CN113376439B - 一种智能化防雷接地电阻在线监测系统 - Google Patents

一种智能化防雷接地电阻在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，包括无人机监测模块、接地电阻监测仪模块和在线分析模块；其中无人机监测模块包括无人机和无人机控制单元；其中无人机上携带有测试线和图像采集单元，其中测试线一端连接接地电阻监测仪模块的接地端钮，测试线的另一端用于连接变电站防雷装置的接闪器；无人机控制单元用于控制无人机移动至变电站防雷装置的接闪器附近，完成测试线与变电站防雷装置的接闪器的连接；接地电阻检测仪模块用于测量变电站防雷装置的接地电阻值，并将变电站防雷装置的接闪器的电阻值传输至在线分析模块获取分析结果。本发明有效降低人工成本，有助于提高了变电站防雷装置监测的可靠性。

Description

一种智能化防雷接地电阻在线监测系统
技术领域
本发明涉及变电站防雷监测技术领域，特别是一种智能化防雷接地电阻在线监测系统。
背景技术
目前，变电站防雷检测大多通过人工巡检监测的方式进行，通过测量接地体的接地电阻值来判断雷电防护措施是否达到相关标准的要求。现有技术中，需要检测任用到达变电站建筑物的顶部，对设置在建筑物顶部的防雷装置设置测量线，通过测量线引入到接地电阻监测仪中，并通过接地电阻监测仪完成防雷装置接地电阻的测量。但是上述通过人工测量的方式，一方面人工成本较高，另一方面由于变电站的防雷装置大多设置于较高或检测人员不易到达的地方，检测人员在到达的过程中容易存在安全隐患。
发明内容
针对上述通过人工到达变电站顶部防雷装置的监测方式存在人工成本较高和安全隐患的技术问题，本发明旨在提供一种智能化防雷接地电阻在线监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
本发明示出一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，包括无人机监测模块、接地电阻监测仪模块和在线分析模块；其中在线分析模块分别无线连接无人机监测模块和接地电阻监测仪模块；
无人机监测模块包括无人机和无人机控制单元；
其中无人机上携带有测试线和图像采集单元，其中测试线一端连接接地电阻监测仪模块的接地端钮(E端)，测试线的另一端用于连接变电站防雷装置的接闪器；图像采集单元用于采集变电站防雷装置的接闪器的图像信息，并将采集到的图像信息实时传输到在线分析模块；
无人机控制单元用于控制无人机移动至变电站防雷装置的接闪器附近，完成测试线与变电站防雷装置的接闪器的连接，以及完成变电站防雷装置的接闪器的图像采集工作；
接地电阻检测仪模块用于测量变电站防雷装置的接地电阻值，并将变电站防雷装置的接闪器的电阻值传输至在线分析模块；
在线分析模块用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果。
一种实施方式中，变电站防雷装置的接闪器包括设置在变电站的避雷针、避雷线、避雷网和避雷带等。
一种实施方式中，无人机上携带的测试线用于连接接闪器的一端设置有电磁铁对接装置，电磁铁对接装置用于当无人机靠近接闪器时，控制电磁铁对接装置产生磁性，通过磁力吸附使得测试线和接闪器连接。
一种实施方式中，接地电阻检测仪模块还包括电流端钮和电压端钮，其中电流端钮和电压端钮分别通过测试线连接不同的接地棒。
一种实施方式中，在线分析模块包括分析单元，分析单元用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果。
一种实施方式中，分析单元包括：根据防雷装置的接地电阻值与设定的标准接地电阻值进行比较，当测量到的防雷装置的接地电阻值处于设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于正常状态，否则，当测量到的防雷装置的接地电阻值超出设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于异常状态。
一种实施方式中，分析单元包括：根据接收到的接闪器的图像信息，基于人工智能图像识别算法检测接闪器是否存在破损或者生锈的情况，当检测到接闪器存在破损或者生锈的情况是，输出防雷装置接地电阻处于异常状态。
一种实施方式中，在线分析模块包括显示单元，显示单元用于显示接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值，以及相应的防雷装置接地电阻分析结果。
