CN113125996A - 一种低压电气柜的检测调节控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低压电器柜技术领域，公开了一种低压电器柜的检测调节控制系统，包括采集模块、数据分析模块、报警模块、信息传输模块和控制模块；采集模块用于通过温度检测器和红外热成像摄像头采集低压电器柜的实时温度和红外图像数据，采用常规摄像头采集实时的低压电器柜内场景图像数据。本发明对热成像摄像头与普通摄像头获取的实时图像进行分析，进行问题发现的及时性高，可定位性强；通过直接获取对可见光图像和红外图像进行融合的数据，可以得到更加清晰的融合图像；基于数据分析，灵活的安排管理技术人员，人工成本低；通过利用温度修正算法对采集的温度数据进行修正，可以提高温度检测器检测数据的准确度。
Description
技术领域
本发明属于低压电器柜技术领域，尤其涉及一种低压电器柜的检测调节控制系统。
背景技术
目前，低压配电柜的额定电流是交流50Hz，额定电压380v的配电系统，主要作用是进行电力分配，将经过变压器的电压分配到各个用电单元,用于低压配电系统中动力、照明配电之用。其具有分断能力强，动热稳定性好，电气方案引灵活，组合方便，系列性、实用性强，结构新颖等特点。
低压配电柜内主要有：接线端子、各种刀闸、保护设备(空气开关、熔断器之类)、测量设备(电压表、电流表、周波表等)计量设备(有功、无功功率表)。
低压配电柜得日常的维护主要是:定期检查各柜内是否有虫鼠活动的痕迹，定期进行诱杀；检查各警告牌、检修牌摆放位置是否正确；检查应急工具、灯具是否齐全、正常，摇把及熔断器手柄是否齐全；检查电缆接头有无发热变色(一般都为银色)，接地线有无锈蚀(焊接点是否正常)；检查电容柜内的电容器外壳是否良好，有无渗漏、膨胀情况，指示灯是否良好；检查各电容器外壳接地线接触情况；做好各柜休的保洁除尘工作；检查各柜体的风扇工作情况。
低压电器柜的常见故障主要有两种，一种是低压配电柜内部发生短路。主要原因有：母线排的支持绝缘件或插入式触点的绝缘底座污秽、受潮严重或受到机械损伤，由于闪络或放电造成短路；电器元件选择不当，如断路器分断能力不够等；误操作。常发生的是带负荷操作隔离开关；检修工具遗忘在母排上。停电检修后，由于疏忽将扳手、螺钉旋具等检修工具遗忘在母排上，送电前又未认真检查，送电后发生短路；短路造成短路。由于短路(如老鼠、蛇等)钻入配电柜内，造成短路。二是母排连接处过热，主要原因有：接触不良；对接螺栓拧得过紧或过松。
目前，现有的检测技术主要是采用人工定期巡检的方式，问题发现不及时；巡检过程中的人为因素较多，问题检查主要依赖于检查技术人员的经验，不同人之间的检查效果难以保证；问题出现时，低压配电柜的巡检时效性差。随着技术的发展，也存在一些基于单片机传感器的检测设备出现，但是基于大规模的低压配电柜的系统管理不足，且主要依赖度配电柜内的温度检测，对于其他问题的检测方式仍然采用人工巡检的方式发现问题。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：主要采用人工巡检方式进行检查，人工成本以及人工检查效果依赖于检查技术人员的经验，问题发现不及时，大规模的低压配电柜的系统管理不足，基于传感器检测，主要基于温度的变化，对于其他维护内容无法检查。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种低压电器柜的检测调节控制系统。
本发明是这样实现的，一种低压电器柜的检测调节控制系统包括采集模块、数据分析模块、报警模块、信息传输模块和控制模块五个模块；
所述采集模块与控制模块连接，用于通过温度检测器和红外热成像摄像头采集低压电器柜的实时温度和红外图像数据，采用常规摄像头采集实时的低压电器柜内场景图像数据；
所述红外热成像摄像头外端设置有用于获取可见光图像的辅助摄像头，所述红外热成像摄像头在采集到红外图像后与可见光图像进行融合，得到融合图像；
所述融合图像的具体获取方法包括：
获取红外热成像摄像头与被测物体之间的物距，以及红外热成像摄像头的光轴与可见光摄像头的光轴之间的光轴距离；
根据垂直视场角、光轴距离和物距，得到偏差角度；
根据偏差角度、垂直视场角和垂直像素，确定目标裁剪行数；
根据水平视场角和水平像素，确定目标裁剪列数；
根据目标裁剪行数和目标裁剪列数，对可见光图像和红外图像进行融合，得到融合图像；
所述温度检测器的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述温度检测器利用温度修正算法对采集的温度数据进行修正，所述温度修正算法包括：
首先，不考虑温度的影响，在某一固定的温度下，将温度检测器的输入输出值用多项式函数表示：
其中：x是传感器的输出，y是温度检测器所测量的物理量的真实值，ai根据实验数据利用最小二乘拟合的方法计算出来；
然后考虑温度的影响，不同温度下，上面公式中ai发生变化，ai是温度t的函数，用多项式函数来逼近：
最终输出则可以表示为：
所述数据分析模块与控制模块连接，用于利用采集模块采集的红外图像数据，对红外图像进行压缩、增强，在时间轴上进行差异分析，实现对于电器柜的实时监控；
