CN115655374A - 一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 - Google Patents
一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115655374A CN115655374A CN202211386340.3A CN202211386340A CN115655374A CN 115655374 A CN115655374 A CN 115655374A CN 202211386340 A CN202211386340 A CN 202211386340A CN 115655374 A CN115655374 A CN 115655374A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- image
- correction function
- cable
- visible light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 206010000369 Accident Diseases 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
- Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
Abstract
本发明公开了基于一种温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法，所述方法包括：S1:利用温度传感器、可见光模块收集电缆可见光图像，电缆温度及环境温度等信息；S2:在PC端获取经4G模块传输的传感器所收集到的红外与可见光图像；S3:对采集的图像进行增强、滤波和配准预处理，并利用NSCT图像融合对红外图像与可见光图像进行融合；S4:基于一种温度修正函数对所获得的温度信息进行误差校正；S5:设定温度阈值，对超过温度阈值的异常发热区域发出警报并定位。本发明基于一种温度误差修正函数来改善红外温度传感器存在测量温度随距离增大而衰减以及受环境因素影响的现象，提高了发热区域定位以及警报的准确度。
Description
技术领域
本发明属于电缆检测技术领域，具体涉及一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法。
背景技术
随着城市规模与用电需求的不断增加，城市的供配电网络不断修建，为了节约城市用地、规整城市环境，城市输电大规模朝着地下建设的方向发展，其中建设地下电缆通道的形式最为常见。为保证电力系统正常运作，地下电缆通道中，每隔一段距离需要设置一个电缆井。电缆井是为了方便工作人员进行电缆敷设、电缆日常检修而设置的随着城市用电需求的不断增加，电缆敷设工程越来越多，电缆井内电缆线路也愈来愈复杂，工作人员受井内空间的限制往往会对电缆进行大幅度的扭转，从而造成了细小的机械损伤。由此可见，在设置电缆井，为电缆敷设及维护带来方便的同时，井内常年潮湿、电缆线路错综复杂等特点也加速了电缆的绝缘老化并带来了安全隐患，增加了工作人员的巡检与维护的难度。其中，电缆是电缆系统中较为薄弱的环节，据统计，南方电网2006～2016年间110kV 及以上电压等级电力系统的电缆故障中电缆故障占比高达44.88％，在10kV电压等级电力系统中电缆故障同样也是频发故障。井内电缆的外绝缘包裹材料大多为非阻燃材料，若电缆发生短路故障导致击穿后处理不及时，极易引起火灾事故，轻则造成财产损失，重则造成区域长时间断电甚至威胁人身安全。目前，我国对于普通电缆的电力维护一直采用人工定期巡检的方式并进行预防性维护，但还是无法预料电缆何时会发生故障。电缆出现故障的主要原因是绝缘老化劣化，从而导致温度上升，甚至引发电缆井内火灾事故，因此，准确获取电缆的温度信息并做好预警工作显得尤为重要。
发明内容
电缆的温度数据是依靠传感器来获取的，由于传感器受人为、环境等因素影响较大，不可避免地会存在测量误差，为解决上述问题，本发明基于一种温度误差修正函数来改善红外图像传感器存在测量温度随距离增大而衰减以及受环境因素影响的现象，并根据提前设定的温度限值触发警报，提高了发热区域定位以及警报的准确度。
本发明采用的技术方案：一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统，包括硬件系统和软件系统，所述的硬件系统包括可见光图像传感器、红外图像传感器、主控模块和无线传输模块；所述的软件系统包括：上位机预警系统、和图像处理系统。
一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测方法，包括可见光图像传感器、红外图像传感器、主控模块和无线传输模块，包括以下步骤：
S1:利用温度传感器、可见光模块和4G无线传输模块收集电缆可见光图像，电缆温度及环境温度等信息；
S2:在PC端获取经4G模块传输的传感器所收集到的红外与可见光图像；
S3:对采集的图像进行增强、滤波和配准预处理，并利用NSCT图像融合对红外图像与可见光图像进行融合；
S4:引入环境误差因素，拟合被测物体实际温度T的修正函数，并基于此种温度修正函数对所获得的温度信息进行误差校正；
S5:设定预警温度，与矫正后得到的目标物体的温度比较，当电缆温度越限时发出警报并通过图像二值化对异常发热区域定位。