一种实施方式中，在线分析模块还包括图像预处理单元，图像预处理单元用于对接收到的接闪器的图像信息进行预处理，提高接闪器图像的清晰度，输出预处理后的接闪器图像，供在线分析模块进一步显示该预处理后的接闪器图像或进一步根据该预处理后的接闪器图像进行分析处理。
一种实施方式中，在线分析模块还包括管理单元，管理的安远用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值信息进行分类存储管理，生成该变电站接地电阻监测日志。
本发明的有益效果为：本发明通过设置无人机监测模块能够借助无人机将接地电阻监测仪模块的测试线连接至接闪器，基于接地电阻监测仪模块完成变电站防雷装置接地电阻的测量，同时，进一步通过无人机监测模块对接闪器的图像信息进行采集，并将接地电阻测量数据和接闪器图像信息一通发送至在线分析模块，通过在线分析模块基于接地电阻测量数据和接闪器图像信息完成变电站防雷装置的在线监测工作，智能化水平高，有效降低人工成本，有助于提高了变电站防雷装置监测的可靠性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明一种智能化防雷接地电阻在线监测系统的示例性实施例框架结构图。
附图标记：
无人机监测模块1、接地电阻监测仪模块2、在线分析模块3。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1所示一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，包括无人机监测模块1、接地电阻监测仪模块2和在线分析模块3；其中在线分析模块3分别无线连接无人机监测模块1和接地电阻监测仪模块2；
无人机监测模块1包括无人机和无人机控制单元；
其中无人机上携带有测试线和图像采集单元，其中测试线一端连接接地电阻监测仪模块2的接地端钮(E端)，测试线的另一端用于连接变电站防雷装置的接闪器；图像采集单元用于采集变电站防雷装置的接闪器的图像信息，并将采集到的图像信息实时传输到在线分析模块3；
无人机控制单元用于控制无人机移动至变电站防雷装置的接闪器附近，完成测试线与变电站防雷装置的接闪器的连接，以及完成变电站防雷装置的接闪器的图像采集工作；
接地电阻检测仪模块用于测量变电站防雷装置的接地电阻值，并将变电站防雷装置的接闪器的电阻值传输至在线分析模块3；
在线分析模块3用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果。
本发明上述实施方式，针对变电站防雷装置接闪器通常设置在人工难以到达的位置，本发明通过设置无人机监测模块1能够借助无人机将接地电阻监测仪模块2的测试线连接至接闪器，基于接地电阻监测仪模块2完成变电站防雷装置接地电阻的测量，同时，进一步通过无人机监测模块1对接闪器的图像信息进行采集，并将接地电阻测量数据和接闪器图像信息一通发送至在线分析模块3，通过在线分析模块3基于接地电阻测量数据和接闪器图像信息完成变电站防雷装置的在线监测工作，智能化水平高，有效降低人工成本，有助于提高了变电站防雷装置监测的可靠性。
一种实施方式中，变电站防雷装置的接闪器包括设置在变电站的避雷针、避雷线、避雷网和避雷带等。
一种实施方式中，无人机上携带的测试线用于连接接闪器的一端设置有电磁铁对接装置，电磁铁对接装置用于当无人机靠近接闪器时，控制电磁铁对接装置产生磁性，通过磁力吸附使得测试线和接闪器连接，保证在接地电阻测量过程中测试线与与接闪器的连接可靠性。
一种实施方式中，接地电阻检测仪模块还包括电流端钮(C端)和电压端钮(P端)，其中电流端钮和电压端钮分别通过测试线连接不同的接地棒。
一种实施方式中，图像采集单元将采集到的图像信息实时传输到无人机控制单元，无人机控制单元实时显示接收到的图像信息，供无人机的控制人员能够根据显示的图像信息调整控制无人机的位姿，以完成相应的测量任务。
一种场景中图像采集单元采集到的图像信息发送至无人机控制单元后，由无人机控制单元将图像信息传输到在线分析模块3。
一种实施方式中，无人机上还搭载有清洁装置，用于当接闪器上存在生锈或污渍等情况下，对接闪器进行清洁。
