CN116184531A - 一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法，用以解决采集信息不够精确无法获取单点的精准数据信息、采集的信息过于单一，对分析结果的支撑不够，容易出现误差、造成设备损坏的技术问题。本发明通过采用视频监控系统和微型气象站相结合的方式进行采集气象数据，避免出现工作人员观测视频时，无法将观测到的信息转化为具体的气象数据，出现误差造成设备损坏；采集多个气象信息，避免出现采集的信息过于单一，对分析的结果支撑不够，提升分析结果的准确性；同时采用GIS设备将信息采集设备进行标准具体坐标，避免出现无法采集气象信息不够精确、无法获取单点的精准数据信息，显示的具体坐标信息方便工作人员第一时间锁定具体区域。

Description

一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法

技术领域

本发明涉及气象监测的技术领域，尤其涉及一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法。

背景技术

在电网运行过程中，由于电力设备以及传输设备大多设置在室外，且随着电网规模的逐渐扩大，越来越多的电网站点处于无人驻守或者工作人员巡检的情况，导致出现极端天气状况时，工作人员来不及反应造成电力设备损坏，轻则导致设备寿命缩短，重则导致设备失灵影响用电。当前对于无人驻守的电网站点大多采用监控系统对站点的气象条件进行监测。

如授权公开号为CN112526637B、授权日期为2022.12.06的中国发明专利公开了一种基于不均匀权重的一体化电网通道暴雨监测方法和系统，包括：步骤S1、电网通道区域划定，收集电网通道内地面气象台站信息、覆盖到电网通道的气象雷达信息及同步卫星降水数据；步骤S2、构建同步卫星、气象雷达、地面气象台站降水三类降水的网格化数据，并基于不均匀权重对同步卫星、气象雷达、地面气象台站降水信息进行融合；步骤S3、将融合后得到的网格实时降水数据与电网通道信息进行快速匹配，得到电网通道内实时降水信息；步骤S4、根据电网通道内不同位置已经发生的降水、实时降水量进行暴雨灾害实时监测预警。

上述发明专利中，虽然也可对电网现场的气象条件进行监测，但是采集信息采用卫星雷达以及气象台，容易导致采集信息不够精确无法获取单点的精准数据，同时分析信息时仅仅采用降雨信息作为整体监测的依据，没有结合其他可能出现的气象情况，不能多角度、深层次的分析电网现场的气象条件，使得上述发明专利得到的分析结果的可靠性和真实性大大降低，容易导致变电站受到其他气象条件的破坏，同时变电站在遭受其他恶劣天气时无法准确及时获取站内的气象数据。

发明内容

针对上述背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法，用以解决采集信息不够精确、无法获取单点的精准数据信息、采集的信息过于单一，对分析结果的支撑不够，容易出现误差、造成设备损坏的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法，该方法包括：

步骤一：在变电站内设立采集单元，采集单元包括视频监控系统和微型气象站，通过在微型气象站设置测量降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据的传感器，用以采集降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据信息，建立降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的气象六要素的气象数据集；采用视频监控系统采集变电站气象图像信息；

步骤二：通过将GIS设备设置在微型气象站中，根据GIS设备对微型气象站的坐标进行标记，建立基础电网设备地理信息GIS平台，将气象数据集接入GIS平台中；

步骤三：建立数据传输通道，通过GPRS数据传输模块将上述数据信息传输至监测终端；通过在监测终端实时显示变电站的气象数据信息以及图像信息，同时监测终端还显示各个微型气象站的具体坐标；工作人员通过监测实时显示的监测终端，若发现此时变电站的气象条件出现异常，立即发出预警，根据监测终端显示的微型气象站具体坐标进行补救；

若工作人员此时通过监测实时显示的监测终端，没有发现变电站的气象条件出现异常，那么存在两种情况：一种是此时变电站的气象条件确实无异常情况，另一种是此时变电站的气象条件出现异常情况，工作人员通过肉眼观测监测终端难以发现，此时对采集的数据进行进一步的分析；