所述数据分析模块分析的数据主要包括容易引起短路的数据、母排连接过热的数据以及形变、污染数据三种；
所述数据分析模块对容易引起短路的数据进行分析的方式包括：
通过常规摄像头获取的RGB图像检查母线排的支持绝缘件或插入式触点的绝缘底座污秽情况、是否存在机械损伤；
通过常规摄像头获取的RGB图像检查低压电器柜内异常的大零件是否存在；
通过热成像摄像头采集数据分析是否存在大范围的温度异常，判断是否存在短路；
所述报警模块与控制模块连接，用于根据预先设置的容忍范围，对于超出范围的数据，及时传送到云平台，按照预先设置的警报级别进行不同标记处理；
所述信息传输模块与控制模块连接，用于与云平台之间的信息传输，实现数据容忍度的更新、异常数据的上传、低压电器柜数据的上传；
所述控制模块用于根据报警模块、信息传输模块的数据对于电器柜内部元件的控制。
进一步，所述数据分析模块对母排连接过热的异常数据进行分析的方法包括：
通过热成像摄像头采集的数据进行预判，通过普通摄像头采集的RGB图像数据分析是否存在对接螺栓异常现象。
进一步，所述数据分析模块对形变、污染数据进行分析的方法包括：
通过普通摄像头采集的RGB图像进行分析，查看检查各警告牌、检修牌摆放位置是否正确；
检查灯具是否齐全、正常，摇把及熔断器手柄是否齐全；
检查电缆接头有无变色，接地线有无锈蚀；
检查电容柜内的电容器外壳是否良好，有无渗漏、膨胀情况；
检查各电容器外壳接地线接触情况；
检查各柜体的风扇工作情况。
进一步，所述报警模块的容忍范围根据需要检查的数据进行报警参数设置；引起短路的数据设置不同设备的正常工作的温度范围；母排连接过热的数据设置对接螺栓的容差范围；形变、污染数据设置灯具上层污垢的容忍污浊物的高度、电容器外壳规格的容差值等。
进一步，所述云平台用于进行参数设置同步到底层的控制系统、底层的控制系统的数据管理、底层报警系统信息的管理，报警数据按照等级不同采取不同的响应方式。
进一步，所述报警的级别包括紧急处理、急需处理两种，紧急处理针对已经引起短路的处理，警报一经上传，立即通过短信通知相关的负责人员；急需处理是针对存在的隐患进行处理。
进一步，所述控制模块是响应报警模块的异常处理以及基于传输模块的远程操作控制。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明基于云平台进行系统化管理多低压电器柜；采用热成像摄像头与普通摄像头的实时图像进行分析，问题发现的及时性与可定位性强；通过直接获取对可见光图像和红外图像进行融合的数据，可以得到更加清晰的融合图像；基于数据分析，灵活的安排管理技术人员，人工成本低。通过利用温度修正算法对采集的温度数据进行修正，可以提高温度检测器检测数据的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于图像实时数据的低压电器柜的检测调节系统的结构框图。
图2是本发明实施例提供的基于图像实时数据的低压电器柜的检测调节系统分析的主要数据分布图。
图3是本发明实施例提供的融合图像的具体获取方法的流程图。
图4是本发明实施例提供的数据分析模块对容易引起短路的数据进行分析的方法流程图。
图5是本发明实施例提供的数据分析模块对形变、污染数据进行分析的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种低压电器柜的检测调节控制系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的低压电器柜的检测调节控制系统的结构图，主要包括采集模块、数据分析模块、报警模块、信息传输模块、控制模块五个模块。所述采集模块与控制模块连接，用于通过温度检测器和红外热成像摄像头采集低压电器柜的实时温度和红外图像数据，采用常规摄像头采集实时的低压电器柜内场景图像数据；数据分析模块主要利用采集模块采集的图像数据，对图像进行压缩、增强，在时间轴上进行差异分析，实现对于电器柜的实时监控。报警模块主要根据预先设置的容忍范围，对于超出范围的数据，及时传送到云平台，按照预先设置的警报级别进行不同标记处理。信息传输模块主要是系统与云平台之间的信息传输，涉及到数据容忍度的更新、异常数据的上传、低压电器柜数据的上传。控制模块主要是根据报警模块、信息传输模块的数据对于电器柜内部元件的控制。
报警的容忍度主要是根据需要检查的数据，进行报警参数设置。引起短路的数据设置不同设备的正常工作的温度范围；母排连接过热的数据设置对接螺栓的容差范围；形变、污染数据设置灯具上层污垢的容忍污浊物的高度、电容器外壳规格的容差值等。
云平台主要功能是管理人员进行参数设置同步到底层的控制系统、底层的控制系统的数据管理、底层报警系统信息的管理，报警数据按照等级不同采取不同的响应方式。
报警的级别主要是两级；紧急处理、急需处理两种，紧急处理主要是针对已经引起短路等的处理，警报一经上传，立即通过短信通知相关的负责人员。急需处理主要是针对存在的隐患进行处理，例如警告牌位置等。
控制模块主要是响应报警模块的异常处理以及基于传输模块的远程操作控制。
本发明实施例中的温度检测器的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
