CN116296076A - 一种基于红外视频识别sf6气体泄漏的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法及系统，属于气体泄漏检测技术领域。本发明方法，包括：确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。本发明通过采集变电站气体绝缘设备的红外视频来判断SF6气体泄漏，高精度、高效率地实现了气体绝缘设备SF6气体泄漏主动检测，提高了变电站运维数字化和智能化水平，增加了状态感知和缺陷预警的可靠性。

Description

一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法及系统
技术领域
本发明涉及气体泄漏检测技术领域，并且更具体地，涉及一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法及系统。
背景技术
随着中国经济不断发展，各行各业对电力的需求不断增加，电力成为能源行业中发展最快的行业之一，相比于2011年，2021年国家电网27家省公司运行的变电站/换流站数量翻番达到了4万多座，需要运维的变电站和电力设备快速增加，但电力设备运维人员数量相对有限，导致运维人员运维工作量已经达到饱和；由于电网早期进口GIS设备采用SF6气体绝缘，气体绝缘设备相比于传统的敞开式隔离开关具有“免运维”的特点，但随着大量变电站采用GIS设备，但在国产替代过程中，GIS设备的品控和安装等工艺水平相比于进口GIS设备还是存在不断缩小的差距，此外由于中国幅员辽阔，不同地域的GIS设备运行环境存在较大差异，早期中国引进的GIS设备的设计和安装等标准在中国并不完善，因此，导致“免运维”的GIS设备在中国的长期运行过程中存在SF6气体泄漏风险；GIS设备主要采用SF6气体作为绝缘气体， SF6虽然是无毒气体，但是属于严重的温室气体，温室效应是CO2的2万倍。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法，包括：
确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；
根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。
可选的，气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
可选的，针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频，通过固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机在固定点位拍摄；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
可选的，红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至+150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
可选的，红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
可选的，方法还包括：对红外视频编码后进行传输，在提取所述红外视频单帧画面的温度场前，对编码后的红外视频进行解码。
可选的，提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
可选的，灰度场包括14位灰度。
可选的，方法还包括：识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
可选的，调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
本发明还提出了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的系统，包括：
红外热成像相机模块，用于确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
分析模块，用于提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。
可选的，红外热成像相机模块确定的气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
可选的，红外热成像相机模块，包括：固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
可选的，红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至+150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
可选的，红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
可选的，系统还包括：红外热成像视频编码模块，用于对红外视频编码。
可选的，红外热成像相机模块与红外热成像视频编码模块放置于同一个一体化外壳内。
可选的，系统还包括：红外热成像视频解码模块，用于对编码后的红外视频进行解码，解码后将所述红外视频传输至分析模块。
可选的，分析模块提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
可选的，灰度场包括14位灰度。
可选的，系统还包括：巡视系统交互接口模块，用于识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6 气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
可选的，调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
可选的，巡视系统交互接口模块还用于控制对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
可选的，分析模块、红外热成像视频解码模块和巡视系统交互接口模块，放置于同一个一体化外壳内。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了本发明提出了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法，包括：确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。本发明通过采集变电站气体绝缘设备的红外视频来判断SF6气体泄漏，高精度、高效率地实现了气体绝缘设备SF6气体泄漏主动检测，提高了变电站运维数字化和智能化水平，增加了状态感知和缺陷预警的可靠性，减少了站内运维人员工作压力，提升了变电站气体绝缘设备本质安全。相比于传统的SF6 气体检漏方式，本发明提升了气体泄漏检出效率，减少了气体泄漏检测的误报率，能以较低的成本实现整站气体绝缘设备气体泄漏例行巡视的覆盖和智能识别，在保障新型电力系统气体绝缘设备可靠性运行上发挥重要作用。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明系统的结构图。