步骤四：基于获取的气象数据集，根据气象数据集中降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列波动程度相结合得到变电站气象评价值；基于获取的变电站气象图像信息，采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，再将图像灰度化后提取各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，然后比较所述实际灰度值均值与预设的灰度值均值，得到图像灰度值对比序列，提取图像灰度值对比序列中的特征值作为可靠系数；将上述数据通过GPRS数据传输模块传输至数据分析模块；

步骤五：将变电站气象无异常时设为正常工况，基于正常工况下的各项气象数据，将采集得到的变电站气象评价值和变电站正常工况下的各项气象数据通过线性优化进行对比，得到对比结果，设置阈值并将可靠系数作为阈值权重，阈值与对比结果进行对比，对比结果超出阈值后通过预警单元进行预警。

进一步地，所述变电站气象评价值是通过将气象数据集中的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列进行方差提取特征值，再将降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的特征值归一化相乘确定的。

进一步地，所述线性优化的正常工况所对应的是变电站气象无异常时的变电站气象评价值，将变电站气象评价值内的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据，拟合成一条直线，再将采集得到的变电站降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值进行预警。

进一步地，所述线性优化采用最小二乘法：设拟合直线的公式为：y＝kx+b：其中，拟合直线的斜率为：

其中，x∈X，X＝{1，2，3，4，5}，依次代入X，得到对应的Y，Y＝{Y₁，Y₂，Y₃，Y₄，Y₅}，X为采集得到的变电站气象评价值；Y为拟合直线上所对应的坐标点。

进一步地，所述视频监控系统和微型气象站每采集一次后续工况，都通过线性优化拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值后通过预警单元进行预警。

进一步地，所述微型气象站上的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压传感器与GIS设备进行关联，降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据同微型气象站的具体坐标在监测终端上叠加展示。

进一步地，所述采集单元和GIS设备与GPRS数据传输模块相连接，GPRS数据传输模块与监测终端、预警单元和分析模块相连接。

进一步地，所述监测终端包括微处理器、存储器、OLED显示屏、传感器接口、信号接口、电源模块和网络接口，所述微处理器分别与所述存储器、OLED显示屏和传感器接口连接；所述传感器接口与所述气象变送器连接。

本发明至少有如下的有益效果：通过GIS设备将信息采集设备进行标准具体坐标，一方面避免出现无法采集气象信息不够精确、无法获取单点的精准数据信息的同时，另一方面在第一时间出现预警信息后，根据显示的具体坐标信息帮助工作人员第一时间进行锁定具体区域，大大提升了预警后的补救速度；同时采用视频监控系统和微型气象站相结合的方式进行采集气象数据，避免出现工作人员通过肉眼去观测视频时，无法将观测到的信息转化为具体的气象数据，采用两者相结合的方式，避免出现误差造成设备损坏的后果；同时微型气象站采集多个气象信息，避免出现采集的信息过于单一，对分析的结果支撑不够，提升分析结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的一种方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：在变电站内设立采集单元，采集单元包括视频监控系统和微型气象站，通过在微型气象站设置测量降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据的传感器，用以采集降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据信息，建立降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的气象六要素的气象数据集；采用视频监控系统采集变电站气象图像信息；

步骤二：通过将GIS设备设置在微型气象站中，根据GIS设备对微型气象站的坐标进行标记，建立基础电网设备地理信息GIS平台，将气象数据集接入GIS平台中；

步骤三：建立数据传输通道，通过GPRS数据传输模块将上述数据信息传输至监测终端；通过在监测终端实时显示变电站的气象数据信息以及图像信息，同时监测终端还显示各个微型气象站的具体坐标；工作人员通过监测实时显示的监测终端，若发现此时变电站的气象条件出现异常，立即发出预警，根据监测终端显示的微型气象站具体坐标进行补救；

