CN112484649A - 一种基于图像识别的塔筒位移监测方法 - Google Patents

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孙建柱
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Beijing Hanfeng Measurement And Control Technology Co ltd
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Beijing Hanfeng Measurement And Control Technology Co ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别算法的风电机组塔筒位移监测方法，通过简易成像设备对运行中的机组进行视频/照片成像，基于图像识别算法识别成像中的塔筒边界，从而计算全塔筒任意高度位置的位移幅值。本发明能够以成本低、实现手段简单易行的方式，实现对在运行机组的塔筒位移超限快速诊断，及时发现运行安全隐患。

Description

一种基于图像识别的塔筒位移监测方法
技术领域
本发明涉及风电领域，具体地，涉及一种风电机组塔筒位移监测方法。
背景技术
我国风电经历高速增长后，“三北”等高风速区的风电场建设资源日趋稀少，风电开发商逐步转向我国中东部、南方等风速较低的区域，为了捕获更多的风能，高塔筒机组、柔塔机组被大量安装和应用，监测塔筒位移幅度是保障此类机组运行安全的重要举措。
目前，我国普遍采用的塔筒位移监测方法有激光测距、红外成像、多点位移测量等。这些监测手段依赖于高成本的数据采集监测设备,并且需要长时间监测，并且设备安装过程也需要专业技术人员操作。如果需要监测多个位置点的位移，则相应的需要同时安装多台监测设备，进一步增加了监测成本和工程实现难度。除此之外，目前采用的方法多为单维监测，即由一个方向位移即判定塔筒位移监测。因此，目前我国普遍采用的塔筒位移监测方法，不能快速响应运行现场的塔筒位移监测需求，进而不能及时有效的消除现场运行安全隐患。
除此之外，目前我国许多风电机组已采用柔性塔筒技术，塔筒形变为柔性形变，非刚性特性，所以在由单一方向计算出的塔筒位移幅值不能代表塔筒的真实形变情况。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种风电机组塔筒位移监测方法，可低成本、快速高效的响应现场的塔筒位移监测需求，同时给出全面准确的判定结论。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
利用定焦距拍摄设备，对运行机组进行成像。成像视频\图片中包括机舱和塔筒的完整外轮廓线。成像视频\图片包括两组，分别在与机组机舱传动链正交的位置进行成像。
利用图像边缘识别手段，对上述采集到的视频/图片进行处理，识别出机舱和塔筒的边缘。
基于已识别出的塔筒边缘，利用多边缘极值求取塔筒直径。
基于已识别出的塔筒边缘，利用多边缘极值求取塔筒位移幅值。
基于已知塔筒直径，求取塔筒位移幅值。
本发明与现有技术相比，具备独特优点
1.本发明提出的一种基于图像识别算法的塔筒位移监测方法，其图像由一般定焦距成像设备采集即可，例如手机，不需要额外增加其它任何硬件设备，成本低廉，信号采集手段简单易实现，信号采集及数据传输设备无需调试，无需专业技术人员操作。
2.本发明采用的图像识别算法，对图像数据量要求低，对时长的要求低于1分钟。
3.本发明提出的一种基于图像识别算法的塔筒位移监测方法，一次图像采集后，即可计算全塔筒段任意指点位置的位移幅值，不需要再次采集数据，也不因指定位置点的增加而增加数据采集设备。
4. 本发明提出的一种基于图像识别算法的塔筒位移监测方法，基于正交合成计算塔筒位移幅值，计算结果更准确，消除了数据随意性的影响。
附图说明
图1是运行机组图像采集位置示意图。
图2是发明实施例中运行机组图像采集位置。
图3是发明实施例中1号位置的塔筒位移示意图。
图4是发明实施例中2号位置的塔筒位移示意图。
图5是发明实例中机组塔筒位移幅值计算流程图。
具体实施方式
以下将结合附图和一个具体实施例对本发明作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明在实际应用中，可选择图2所示的任意两个正交位置对运行机组进行图像采集，同时图像采集方式可以为视频和图片中的任意一种。
下面示例以在图2所示的1号位置和2号位置对运行机组进行视频拍摄为例，按如下步骤计算距离塔筒底面高度为A米处的塔筒位移幅值。
S1：在1号拍摄位置拍摄运行机组的视频，视频中包括机舱和塔筒的完整轮廓。
S2：根据1号位置拍摄视频的图像，基于图像识别算法，识别塔筒边缘。
S3：利用多边缘极值求取距离地面高度为A米处的塔筒截面的直径D1。
S4：利用多边缘极值求取距离地面高度为A米处的塔筒位移L1。
S5：基于已知塔筒直径尺寸d和相对尺度求取1号位置拍摄视频中的塔筒位移l 1：l 1=L1×d/D1。
S6：在2号拍摄位置拍摄运行机组的视频，视频中包括机舱和塔筒的完整轮廓。
S7：根据2号位置拍摄视频的图像，基于图像识别算法，识别塔筒边缘。
S8：利用多边缘极值求取距离地面高度为A米处的塔筒截面的直径D2。
S9：利用多边缘极值求取距离地面高度为A米处的塔筒位移L2。
S10：基于已知塔筒直径尺寸d和相对尺度求取2号位置拍摄视频中的塔筒位移l 2：l 2=L2×d/D2。
S11：求取距离塔筒底面高度为A米处的塔筒位置幅值l：
Figure 536720DEST_PATH_IMAGE001
。

Claims (4)

1.一种基于图像识别的塔筒位移监测方法，其特征在于，对机组塔筒和机舱成像，基于图像识别算法，由成像视频/图片计算全塔筒任意位置的位移量。
2.一种基于图像识别的塔筒位移监测方法，其特征在于，在与机组传动链正交的两个位置分别对机组进行成像，图像包含机舱和塔筒的完整轮廓。
3.一种基于图像识别的塔筒位移监测方法，其特征在于，采用正交算法计算塔筒某一高度的位移幅值以避免数据随机性对计算塔筒柔性形变的影响。
4.根据权利1所述的图像识别算法，其特征在于，由成像视频/图片识别出塔筒边缘，求取多边缘图像极值，计算全塔筒任意位置点的位移量。
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