图3为本发明系统实施的流程图；
图4为本发明系统实施的红外视频邻近帧特征匹配的示意图；
图5a-c为本发明系统实施的红外视频邻近帧灰度匹配去除不变区域后的灰度变化识别示意图；
图6为本发明系统实施的计算完整红外视频中SF6气体泄漏检测告警占比示意图；
图7a-c为本发明系统实施的调用固定机位的红外热成像云台和机器人运动模块并对姿态的微调的示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本发明提出了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法，如图1所示，包括：
步骤1、确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
步骤2、提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；
步骤3、根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6 气体泄漏。
其中，气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
其中，针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频，通过固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机在固定点位拍摄；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
其中，红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至 +150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
其中，红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
其中，方法还包括：对红外视频编码后进行传输，在提取所述红外视频单帧画面的温度场前，对编码后的红外视频进行解码。
其中，提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
其中，灰度场包括14位灰度。
其中，方法还包括：识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
可选的，调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
实施例2：
本发明还提出了一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的系统，如图2 所示，包括：
红外热成像相机模块，用于确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
分析模块，用于提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。
其中，红外热成像相机模块确定的气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
其中，红外热成像相机模块，包括：固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
其中，红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至 +150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
其中，红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
其中，系统还包括：红外热成像视频编码模块，用于对红外视频编码。
其中，红外热成像相机模块与红外热成像视频编码模块放置于同一个一体化外壳内。
其中，系统还包括：红外热成像视频解码模块，用于对编码后的红外视频进行解码，解码后将所述红外视频传输至分析模块。
其中，分析模块提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
其中，灰度场包括14位灰度。
其中，系统还包括：巡视系统交互接口模块，用于识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
其中，调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
其中，巡视系统交互接口模块还用于控制对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
其中，分析模块、红外热成像视频解码模块和巡视系统交互接口模块，放置于同一个一体化外壳内。
下面结合对本发明系统的具体实施进行进一步的说明：
本发明系统应用的流程如图3所示，包括如下：
步骤101，通过固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机在固定点位拍摄变电站气体绝缘设备气体泄漏点位；
步骤102，通过红外热成像相机拍摄红外视频，通过红外热成像视频编解码模块对高帧率的红外视频进行编码、传输和解码，提取解码后的红外视频单帧画面温度场；
步骤103，在红外视频图像SF6气体泄漏分析模块中，将红外视频单帧画面温度场转化为灰度场；
步骤104，通过比较红外视频邻近帧温度场对应的灰度场，通过特征匹配获得灰度场不变的区域，即变电站设备区域；
步骤105，通过比较变电站设备区域外的灰度变化，判断气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏；
步骤106，通过对气体泄漏点位完整的红外视频邻近帧比对，计算完整红外视频中SF6气体泄漏检测告警占比；
步骤107，SF6气体泄漏检测告警占比超过阈值时，红外视频图像SF6 气体泄漏分析模块通过巡视系统交互接口调用固定机位的红外热成像云台和机器人运动模块并对姿态的微调，微调后气体泄漏点位进行红外视频采集和分析，当气体泄漏检测告警占比再次超过阈值的告警时，将气体泄漏告警推送至变电站巡视系统，对于检测到气体泄漏但未达到告警阈值或调整姿态后检测到的气体泄漏未达到告警阈值时，在巡检报告中提醒运维人员复核结果。