一种场景中，操作人员通过无人机控制单元控制无人机移动至接闪器附近，通过无人机上的图像采集单元实时采集接闪器的图像并传输至无人机控制单元，操作人员能够边观看回传的图像信息边控制无人机进一步的移动，同时，当操作人员通过回传的图像信息发现接闪器上存在锈渍等情况时，能够通过控制单元控制无人机上的清洁装置对接闪器锈渍部位进行清洁，待清洁完成后，进一步控制无人机通过电磁铁对接装置将测试线与接闪器连接并固定；然后测试人员通过操作接地电阻检测仪模块对防雷装置的接地电阻进行测量，获取相应的接地电阻测量数据并传输至在线分析模块3，由在线分析模块3进行进一步的分析处理，完成对防雷装置接地电阻的监测处理，有效地降低了人力成本，同时提高了监测的可靠性。
一种实施方式中，在线分析模块3包括分析单元，分析单元用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果。
一种实施方式中，分析单元包括：根据防雷装置的接地电阻值与设定的标准接地电阻值进行比较，当测量到的防雷装置的接地电阻值处于设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于正常状态，否则，当测量到的防雷装置的接地电阻值超出设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于异常状态。
一种实施方式中，分析单元包括：根据接收到的接闪器的图像信息，基于人工智能图像识别算法检测接闪器是否存在破损或者生锈的情况，当检测到接闪器存在破损或者生锈的情况是，输出防雷装置接地电阻处于异常状态。
一种场景中，当防雷装置接地电阻值超过设定的标准范围时，则防雷装置的接地电阻处于异常状态，需要对接地电阻的异常情况原因进行排查，其中一项便是判断接闪器是否出现生锈或者物理损坏的情况，但是由于接闪器通常设置在人工难以到达的位置，给人工排查带来安全性和复杂性的影响。因此，由分析单元根据接闪器的图像信息，能够基于预存的AI图像识别算法对接闪器是否破损或者存在生锈情况进行检测，能够对接接闪器的状况进行排查，有助于协助管理人员准确找到防雷装置异常原因。提高了防雷装置监测的可靠性和便捷性。
一种实施方式中，在线分析模块3包括显示单元，显示单元用于显示接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值，以及相应的防雷装置接地电阻分析结果。供管理人员能够通过在线分析模块3实时观看防雷装置接地电阻的实际情况，有助于管理人员能够根据实际情况进行二次人工分析，获取相应的监测结果。进一步提高防雷装置接地电阻监测的可靠性。
一种实施方式中，在线分析模块3还包括图像预处理单元，图像预处理单元用于对接收到的接闪器的图像信息进行预处理，提高接闪器图像的清晰度，输出预处理后的接闪器图像，供在线分析模块3进一步显示该预处理后的接闪器图像或进一步根据该预处理后的接闪器图像进行分析处理。
针对无人机通过图像采集单元采集接闪器的图像信息并传输至在线分析模块3的过程中，容易受到变电站的噪声干扰，容易导致在线分析模块3接收到的接闪器图像存在不清晰的情况，影响后续进一步根据接闪器图像进行分析以及显示的效果。因此，在线分析模块3中设置有专门的针对接闪器图像进行预处理的图像预处理单元，通过图像预处理单元能够首先对接收到的接闪器图像进行预处理，提高接闪器图像的清晰度，有助于间接提高后续在线分析模块3进一步显示该接闪器图像或者根据该接闪器图像进行接闪器的情况分析的效果。
一种实施方式中，图像预处理单元对接收到的接闪器的图像信息进行预处理，具体包括：
基于设定的小波基和分解层数对接收到的接闪器图像进行小波分解处理，获取接闪器图像的低频小波系数和高频小波系数；
基于获取的低频小波系数重构获得低频图像，将获得的低频图像转换到Lab颜色空间，获取低频图像的亮度分量L；基于获取的亮度分量，对低频图像进行亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：
Figure BDA0003154966630000061
式中，L′(x,y)表示亮度调节处理后低频图像中像素点(x,y)的亮度分量值，d(x,y)表示低频图像中像素点(x,y)与中心像素点的距离；L和H分别表示低频图像的长和宽像素尺寸，Lω表示设定的标准亮度分量值，其中Lω∈[50,85]；
Figure BDA0003154966630000062
表示低频图像中以像素点(x,y)为中心的3×3范围内的各像素点的亮度分量平均值，
Figure BDA0003154966630000063
和
Figure BDA0003154966630000064