若工作人员此时通过监测实时显示的监测终端，没有发现变电站的气象条件出现异常，那么此时会出现两种情况：一种是此时变电站的气象条件确实无异常情况，另一种是此时变电站的气象条件出现异常情况，工作人员通过肉眼观测监测终端难以发现，此时需要对采集的数据进行进一步的分析；

步骤四：基于获取的气象数据集，根据气象数据集中降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列波动程度相结合得到变电站气象评价值；基于获取的变电站气象图像信息，采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，再将图像灰度化后提取各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，然后比较所述实际灰度值均值与预设的灰度值均值，得到图像灰度值对比序列，提取图像灰度值对比序列中的特征值作为可靠系数；将上述数据通过GPRS数据传输模块传输至数据分析模块；

步骤五：将变电站气象无异常时设为正常工况，基于正常工况下的各项气象数据，将采集得到的变电站气象评价值和变电站正常工况下的各项气象数据通过线性优化进行对比，得到对比结果，设置阈值并将可靠系数作为阈值权重，阈值与对比结果进行对比，对比结果超出阈值后通过预警单元进行预警。

进一步地，本发明中之所以采用视频监控系统和微型气象站相结合的方式进行采集数据，是因为工作人员仅仅通过肉眼去观测视频时，肉眼无法将观测到的信息转化为具体的气象数据，导致出现判断误差，分析困难的问题，所以在本发明采用两者相结合的方式，避免出现误差造成设备损坏的后果。

进一步地，在本发明中采用GIS设备与信息采集设备相结合的方式，一方面避免出现无法采集气象信息不够精确、无法获取单点的精准数据信息的同时，另一方面在第一时间出现预警信息后，根据显示的具体坐标信息帮助工作人员第一时间进行锁定具体区域。

进一步地，所述变电站气象评价值是通过将气象数据集中的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列进行方差提取特征值，再将降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的特征值归一化相乘确定的。

进一步地，采集多个信息用来分析变电站此时的气象条件，由于季节性气候变化，气候对电力的影响越来越大，无论是发电还是输电，都会受到影响。特别的恶劣天气，还会影响发电厂的设备运行，从而影响电力的质量和可靠性，比如暴风雨会对电力系统造成严重破坏，并影响发电厂的设备稳定运行。另外，暴风雨也可能导致大量水淹发电厂，极大地影响发电能力，除此以外，气象还可能引发热带气旋、暴雪大雨或暴雨，使发电厂面临蓄电池电量明显减少，或瞬间负荷过干集中的现象，从而影响电力的可靠性和稳定，此外，随着强风的到来，线路支撑脆弱，高压线路会因积极碳凝的形成而抑制传输电流，从而减少输电效率，甚至可能出现停电现象。采集多个气象信息，避免出现采集的信息过于单一，对分析的结果支撑不够，提升分析结果的准确性。

进一步地，所述线性优化的正常工况所对应的是变电站气象无异常时的变电站气象评价值，将变电站气象评价值内的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据，拟合成一条直线，再将采集得到的变电站降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值进行预警。

进一步地，所述线性优化采用最小二乘法：设拟合直线的公式为：y＝kx+b：其中，拟合直线的斜率为：

其中，x∈X，X＝{1，2，3，4，5}，依次代入X，得到对应的Y，Y＝{Y₁，Y₂，Y₃，Y₄，Y₅}，X为采集得到的变电站气象评价值；Y为拟合直线上所对应的坐标点。/>

进一步地，所述视频监控系统和微型气象站每采集一次后续工况，都通过线性优化拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值后通过预警单元进行预警。

进一步地，所述微型气象站上的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压传感器与GIS设备进行关联，降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据同微型气象站的具体坐标在监测终端上叠加展示。