具体地，所述的红外热成像云台是指变电站远程智能巡视系统中的具备红外热成像的固定安装的云台，用于从高处拍摄变电设备的红外温度情况，通常采用非制冷型红外热成像相机，也可采用制冷型红外热成像相机，云台可控制红外热成像相机实现不同角度的拍摄。
具体地，所述的巡检机器人上的红外热成像相机是指变电站远程智能巡视系统中的具备红外热成像的移动拍摄的红外热成像装置，用于从低处拍摄变电设备的红外温度情况，通常采用非制冷型红外热成像相机，机器人运动模块可实现红外热成像相机不同角度的拍摄。
具体地，所述的固定点位是指变电站远程智能巡视系统中根据设备点位列表和巡视计划的要求，通过红外热成像云台或巡检机器人在指定的坐标和姿态对目标物进行观测的点位，通常到达设定的固定点位后需进行变焦并等待运动机构稳定。
具体地，所述的气体绝缘设备气体泄漏点位是指变电站气体绝缘设备容易漏气的点位，包括：气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座等部件。
具体地，所述红外视频是指通过红外热成像相机拍摄的高帧率的红外热成像视频，帧率不低于9fps，红外视频分辨率不低于30万像素(640× 480)，红外测温范围为-20℃～+150℃，红外光谱波长范围为0.7～14μm。
具体地，所述红外热成像视频编解码模块位于红外热成像相机一体化外壳内，属于红外视频图像的SF6气体泄漏识别系统组成部分，
具体地，如图2所示，红外热成像视频编码模块与红外热成像相机模块位于一体化外壳内，部署在固定机位的红外热成像云台或机器人上，可实现高帧率的红外热成像视频的编码，编码模块和解码模块通过变电站内的光纤和网线有线传输，以及无线专网传输，其中传输帧率不低于9fps，可编码红外视频分辨率不低于30万像素(640×480)。
具体地，如图2所示，红外热成像视频解码模块与红外视频图像SF6 气体泄漏分析模块及巡视系统交互接口位于一体化外壳内，部署在变电站巡视主机屏柜内，可实现高帧率的红外热成像视频的解码，可实现多路红外热成像编码模块的同时接入，解码后帧率不低于9fps，可解码红外视频分辨率不低于30万像素(640×480)；
具体地，解码后的红外视频被送入红外视频图像SF6气体泄漏分析模块中，通过对单帧红外视频画面每个像素进行转换，获取每个像素的温度值，构建单幅红外视频画面的温度场。
具体地，所述的红外视频单帧画面温度场是一个绝对的温度值，通常为浮点数，通过转换为14位的灰度可提高计算速度和识别效率，且14位灰度可满足-20℃～+150℃温度范围内温度精度不低于0.01℃，满足气体泄漏检测时温度敏感的要求。
具体地，所述的灰度场G＝round(T*2^14/(150+20))。
具体地，所述的邻近帧是指红外视频连续的两帧红外视频图像，由于机械振动等原因，红外视频画面不是完全静止，存在小幅度的变化，因此，不能通过直接比较两帧红外温度场变化来判断变化区域。
具体地，所述特征匹配是指对邻近帧的灰度场进行特征点提取，通过特征点匹配实现邻近两帧灰度场中不变区域的提取，具体如图4所示。
具体地，如图5a-c所示，剔除红外视频图像邻近帧灰度场的不变区域后，通过灰度差值判断邻近两帧灰度场变化区域，由于SF6气体泄漏会导致气体温度变化，红外热成像相机在精度允许的情况下，可采集到SF6气体泄漏导致的气体温度变化并反映到红外热成像视频图像上。另外，SF6 气体泄漏通常具有形状不规则的特点，前后两帧变化区域灰度差异通过自适应阈值，可有效提取SF6气体泄漏区域。
步骤106，通过对气体泄漏点位完整的红外视频邻近帧比对，计算完整红外视频中SF6气体泄漏检测告警占比；
具体地，如图6所示，由于红外视频图像中温度变化的因素很多，未防止干扰因素导致的温度短时间变化，通过计算完整的红外视频邻近帧的灰度场差异，通过所述的完整红外视频中SF6气体泄漏检测告警占比对一个气体泄漏点位进行评价，具体如图6所示。
具体地，如图6所示，完整的红外视频中SF6气体泄漏告警占比
Figure BDA0003919213960000111
其中fi的值为1或0，“1”表示邻近帧灰度场的变化区域检测出变化，“0”表示邻近帧灰度场的变化区域未检测出变化，n是指邻近帧比对数量，n的值与气体泄漏点位采集的红外视频时长t正相关，n＝FPS× t-1，其中，FPS是指红外视频帧率。
步骤107，SF6气体泄漏检测告警占比超过阈值时，红外视频图像SF6 气体泄漏分析模块通过巡视系统交互接口调用固定机位的红外热成像云台和机器人运动模块并对姿态的微调，微调后气体泄漏点位进行红外视频采集和分析，当气体泄漏检测告警占比再次超过阈值的告警时，将气体泄漏告警推送至变电站巡视系统，对于检测到气体泄漏但未达到告警阈值或调整姿态后检测到的气体泄漏未达到告警阈值时，在巡检报告中提醒运维人员复核结果。
具体地，所述的SF6气体泄漏检测告警占比阈值通常为80％，可根据天气情况进行自适应调整，例如，当天气状况为无风时，阈值可设置为90％；当天气状况为有风时，阈值可设置为70％。由于SF6气体形态容易受到环境因素的影响，因此可根据变电站巡视系统微气象站的风速对告警占比阈值进行自动调整。
具体地，所述的调用固定机位的红外热成像云台和机器人运动模块并对姿态的微调如图7(a)所示，图7(a)所示是固定机位的红外热成像云台姿态微调，通过巡视系统交互接口调用固定机位的红外热成像云台运动模块，实现观测角度的调整。由于现场采集的红外热成像视频图像的温度变化不完全是由于SF6气体泄漏造成的，由于固定机位的红外热成像云台的角度不合适，会造成SF6气体泄漏的误检，通过姿态的微调，可以有效避免逆光、反光造成的误检，通过姿态的调整，将检测到气体泄漏的区域的调整至画面中心部分，如图7(c)所示。
具体地，图7(b)所示是机器人姿态微调，通过巡视系统交互接口调用机器人运动模块，实现观测角度的调整。由于变电站巡检机器人定位精度一般为cm级，对于2-5m外的观测目标会有较大偏移，因此通过姿态的调整，将检测到气体泄漏的区域的调整至画面中心部分，如图7(c)所示。
本发明将有效利用提升红外检测在气体绝缘设备缺陷检测中的作用。首先，红外热成像检测主要用于变电设备热缺陷的带电检测和在线监测中，电力设备运维人员通过手持红外检漏仪、激光检漏仪等，可发现气体绝缘设备SF6气体泄漏缺陷并进行及时处理，随着新型电力系统的加快推进，越来越多无人运维的变电站采用气体绝缘设备，目前气体绝缘设备因自身绝缘故障引发的事故占我国电网总停电30％以上，提升气体绝缘设备气体泄漏缺陷检出能力是保证气体绝缘设备本质安全的重要手段；然后，由于气体泄漏发生位置随机，人工气体泄漏检测工作量大；另外，SF6密度表计随着气温变化和负载变化明显，且无法有效判断气体泄漏位置，无法有效检测气体绝缘设备气体泄漏位置；最后，目前采用的红外+机器人的变电站巡检方式，主要采用图像识别技术，对于固定的、位置变化小的缺陷可有效识别，但对于形状不固定的气体很难通过单张红外图像进行识别。