分别表示设定的调节因子，其中
Figure BDA0003154966630000065
且
Figure BDA0003154966630000066
α表示设定的清晰度调节因子，其中α∈[0.1,0.5]；
亮度调节处理后的低频图像重新转换到RGB颜色空间，得到预处理后的低频图像；
基于获取的高频系数进行高频去噪处理，其中采用的高频去噪函数为：
Figure BDA0003154966630000067
式中，wc,g表示第c第g个高频小波系数，w′c,g表示高频去噪后的第c第g个高频小波系数，W表示设定的高频系数标准值，δ表示设定的调节因子；
根据高频去噪处理后的高频系数得到预处理后的高频图像，并根据预处理后的低频图像和预处理后的高频图像重构得到预处理后的接闪器图像。
一种场景中，调节因子由以下函数获得：
Figure BDA0003154966630000068
即调节因子的最优取值为使得第c层高频各系数的平均值最小时所取的值，此时除噪声效果最好。
上述实施方式中，提出了一种针对接闪器图像进行预处理以提高接闪器图像清晰度的技术方案，考虑到通过无人机在采集变电站防雷装置接闪器图像的时候，通常会受到光照环境不佳(例如是出现遮挡导致光照的过暗或者无遮挡情况加烈日暴晒情况下的过亮情况)，以及变电站环境下容易受到电磁噪声干扰的问题，因此上述提出的针对无人机采集的接闪器图像的预处理技术方案中，首先基于小波分解获取图像的低频部分和高频部分，其中针对低频部分反映图像的亮度情况的特点，特别基于低频图像进行基于亮度分量进行自适应的亮度调节，其中提出了一种亮度调节函数，能够从整体和局部调节图像的亮度情况，同时能够克服图像中存在因光照导致的接闪器反光等影响，提高图像清晰度；针对高频部分包含较多的电磁噪声干扰的特点，特别针对高频小波系数进行自适应的高频去噪处理，其中提出了一种针对高频系数进行处理的高频去噪函数，能够贴合图像的自身特点，有效地去除高频系数中包含的噪声干扰，进一步提高图像的清晰度，最后将预处理后的高频部分和低频部分进行重构，最终得到预处理的接闪器图像，为后续在线分析模块3进一步显示该接闪器图像或者根据该接闪器图像进行接闪器的情况分析奠定基础。提高了在线监测系统的适应性和可靠性。
一种实施方式中，在线分析模块3还包括管理单元，管理的安远用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值信息进行分类存储管理，生成该变电站接地电阻监测日志。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
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，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，包括无人机监测模块、接地电阻监测仪模块和在线分析模块；其中在线分析模块分别无线连接无人机监测模块和接地电阻监测仪模块；
无人机监测模块包括无人机和无人机控制单元；
其中无人机上携带有测试线和图像采集单元，其中测试线一端连接接地电阻监测仪模块的接地端钮，测试线的另一端用于连接变电站防雷装置的接闪器；图像采集单元用于采集变电站防雷装置的接闪器的图像信息，并将采集到的图像信息实时传输到在线分析模块；
无人机控制单元用于控制无人机移动至变电站防雷装置的接闪器附近，完成测试线与变电站防雷装置的接闪器的连接，以及完成变电站防雷装置的接闪器的图像采集工作；
接地电阻检测仪模块用于测量变电站防雷装置的接地电阻值，并将变电站防雷装置的接闪器的电阻值传输至在线分析模块；
在线分析模块用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果；
其中，在线分析模块包括分析单元，分析单元用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果，包括：
根据接收到的接闪器的图像信息，基于人工智能图像识别算法检测接闪器是否存在破损或者生锈的情况，当检测到接闪器存在破损或者生锈的情况时 ，输出防雷装置接地电阻处于异常状态；
在线分析模块还包括图像预处理单元，图像预处理单元用于对接收到的接闪器的图像信息进行预处理，提高接闪器图像的清晰度，输出预处理后的接闪器图像，供在线分析模块进一步显示该预处理后的接闪器图像或进一步根据该预处理后的接闪器图像进行分析处理；
图像预处理单元对接收到的接闪器的图像信息进行预处理，具体包括：
基于设定的小波基和分解层数对接收到的接闪器图像进行小波分解处理，获取接闪器图像的低频小波系数和高频小波系数；
基于获取的低频小波系数重构获得低频图像，将获得的低频图像转换到Lab颜色空间，获取低频图像的亮度分量L；基于获取的亮度分量，对低频图像进行亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：
Figure FDA0003565582190000011
式中，L′(x,y)表示亮度调节处理后低频图像中像素点(x,y)的亮度分量值，d(x,y)表示低频图像中像素点(x,y)与中心像素点的距离；L和H分别表示低频图像的长和宽像素尺寸，Lω表示设定的标准亮度分量值，其中Lω∈[50，85]；
Figure FDA0003565582190000021
表示低频图像中以像素点(x,y)为中心的3×3范围内的各像素点的亮度分量平均值，
Figure FDA0003565582190000022
和
Figure FDA0003565582190000023
分别表示设定的调节因子，其中
Figure FDA0003565582190000024
且
Figure FDA0003565582190000025
α表示设定的清晰度调节因子，其中α∈[0.1,0.5]；
亮度调节处理后的低频图像重新转换到RGB颜色空间，得到预处理后的低频图像；
基于获取的高频系数进行高频去噪处理，其中采用的高频去噪函数为：
Figure FDA0003565582190000026
式中，wc,g表示第c第g个高频小波系数，w′c,g表示高频去噪后的第c第g个高频小波系数，W表示设定的高频系数标准值，δ表示设定的调节因子；
根据高频去噪处理后的高频系数得到预处理后的高频图像，并根据预处理后的低频图像和预处理后的高频图像重构得到预处理后的接闪器图像。
2.根据权利要求1所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，变电站防雷装置的接闪器包括设置在变电站的避雷针、避雷线、避雷网和避雷带。
3.根据权利要求2所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，无人机上携带的测试线用于连接接闪器的一端设置有电磁铁对接装置，电磁铁对接装置用于当无人机靠近接闪器时，控制电磁铁对接装置产生磁性，通过磁力吸附使得测试线和接闪器连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，接地电阻检测仪模块还包括电流端钮和电压端钮，其中电流端钮和电压端钮分别通过测试线连接不同的接地棒。
5.根据权利要求1所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，在线分析模块包括分析单元，分析单元用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值获取变电站防雷接地电阻的监测结果，还包括：
根据防雷装置的接地电阻值与设定的标准接地电阻值进行比较，当测量到的防雷装置的接地电阻值处于设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于正常状态，否则，当测量到的防雷装置的接地电阻值超出设定的标准范围时，则判断防雷装置的接地电阻处于异常状态。
6.根据权利要求5所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，在线分析模块包括显示单元，显示单元用于显示接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值，以及相应的防雷装置接地电阻分析结果。
7.根据权利要求5所述的一种智能化防雷接地电阻在线监测系统，其特征在于，在线分析模块还包括管理单元，管理单元 用于根据接收到的变电站防雷装置的接闪器的图像信息以及防雷装置的接地电阻值信息进行分类存储管理，生成该变电站接地电阻监测日志。
CN202110776418.1A 2021-07-08 2021-07-08 一种智能化防雷接地电阻在线监测系统 Active CN113376439B (zh)

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