存储器中存储的红外图像；

读取到存储器中存储的红外图像之后网络远端监视端读取存储器中存储的红外图像，并将读取到的红外图像数据进行矩阵分析，识别图像中的数据奇点，采用图像矩阵测算技术进行温度测量，红外热像矩阵测算技术是基于热辐射理论和热传导理论建立的温度测量方法，通过比对图像中相邻象素单位内色温、亮度、色差值，并进行全图最大差值点计算比对，参考温度信号采集装置所采集的当地温度值，计算图像中选定点温度值，实现通过红外摄像头实现变压器温度测量目标。

实施例2

本实施例提供了一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，如图1所示，图1为本发明监测系统的结构示意图。

本发明监测系统主要是在变压器底座1上连接有变压器本体2，在变压器本体2的外部连接有灭火器管架3，在灭火器管架3上连接有灭火喷淋装置4，所述灭火喷淋装置4分别连接红外测温装置、供电装置及视频装置。

进一步的，如图2所示，图2是本发明中灭火喷淋装置安装示意图。

所述灭火喷淋装置4具体连接在在灭火器管架3上部的四个转角处，通过灭火喷淋装置4的两侧设计两个螺纹接口，与灭火器管架3通过螺纹进行固定连接，在灭火喷淋装置4安装固定后中间为喷淋孔16所在位置。

进一步的，如图3所示，图3是本发明中灭火喷淋装置的结构示意图。

所述灭火喷淋装置4包括两侧两个螺纹接口，中间为喷淋孔16，通过两个螺纹接口与灭火器管架3进行固定连接。

进一步的，如图4所示，图4是本发明中灭火器管架的结构示意图。

所述灭火器管架3设置在变压器本体2的四周，材质采用镀锌不锈钢，由镀锌不锈钢管路通过螺口与灭火喷淋装置4相连接；在相对和相邻的灭火器管架3之间分别连接有多条普通不锈钢杆17，普通不锈钢杆17通过焊接与灭火器管架3连接固定，起架构固定作用。

进一步的，所述红外测温装置包括：喷淋控制装置6、温度信号采集装置7和红外摄像头5组成。所述喷淋控制装置6的一端连接灭火器管架3上的灭火喷淋装置4，喷淋控制装置6的另一端连接温度信号采集装置7；所述温度信号采集装置7通过线路连接红外摄像头5；所述红外摄像头5设有多个，同时连接供电装置和视频装置。所述红外摄像头5安装在灭火器管架3的上部，通过焊接或通用的螺栓连接。所述温度信号采集装置7采用市售产品，如北京中泰科技有限公司EM9104M型号温度采集模块，支持光纤数据传输，上位机自主编程，通过光纤数据线与本地监视控制器12相连接。

所述喷淋控制装置6安装于变压器灭火器管架3与蓄水池18之间，对是否开启水喷淋进行开闭控制，与本地监视控制器12采用普通光纤进行电信号连接，由本地监视控制器12发送控制信号给喷淋控制装置4。所述喷淋控制装置6采用市售产品，如上海巨良阀门公司JL900-Q1系列电动法兰球阀，阀门口径为DN15-200mm。

进一步的，所述供电装置包括：整流器8和交流电源构成。所述整流器8将交流220V电压转换为直流5V电源进行供电，整流器8USB出线端与红外摄像头5经电源线直接连接供电工作。整流器8上的交流电源口与交流电源10经220V电线相连接。交流电源10通过整流器8为红外摄像头5供电。

进一步的，所述视频装置包括：视频数据采集装置9、数据传输线11、本地监视控制器12、存储器13、网络交换机14及远端监视端15构成。所述视频数据采集装置9通过数据传输线11分别连接本地监视控制器12与存储器13，所述存储器13通过网络交换机14连接远端监视端15。

所述视频数据采集装置9、网络交换机14和本地监视控制器12安装在距离变压器本体2不远的变电站场地内，所述远端监视端15安装在距离变压器本体2较远的主控楼宇内。因为中间经网络交换机14进行数据转换为网络信号传输，因此远端监视端15可以放置在任意位置。

所述视频数据采集装置9通过红外摄像头5进行视频数据采集，视频数据通过数据线11传输至本地监视控制器12进行本地监视、以及存储器13进行视频存储，已存储视频数据通过网络交换机14传输至网络的远端监控端15进行远端监控；

所述视频数据采集装置9通过数据传输线11分别连接本地监视器12与存储器13，所述存储器13通过网络交换机14连接远端监视端15。

所述视频数据采集装置9通过红外摄像头5进行视频数据采集，视频数据通过数据线11传输至本地监视器12进行本地监视、以及存储器13进行视频存储，已存储视频数据通过网络交换机14传输至网络的远端监控端15进行远端监控。