进一步地，所述采集单元和GIS设备与GPRS数据传输模块相连接，GPRS数据传输模块与监测终端、预警单元和分析模块相连接。

进一步地，所述监测终端包括微处理器、存储器、OLED显示屏、传感器接口、信号接口、电源模块和网络接口，所述微处理器分别与所述存储器、OLED显示屏和传感器接口连接；所述传感器接口与所述气象变送器连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：在变电站内设立采集单元，采集单元包括视频监控系统和微型气象站，通过在微型气象站设置测量降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据的传感器，用以采集降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据信息，建立降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的气象六要素的气象数据集；采用视频监控系统采集变电站气象图像信息；

步骤二：通过将GIS设备设置在微型气象站中，根据GIS设备对微型气象站的坐标进行标记，建立基础电网设备地理信息GIS平台，将气象数据集接入GIS平台中；

步骤三：建立数据传输通道，通过GPRS数据传输模块将上述数据信息传输至监测终端；通过在监测终端实时显示变电站的气象数据信息以及图像信息，同时监测终端还显示各个微型气象站的具体坐标；工作人员通过监测实时显示的监测终端，若发现此时变电站的气象条件出现异常，立即发出预警，根据监测终端显示的微型气象站具体坐标进行补救；

若工作人员此时通过监测实时显示的监测终端，没有发现变电站的气象条件出现异常，那么存在两种情况：一种是此时变电站的气象条件确实无异常情况，另一种是此时变电站的气象条件出现异常情况，工作人员通过肉眼观测监测终端难以发现，此时对采集的数据进行进一步的分析；

步骤四：基于获取的气象数据集，根据气象数据集中降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列波动程度相结合得到变电站气象评价值；基于获取的变电站气象图像信息，采用小波变换算法，对采集的图像信息进行去噪和增强，再将图像灰度化后提取各张图像的实际灰度值，对于正常的灰度值进行预设，然后比较所述实际灰度值均值与预设的灰度值均值，得到图像灰度值对比序列，提取图像灰度值对比序列中的特征值作为可靠系数；将上述数据通过GPRS数据传输模块传输至数据分析模块；

步骤五：将变电站气象无异常时设为正常工况，基于正常工况下的各项气象数据，将采集得到的变电站气象评价值和变电站正常工况下的各项气象数据通过线性优化进行对比，得到对比结果，设置阈值并将可靠系数作为阈值权重，阈值与对比结果进行对比，对比结果超出阈值后通过预警单元进行预警。

2.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述变电站气象评价值是通过将气象数据集中的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的数据序列进行方差提取特征值，再将降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压的特征值归一化相乘确定的。

3.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述线性优化的正常工况所对应的是变电站气象无异常时的变电站气象评价值，将变电站气象评价值内的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据，拟合成一条直线，再将采集得到的变电站降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值进行预警。

4.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述线性优化采用最小二乘法：设拟合直线的公式为：y＝kx+b：其中，拟合直线的斜率为：

其中，x∈X，X＝{1，2，3，4，5}，依次代入X，得到对应的Y，Y＝{Y₁，Y₂，Y₃，Y₄，Y₅}，X为采集得到的变电站气象评价值；Y为拟合直线上所对应的坐标点。/>

5.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述视频监控系统和微型气象站每采集一次后续工况，都通过线性优化拟合成一条直线与正常工况进行对比，超出阈值后通过预警单元进行预警。

6.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述微型气象站上的降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压传感器与GIS设备进行关联，降雨量、风速、风向、温度、湿度、气压数据同微型气象站的具体坐标在监测终端上叠加展示。

7.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述采集单元和GIS设备与GPRS数据传输模块相连接，GPRS数据传输模块与监测终端、预警单元和分析模块相连接。

8.根据权利要求1所述的基于视频监控的变电站微型气象监测方法，其特征在于，所述监测终端包括微处理器、存储器、OLED显示屏、传感器接口、信号接口、电源模块和网络接口，所述微处理器分别与所述存储器、OLED显示屏和传感器接口连接；所述传感器接口与所述气象变送器连接。

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