优选的，所述的基于NSCT的图像融合算法对红外图像与可见光图像低频分量及高频分量进行分别融合，将红外和可见光图像低频分量的特征图谱分别进行加权平均算子运算，将两者的图谱计算融合得到融合后的图谱，并利用灰度值取大融合规则对图片高频分量进行融合。
优选的，所述的一种温度误差修正函数，首先构造温度随传感器至被测物体中心距离修正函数，将温度误差表示为距离的多项式函数：
其中ΔT为在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正；bjk为温度随传感器至被测物体中心距离修正函数的系数；T0为测量温度；d为传感器至被测物体中心的距离,采用目标温度为70℃时的温度误差与距离关系确定系数bjk取值表。
为减少人为及环境因素对红外测温准度影响，本发明引入环境误差因素太阳光倾斜角θ、测量角度
大气消光系数μ和环境温度TN，通过实测数据拟合出一种温度误差修正公式，并在此公式的基础上对传感器所获得的温度信息进行修正，具体公式如下：
式中，ΔT为本发明所述的在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正。
优选的，所述的步骤S5中设置预警温度的方法为采用全局阈值对图像像素点灰度值进行设置，利用图像二值化对异常发热部位进行定位。
优选的，所述的主控模块采用STM32芯片，所述的无线传输模块采用4G 无线传输模块，所述的硬件系统还包括外围电路和供电电源。
本发明具有以下有益效果：本发明是基于现存的配电电缆井巡视时间长、测温准度不准等问题进行技术研究与改进，通过集成红外探测技术、传感技术、计算机技术提供一种城市电缆井全景探测仪方案设计，相比于传统的电缆井巡视方法更准确地分析电缆井工作状态。本发明是设备状态检测技术在具体电路中的技术应用，能够更加全面地对电缆井进行全面画像，直观地反映电缆井的实时工作情况，而且能在环境发生异常时及时准确地进行报告预警，将风险与损失最小，在满足电缆井故障预警的基础上实现了高效化、低成本化，在保证经济的同时能够一定程度上提升预警准度，实现经济效益的最大化。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
在此进一步说明本发明的技术方案细节。
本发明所述的检测系统包括可见光图像传感器、红外图像传感器、4G无线传输模块、主控模块STM32、外围电路、供电电源组成的硬件系统，以及由上位机预警系统和图像处理组成的软件系统，包括图像预处理、图像融合、异常发热部位定位。
基于温度误差修正函数的电缆故障检测方法，包括以下步骤：
S1:利用温度传感器、可见光模块和4G无线传输模块收集电缆可见光图像，电缆温度及环境温度等信息；
S2:在PC端获取经4G模块传输的传感器所收集到的红外与可见光图像；
S3:对采集的图像进行增强、滤波和配准预处理，并利用NSCT图像融合对红外图像与可见光图像进行融合；
S4:引入环境误差因素，拟合被测物体实际温度T的修正函数，并基于此种温度修正函数对所获得的温度信息进行误差校正；
S5:将融合图像二值化并设定温度阈值，与所述步骤4中得到的矫正温度进行比较，对超过温度阈值的异常发热区域定位并发出警报。
本发明首先构建硬件系统，包括可见光图像传感器、红外图像传感器、4G 无线传输模块、主控模块STM32、外围电路、供电电源，由可见光传感器与红外图像传感器收集电缆井内电缆温度及环境温度等信息，在主控模块STM32处理下借由4G无线传输模块上传至PC端进行图像处理。
本发明所述的图像预处理在于利用硬件系统收集到的可见光图像及红外热图像，对其进行图像增强、图像滤波以及图像特征匹配，减少由硬件设备和获取环境差异造成的影响。
本发明中所述的图像预处理包括图像增强、图像滤波和图像配准，处理实施方法有多种，作为优选，所述步骤3中选用Retinex变换作为图像预处理中使用的图像增强处理，图像增强效果明显，较好地还原原始图像的细节，采用双边滤波算法对采集的红外与可见光图像进行滤波操作，采用经典的SURF算法完成图像配准中的特征提取和匹配采用。
所述步骤4中构造温度随传感器至被测物体中心距离修正函数：
其中ΔT为在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正；bjk为温度随传感器至被测物体中心距离修正函数的系数；T0为测量温度；d为传感器至被测物体中心的距离,本发明中取n＝m＝2，采用目标温度为70℃时的温度误差与距离关系确定系数bjk取值表：
为减少人为及环境因素对红外测温准度影响，本发明所述步骤4引入误差因子太阳光倾斜角θ、测量角度
大气消光系数μ和环境温度TN，通过实测数据拟合出一种温度误差修正公式，并在此公式的基础上对传感器所获得的温度信息进行修正，具体公式如下：
式中，ΔT为本发明所述的在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正。
本发明所述的温度预警系统在于设定预警温度，与温度修正后的目标物体温度比较，当电缆温度越限时发出警报并对图像实行二值化以及图像腐蚀操作，完成对异常发热区域定位。本实施例中，设定预警温度为70℃，与经温度修正后的目标物体的温度比较，当电缆温度越限时发出警报，采用全局阈值将图像像素点灰度值设为196，对图像二值化对70℃以上异常发热部位进行定位。
Claims (4)
1.一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统，包括硬件系统和软件系统，其特征在于：所述的硬件系统包括可见光图像传感器、红外图像传感器、主控模块和无线传输模块；所述的软件系统包括：上位机预警系统、和图像处理系统。