本发明高精度、高效率地实现了气体绝缘设备SF6气体泄漏主动检测；通过将SF6气体泄漏算法部署在红外视频图像SF6气体泄漏分析模块中，通过高帧率的红外视频判断气体绝缘设备是否存在SF6气体泄漏，通过红外采集装置姿态微调避免SF6气体泄漏的误判，提高了变电站运维数字化和智能化水平，增加了状态感知和缺陷预警的可靠性，减少了站内运维人员工作压力，提升了变电站气体绝缘设备本质安全。相比于传统的SF6气体检漏方式，该方法提升了气体泄漏检出效率，减少了气体泄漏检测的误报率，能以较低的成本实现整站气体绝缘设备气体泄漏例行巡视的覆盖和智能识别，在保障新型电力系统气体绝缘设备可靠性运行上发挥重要作用。
本发明成果在配备气体绝缘设备的变电站进行部署，通过在红外云台和机器人上加装红外视频编解码，1套价格1万元；在变电站智能分析主机加装红外视频气体泄漏分析模块，1套价格10万元，每个变电站前端编解码模块数量平均在50个/座，在至少1万座110kV及以上变电站进行应用，市场空间超过60亿元。提升变电站在线监测效率和效果，加快实现变电站无人化和智能化改造。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (24)

1.一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；
根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频，通过固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机在固定点位拍摄；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至+150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对红外视频编码后进行传输，在提取所述红外视频单帧画面的温度场前，对编码后的红外视频进行解码。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灰度场包括14位灰度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
11.一种基于红外视频识别SF6气体泄漏的系统，其特征在于，所述系统包括：
红外热成像相机模块，用于确定变电站气体绝缘设备的气体易泄漏点位，并针对所述气体易泄漏点位拍摄红外视频；
分析模块，用于提取所述红外视频单帧画面的温度场，并将所述温度场转换为灰度场，并对单帧画面中邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的灰度变化；根据所述灰度变化，识别变电站气体绝缘设备是否发生SF6气体泄漏。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述红外热成像相机模块确定的气体易泄漏点位，包括如下中的至少一种：变电站气体绝缘设备的伸缩节、检测口、焊缝、充气嘴、法兰连接面、压力表连接管和密封底座。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述红外热成像相机模块，包括：固定机位的红外热成像云台或搭载在巡检机器人上的红外热成像相机；
所述红外热成像云台用于在相对于变电站气体绝缘设备的高处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频；
所述红外热成像相机用于在相对于变电站气体绝缘设备的低处，对气体易泄漏点位拍摄红外视频。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述红外热成像云台或红外热成像相机的红外拍摄温范围为-20℃至+150℃，红外光谱波长拍摄范围为0.7～14μm。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述红外视频的帧率不低于9fps，分辨率不低于30万像素。
16.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：红外热成像视频编码模块，用于对红外视频编码。
17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述红外热成像相机模块与红外热成像视频编码模块放置于同一个一体化外壳内。
18.根据权利要求11所述的系统其特征在于，所述系统还包括：红外热成像视频解码模块，用于对编码后的红外视频进行解码，解码后将所述红外视频传输至分析模块。
19.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分析模块提取所述红外视频单帧画面的温度场，包括：对红外视频单帧画面中每个像素进行转换，以获取每个像素的温度值，基于所述温度值构建单幅红外视频画面的温度场。
20.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述灰度场包括14位灰度。
21.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：巡视系统交互接口模块，用于识别变电站气体绝缘设备发生SF6气体泄漏后，对单帧画面中全部邻近帧温度场对应的灰度场进行特征匹配，比较灰度场中除变电站气体绝缘设备外的全视频灰度变化，根据所述全视频灰度变化，确定SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比超出预设阈值，则调整拍摄姿态，再次获取SF6气体泄漏检测告警占比，若所述气体泄漏检测告警占比再次超出预设阈值，则进行报警，否则进行复核。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述调整拍摄姿态为对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
23.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述巡视系统交互接口模块还用于控制对红外热成像云台或红外热成像相机的姿态进行微调。
24.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述分析模块、红外热成像视频解码模块和巡视系统交互接口模块，放置于同一个一体化外壳内。
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