所述视频数据采集装置9采用市售产品，如OMEGA公司OM-DAQPRO-5300型号数据采集器，支持光纤通信，具备快速进行模数转换功能。

本发明的主要功能是通过灭火喷淋装置4连接红外测温装置实现的。

本发明系统在具体实施时，由红外摄像头5通过红外图像识别变压器本体2外壳的最高温度、温度范围，通过温度信号采集装置7采集温度信号到喷淋控制装置6，喷淋控制装置6将温度信号转变为控制信号传输到灭火喷淋装置4进行喷淋。

实施例3

本实施例提供了一种所述检测装置，包括：存储器，存储有计算机程序。处理器，执行所述计算机程序。其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如本发明任一实施例所述的监测方法的步骤。

本实施例的所述检测装置采用如本发明任一实施例所述的检测方法，其具有如本发明任一实施例所述的所述监测系统的全部有益效果。

实施例4

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2所述的一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，包括变压器底座（1）和变压器本体（2），在变压器底座（1）上连接有变压器本体（2），其特征是：在变压器本体（2）的外部连接有灭火器管架（3），在灭火器管架（3）上连接有灭火喷淋装置（4）；所述灭火喷淋装置（4）分别连接红外测温装置、供电装置及视频装置。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：所述灭火喷淋装置（4）连接在灭火器管架（3）上部的四个转角处，通过灭火喷淋装置（4）的两侧设计两个螺纹接口，与灭火器管架（3）通过螺纹连接，在灭火喷淋装置（4）安装固定后中间为喷淋孔（16）所在位置。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：所述灭火器管架（3）设置在变压器本体（2）四周，在相对和相邻的灭火器管架（3）中连接有普通不锈钢杆（17）。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：所述红外测温装置包括：喷淋控制装置（6）、温度信号采集装置（7）和红外摄像头（5）；所述喷淋控制装置（6）的一端连接灭火器管架的灭火喷淋装置（4），喷淋控制装置（6）的另一端连接温度信号采集装置（7），所述温度信号采集装置（7）连接红外摄像头（5）；所述红外摄像头（5）安装在灭火器管架（3）的上部，设有多个，同时连接供电装置和视频装置；所述喷淋控制装置（6）安装于变压器灭火器管架（3）与蓄水池（18）之间，与本地监视控制器（12）采用普通光纤进行电信号连接，由本地监视控制器（12）发送控制信号给喷淋控制装置（4）；所述温度信号采集装置（7）通过光纤数据线与本地监视控制器（12）相连接。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：

所述供电装置包括：红外摄像头（5）、整流器（8）、数据线（11）和交流电源（10）构成；红外摄像头（5）与视频数据采集装置（9）间通过光纤连接；所述整流器（8）的出线端与红外摄像头（5）经电源线直接连接，整流器（8）上的交流电源口与交流电源（10）经220V电线相连接，交流电源（10）通过整流器（8）为红外摄像头（5）供电。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：所述视频装置包括：视频数据采集装置（9）、数据传输线（11）、本地监视控制器（12）、存储器（13）、网络交换机（14）及远端监视端（15）构成；所述视频数据采集装置（9）通过数据传输线（11）分别连接本地监视控制器（12）与存储器（13），所述存储器（13）通过网络交换机（14）连接远端监视端（15）。

7.根据权利要求1所述的基于图像识别的变压器红外测温在线监测系统，其特征是：所述视频数据采集装置（9）通过红外摄像头（5）进行视频数据采集，视频数据通过数据线（11）传输至本地监视器（12）进行本地监视、以及存储器（13）进行视频存储，已存储视频数据通过网络交换机（14）传输至网络的远端监控端（15）进行远端监控。

8.基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1.使变压器处于正常运行状态，开启变压器的灭火系统；

步骤2.使红外摄像头所摄红外图像覆盖变压器外壳所有表面；

步骤3.开启供电装置和校验系统；

步骤4.开启喷淋控制装置，并对喷淋控制装置和检测温度信号采集装置进行检测；

步骤5.令本地监视器实时监视变压器外壳全部表面的红外图像；

步骤6.打开存储器以及网络交换机，令网络远端监视端读取存储器中存储的红外图像，并将读取到的红外图像数据进行矩阵分析，识别图像中的数据奇点，计算图像中选定点的温度值。

9.一种所述检测装置，其特征是：包括：存储器，存储有计算机程序；处理器，执行所述计算机程序；所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如本权利要求8所述的监测方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征是：所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述的一种基于图像识别的变压器红外测温在线监测方法的步骤。

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