2.基于一种温度误差修正函数的电缆故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:利用温度传感器、可见光模块和4G无线传输模块收集电缆可见光图像，电缆温度及环境温度等信息；
S2:在PC端获取经4G模块传输的传感器所收集到的红外与可见光图像；
S3:对采集的图像进行增强、滤波和配准预处理，并利用NSCT图像融合对红外图像与可见光图像进行融合；
S4:引入环境误差因素，拟合被测物体实际温度T的修正函数，并基于此种温度修正函数对所获得的温度信息进行误差校正；
S5:将融合图像二值化并设定温度阈值，与所述步骤4中得到的矫正温度进行比较，对超过温度阈值的异常发热区域定位并发出警报。
3.如权利要求2所述的一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测方法，其特征在于，所述步骤5中构造温度随传感器至被测物体中心距离修正函数：
其中ΔT为在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正；bjk为温度随传感器至被测物体中心距离修正函数的系数；T0为测量温度；d为传感器至被测物体中心的距离,采用目标温度为70℃时的温度误差与距离关系确定系数bjk取值。
4.如权利要求2所述的一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测方法，其特征在于，所述步骤5中引入环境误差因素，拟合被测物体实际温度T的修正公式：
式中，θ为太阳光倾斜角；
为测量角度，小于30°为宜；μ为大气消光系数；
TN为环境温度；T0为测量温度；ΔT为所述在外部环境不变的情况下对距离影响测量温度的修正。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211386340.3A CN115655374A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211386340.3A CN115655374A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115655374A true CN115655374A (zh) | 2023-01-31 |
Family
ID=85015848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211386340.3A Pending CN115655374A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115655374A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102661799A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 广东电网公司珠海供电局 | 故障定位方法与系统 |
| CN111351583A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-30 | 广州尚衡信息科技有限公司 | 红外测温的温度修正方法及红外热成像仪 |
| CN111537074A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-14 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 一种温度测量方法及系统 |
| CN111751003A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-09 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 一种热像仪温度修正系统、方法及热像仪 |
| CN112539840A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-23 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 具有温湿度传感器的便携式热像仪系统及热像检测方法 |
| CN112673241A (zh) * | 2020-03-18 | 2021-04-16 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 红外热成像测温方法、电子设备、无人机及存储介质 |
| US20210404877A1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-12-30 | Ilooda Co., Ltd. | Temperature measuring devivce and control method for the same |
-
2022
- 2022-11-07 CN CN202211386340.3A patent/CN115655374A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102661799A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 广东电网公司珠海供电局 | 故障定位方法与系统 |