本发明实施例中的温度检测器利用温度修正算法对采集的温度数据进行修正，所述温度修正算法包括：
首先，不考虑温度的影响，在某一固定的温度下，将温度检测器的输入输出值用多项式函数表示：
其中：x是传感器的输出，y是温度检测器所测量的物理量的真实值，ai根据实验数据利用最小二乘拟合的方法计算出来，需要注意的是对于N次多项式，至少需要N+1个数据点才可以计算出，实际应用中，N的取值不宜过大，一般取为4以下即可；
然后考虑温度的影响，不同温度下，上面公式中ai发生变化，ai是温度t的函数，用多项式函数来逼近：
最终输出则可以表示为：
如图2所示，该系统主要分析的数据，主要包括三大类，一类是容易引起短路的数据，一类是母排连接过热的数据，最后是形变、污染数据。
母排连接过热的异常数据通过热成像摄像头采集的数据进行预判，通过普通摄像头采集的RGB图像数据分析是否存在对接螺栓异常现象，基于RGB图像的测距功能评估对接螺栓的过紧或过松情况。
本发明实施例中的红外热成像摄像头外端设置有用于获取可见光图像的辅助摄像头，所述红外热成像摄像头在采集到红外图像后与可见光图像进行融合，得到融合图像；
如图3所示，本发明实施例中的融合图像的具体获取方法包括：
S101，获取红外热成像摄像头与被测物体之间的物距，以及红外热成像摄像头的光轴与可见光摄像头的光轴之间的光轴距离；
S102，根据垂直视场角、光轴距离和物距，得到偏差角度；
S103，根据偏差角度、垂直视场角和垂直像素，确定目标裁剪行数；
S104，根据水平视场角和水平像素，确定目标裁剪列数；
S105，根据目标裁剪行数和目标裁剪列数，对可见光图像和红外图像进行融合，得到融合图像。
如图4所示，本发明实施例中的数据分析模块对容易引起短路的数据进行分析的方式包括：
S201，通过常规摄像头获取的RGB图像检查母线排的支持绝缘件或插入式触点的绝缘底座污秽情况、是否存在机械损伤；
S202，通过常规摄像头获取的RGB图像检查低压电器柜内异常的大零件是否存在；
S203，通过热成像摄像头采集数据分析是否存在大范围的温度异常，判断是否存在短路。
如图5所示，本发明实施例中的数据分析模块对形变、污染数据进行分析的方法包括：
S301，通过普通摄像头采集的RGB图像进行分析，查看检查各警告牌、检修牌摆放位置是否正确；
S302，检查灯具是否齐全、正常，摇把及熔断器手柄是否齐全；
S303，检查电缆接头有无变色，接地线有无锈蚀；
S304，检查电容柜内的电容器外壳是否良好，有无渗漏、膨胀情况；
S305，检查各电容器外壳接地线接触情况；
S306，检查各柜体的风扇工作情况。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述低压电器柜的检测调节控制系统包括采集模块、数据分析模块、报警模块、信息传输模块和控制模块五个模块；
所述采集模块与控制模块连接，用于通过温度检测器和红外热成像摄像头采集低压电器柜的实时温度和红外图像数据，采用常规摄像头采集实时的低压电器柜内场景图像数据；
所述红外热成像摄像头外端设置有用于获取可见光图像的辅助摄像头，所述红外热成像摄像头在采集到红外图像后与可见光图像进行融合，得到融合图像；
所述融合图像的具体获取方法包括：
获取红外热成像摄像头与被测物体之间的物距，以及红外热成像摄像头的光轴与可见光摄像头的光轴之间的光轴距离；
根据垂直视场角、光轴距离和物距，得到偏差角度；
根据偏差角度、垂直视场角和垂直像素，确定目标裁剪行数；
根据水平视场角和水平像素，确定目标裁剪列数；
根据目标裁剪行数和目标裁剪列数，对可见光图像和红外图像进行融合，得到融合图像；
所述温度检测器的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：
其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)＜p＞＝|x(t)|＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]＜p＞＝|x(t)|p-1x*(t)；
所述温度检测器利用温度修正算法对采集的温度数据进行修正，所述温度修正算法包括：
首先，不考虑温度的影响，在某一固定的温度下，将温度检测器的输入输出值用多项式函数表示：
其中：x是传感器的输出，y是温度检测器所测量的物理量的真实值，ai根据实验数据利用最小二乘拟合的方法计算出来；
然后考虑温度的影响，不同温度下，上面公式中ai发生变化，ai是温度t的函数，用多项式函数来逼近：
最终输出则可以表示为：
所述数据分析模块与控制模块连接，用于利用采集模块采集的红外图像数据，对红外图像进行压缩、增强，在时间轴上进行差异分析，实现对于电器柜的实时监控；
所述数据分析模块分析的数据主要包括容易引起短路的数据、母排连接过热的数据以及形变、污染数据三种；
所述数据分析模块对容易引起短路的数据进行分析的方式包括：
通过常规摄像头获取的RGB图像检查母线排的支持绝缘件或插入式触点的绝缘底座污秽情况、是否存在机械损伤；
通过常规摄像头获取的RGB图像检查低压电器柜内异常的大零件是否存在；
通过热成像摄像头采集数据分析是否存在大范围的温度异常，判断是否存在短路；
所述报警模块与控制模块连接，用于根据预先设置的容忍范围，对于超出范围的数据，及时传送到云平台，按照预先设置的警报级别进行不同标记处理；
所述信息传输模块与控制模块连接，用于与云平台之间的信息传输，实现数据容忍度的更新、异常数据的上传、低压电器柜数据的上传；
所述控制模块用于根据报警模块、信息传输模块的数据对于电器柜内部元件的控制。
2.如权利要求1所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述数据分析模块对母排连接过热的异常数据进行分析的方法包括：
通过热成像摄像头采集的数据进行预判，通过普通摄像头采集的RGB图像数据分析是否存在对接螺栓异常现象。
3.如权利要求1所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述数据分析模块对形变、污染数据进行分析的方法包括：
通过普通摄像头采集的RGB图像进行分析，查看检查各警告牌、检修牌摆放位置是否正确；
检查灯具是否齐全、正常，摇把及熔断器手柄是否齐全；
检查电缆接头有无变色，接地线有无锈蚀；
检查电容柜内的电容器外壳是否良好，有无渗漏、膨胀情况；
检查各电容器外壳接地线接触情况；
检查各柜体的风扇工作情况。
4.如权利要求1所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述报警模块的容忍范围根据需要检查的数据进行报警参数设置；引起短路的数据设置不同设备的正常工作的温度范围；母排连接过热的数据设置对接螺栓的容差范围；形变、污染数据设置灯具上层污垢的容忍污浊物的高度、电容器外壳规格的容差值等。
5.如权利要求1所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述云平台用于进行参数设置同步到底层的控制系统、底层的控制系统的数据管理、底层报警系统信息的管理，报警数据按照等级不同采取不同的响应方式。
6.如权利要求5所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述报警的级别包括紧急处理、急需处理两种，紧急处理针对已经引起短路的处理，警报一经上传，立即通过短信通知相关的负责人员；急需处理是针对存在的隐患进行处理。
7.如权利要求1所述的低压电器柜的检测调节控制系统，其特征在于，所述控制模块是响应报警模块的异常处理以及基于传输模块的远程操作控制。
8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～7任意一项所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用如权利要求1～7任意一项所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用如权利要求1～7任意一项所述的低压电器柜的检测调节控制系统。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114019879A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-08 | 河南数字中原数据有限公司 | 一种高低压配电柜监控系统 |
| CN114511243A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-17 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种基于物联网监测的火灾风险动态评估的方法及系统 |
| CN115808643A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-17 | 北京瑞阳伟业科技有限公司 | 一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台 |
| CN116822205A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-09-29 | 湖南湘能浩明电气有限公司 | 一种多维环网柜故障快速预警方法 |
| CN117969946A (zh) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 山东普源电力工程有限公司 | 一种照明系统能耗检测方法及系统 |
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2021
- 2021-03-24 CN CN202110316099.6A patent/CN113125996A/zh not_active Withdrawn
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| CN114019879B (zh) * | 2021-11-08 | 2024-03-15 | 河南数字中原数据有限公司 | 一种高低压配电柜监控系统 |
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