| CN112673241A (zh) * | 2020-03-18 | 2021-04-16 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 红外热成像测温方法、电子设备、无人机及存储介质 |
| CN111351583A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-06-30 | 广州尚衡信息科技有限公司 | 红外测温的温度修正方法及红外热成像仪 |
| CN111537074A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-14 | 深圳奥比中光科技有限公司 | 一种温度测量方法及系统 |
| CN111751003A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-09 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 一种热像仪温度修正系统、方法及热像仪 |
| US20210404877A1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-12-30 | Ilooda Co., Ltd. | Temperature measuring devivce and control method for the same |
| CN112539840A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-23 | 四川省东宇信息技术有限责任公司 | 具有温湿度传感器的便携式热像仪系统及热像检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张晓晔等: "非制冷红外热像仪人体表面温度场测量及误差修正", 《红外与激光工程》, vol. 45, no. 10, 31 October 2016 (2016-10-31), pages 004003 - 1 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109509319B (zh) | 基于静止卫星监测资料的输电线路山火监测预警方法 | |
| CN102313853B (zh) | 高压输电线路动态输送容量测算系统及方法 | |
| CN107843285B (zh) | 一种输电塔线的风致动力效应远程监测系统及应用 | |
| CN105675055A (zh) | 一种输电线路覆冰预测预警的方法与系统 | |
| CN107764424A (zh) | 一种基于温度差法的电缆中间接头温升在线监测装置及方法 | |
| CN104036627A (zh) | 一种电力塔杆倾斜监测系统 | |
| Yin et al. | A novel method for visualizing the pollution distribution of insulators | |
| CN115655374A (zh) | 一种基于温度误差修正函数的电缆故障检测系统与方法 | |
| CN207366680U (zh) | 一种直流氧化锌避雷器阀片受潮程度的检测装置 | |
| CN206099523U (zh) | 变电站智能巡检系统 | |
| CN115912625A (zh) | 一种输电线路在线监测系统及方法 | |
| CN109493314A (zh) | 基于图像分割的绝缘子覆冰监测方法 | |
| CN110782081B (zh) | 一种天地联合覆冰的预测预警系统及预测预警方法 | |
| CN115203623A (zh) | 一种覆冰监测异常数据质量评估处理方法及系统 | |
| CN113670454A (zh) | 一种自动观测气象卫星热红外通道在轨场地辐射定标方法 | |
| CN205941953U (zh) | 自动气象站在线故障检测系统 | |
| CN112461398A (zh) | 一种架空输电线路的纵向等效温度获取方法及装置 | |
| Liu et al. | The Application of New Automatic Weather Station in Power System | |
| CN104568193A (zh) | 电力系统高低压发热部位自动指示器 | |
| CN110749379A (zh) | 一种基于非接触红外测温的电缆接头故障检测方法及装置 | |
| CN204630669U (zh) | 电力系统高低压发热部位自动指示器 | |
| CN107727993A (zh) | 直流氧化锌避雷器阀片受潮程度的检测装置及检测方法 | |
| Guo et al. | Online Intelligent Temperature Monitoring System for Tunnel Power Cable Based on Fiber Bragg Grating | |
| Du et al. | Information Monitoring of Transmission Lines Based on Internet of Things Technology | |
| CN208476297U (zh) | 一种电力系统用温湿度传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |