CN207487827U - 基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力变压器检测技术领域，特别涉及一种基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统。由图像采集单元与电气设备连接，图像采集单元与预处理单元连接，预处理单元分别与温度提取单元和图像传输单元连接，温度提取单元与微处理器连接，微处理器与状态显示单元连接，信号转换单元与微处理器连接，信号转换单元与图像采集单元连接，操作面板与微处理器相连接，图像传输单元与移动终端连接，微处理器与通讯单元连接，通讯单元与移动终端连接，复位单元与微处理器连接。本实用新型具有操作简单、运维工作量小、图像采集速度快、处理精度高、响应速度快、数据传输安全可靠等优点，为电力变压器图像采集、处理和传输技术的发展奠定基础。
Description
技术领域
本实用新型属于电力变压器检测技术领域，特别涉及一种基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统。
背景技术
电力变压器是电网与子网络衔接的重要电压转换设备，其可靠性和安全性直接关系到电网安全和子网络的稳定运行。电力变压器的日常维护已经从“故障检修”发展到“状态检修”阶段，但现有状态检修技术对于变压器运行参数监测不够全面，图像处理精度低，监测结果主要发送到监控中心，维护人员离开监控主机后不能实时了解电力变压器的运行情况，在变电站异常情况下不能及时采取措施，杜绝安全隐患。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统。其目的是为了提供一种利用红外热成像技术采集电力变压器热图，并经过处理分析，将结果发送到移动终端，维护人员通过专用手机就可以实时了解电力变压器运行情况的一种热图采集与通讯方法。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统，是由电气设备、图像采集单元、预处理单元、温度提取单元、微处理器、状态显示单元依次连接；预处理单元还与图像传输单元相连接，图像传输单元与移动终端相连接；微处理器与信号转换单元、图像采集单元依次连接；操作面板与微处理器相连接；复位单元也与微处理器相连接；微处理器还与通讯单元、移动终端依次连接。
所述图像采集单元的采集端与电气设备的测量部位相连接，图像采集单元的信号输出端与预处理单元的信号输入端相连接，预处理单元的信号输出端分别与温度提取单元和图像传输单元的信号输入端相连接，温度提取单元的信号输出端与微处理器的信号输入端相连接，微处理器的信号输出端与状态显示单元的信号输入端相连接，信号转换单元的信号输入端与微处理器的信号输出端相连接，信号转换单元的信号输出端与图像采集单元的控制端相连接，操作面板的信号输出端与微处理器的信号输入端相连接，图像传输单元的信号输出端经过无线网络与移动终端的信号输入端相连接，微处理器的通讯信号输出端与通讯单元的数据输入端相连接，通讯单元的信号输出端经过无线网络与移动终端的信号输入端相连接，复位单元的信号输出端与微处理器的复位信号输入端相连接。
所述巡检机器人首先建立红外图像检测标准，获取电气设备的红外热图后，根据检测标准巡检热图中每个点的温度，这个过程需要通过预处理单元和温度提取单元进行图像预处理和温度提取操作；微处理器采集电气设备温度之后调用历史数据、检修规范和环境信息，通过横向、纵向温差判断确定电气设备的运行状态，同时移动终端实时接收微处理器和预处理单元的数据；在电气设备异常进行报警，同时将报警信号发送到移动终端和调度中心；如电气设备运行正常，通过信号转换单元控制图像采集单元采集下一幅图像；在系统运行异常情况下，通过复位单元进行复位，程序重新运行。
所述红外图像检测标准是指红外图像时空分析法，即对采集时刻的红外图像在时间和空间两个角度进行对比，确定电力变压器监测点温度是否发生异常；所述时间是同一点温度与该点温度的历史数据进行比较，所述空间是同一时刻与同类设备同样工况情况下的温度数据进行比较。
所述图像预处理，其过程依靠图像的照度-反射率模型作为频域处理的基础，采用将频率过滤和灰度变换相结合的同态滤波技术，利用压缩图片的亮度范围和增强对比度来改善图片的质量，通过消除不均匀照度来影响增强图像的细节；图像f（x，y）用照度分量i（x，y）和反射分量r（x，y）的乘积来表示：
f(x,y)=i(x,y)r(x,y) (1)；
式（1）中：其中，x,y是图像横纵坐标点，图像照度分量i(x,y)代表环境光，图像反射分量r(x,y)代表物体的反射性质。
所述同态滤波是一种在频域中同时将图像亮度范围进行压缩和将图像对比度进行增强的方法，是基于图像成像模型进行的；同态滤波技术原理是根据照度分量和反射分量合成得到图像灰度；在空间上，照度分量有缓慢的变化性质，反射分量随图像细节有较快的变化；照度分量频谱一般为空间低频区域，反射分量频谱为空间高频区域；其中f（x，y）为原始图像；g（x，y）为处理后图像；In为对数运算；FFT为傅里叶变换；H(u，v)为滤波器传递函数；FFT-1为傅里叶逆变换；exp为指数运算。
本实用新型的优点及有益效果是：
本实用新型利用红外热成像技术采集电力变压器热图，经过图像预处理后得到高清晰度的电力变压器运行图像，对图像进行温度提取，调用数据库进行分析，将预处理的图像和分析结果发送到移动终端，维护人员通过专用手机就可以实时了解电力变压器运行情况。该技术具有操作简单、运维工作量小、图像采集速度快、处理精度高、响应速度快、数据传输安全可靠等优点，为电力变压器图像采集、处理和传输技术的发展奠定基础。
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细的说明，但不受本实施例所限。
附图说明
图1基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统结构简图；
图2同态滤波处理流程图。
图中：电气设备1，图像采集单元2，预处理单元3，温度提取单元4，微处理器5，状态显示单元6，信号转换单元7，操作面板8，图像转换单元9，移动终端10，通讯单元11，复位单元12。
具体实施方式
本实用新型是一种基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统。如图1所示，图1是本实用新型基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统结构简。该系统包括电气设备1、图像采集单元2、预处理单元3、温度提取单元4、微处理器5、状态显示单元6、信号转换单元7、操作面板8、图像转换单元9、移动终端10、通讯单元11、复位单元12。是由电气设备1、图像采集单元2、预处理单元3、温度提取单元4、微处理器5、状态显示单元6依次连接；预处理单元3还与图像传输单元9相连接，图像传输单元9与移动终端10相连接；微处理器5与信号转换单元7、图像采集单元2依次连接；操作面板8与微处理器5相连接；复位单元12也与微处理器5相连接；微处理器5还与通讯单元11、移动终端10依次连接。
其中图像采集单元2的采集端与电气设备1的测量部位相连接，图像采集单元2的信号输出端与预处理单元3的信号输入端相连接，预处理单元3的信号输出端分别与温度提取单元4和图像传输单元9的信号输入端相连接，温度提取单元4的信号输出端与微处理器5的信号输入端相连接，微处理器5的信号输出端与状态显示单元6的信号输入端相连接，信号转换单元7的信号输入端与微处理器5的信号输出端相连接，信号转换单元7的信号输出端与图像采集单元2的控制端相连接，操作面板8的信号输出端与微处理器5的信号输入端相连接，图像传输单元9的信号输出端经过无线网络与移动终端10的信号输入端相连接，微处理器5的通讯信号输出端与通讯单元11的数据输入端相连接，通讯单元11的信号输出端经过无线网络与移动终端10的信号输入端相连接，复位单元12的信号输出端与微处理器5的复位信号输入端相连接。
巡检机器人首先建立红外图像检测标准（红外图像时空分析法，即对采集时刻的红外图像在时间（同一点温度与该点温度的历史数据进行比较）和空间（同一时刻与同类设备同样工况情况下的温度数据进行比较）两个角度进行对比，确定电力变压器监测点温度是否发生异常），获取电气设备1的红外热图后，根据检测标准巡检热图中每个点的温度，这个过程需要通过预处理单元3和温度提取单元4进行图像预处理和温度提取操作。微处理器5采集电气设备1温度之后调用历史数据、检修规范和环境信息，通过横向、纵向温差判断确定电气设备1的运行状态，同时移动终端10实时接收微处理器5和预处理单元3的数据。在电气设备1异常进行报警，同时将报警信号发送到移动终端10和调度中心。如电气设备运行正常，通过信号转换单元7控制图像采集单元2采集下一幅图像。在系统运行异常情况下，通过复位单元12进行复位，程序重新运行。
在图像预处理过程依靠图像的照度-反射率模型作为频域处理的基础，采用将频率过滤和灰度变换相结合的同态滤波技术，利用压缩图片的亮度范围和增强对比度来改善图片的质量，通过消除不均匀照度来影响增强图像的细节。图像f（x，y）用照度分量i（x，y）和反射分量r（x，y）的乘积来表示：
f(x,y)=i(x,y)r(x,y) (1)；
式（1）中：其中，x,y是图像横纵坐标点，图像照度分量i(x,y)代表环境光，图像反射分量r(x,y)代表物体的反射性质。
如图2所示，图2同态滤波处理流程图。同态滤波是一种在频域中同时将图像亮度范围进行压缩和将图像对比度进行增强的方法，是基于图像成像模型进行的。同态滤波技术原理是根据照度分量和反射分量合成得到图像灰度。在空间上，照度分量有缓慢的变化性质，反射分量随图像细节有较快的变化。照度分量频谱一般为空间低频区域，反射分量频谱为空间高频区域。图2中：f（x，y）为原始图像；g（x，y）为处理后图像；In为对数运算；FFT为傅里叶变换；H(u，v)为滤波器传递函数；FFT-1为傅里叶逆变换；exp为指数运算。
Claims (2)
1.基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统，其特征是：由电气设备（1）、图像采集单元（2）、预处理单元（3）、温度提取单元（4）、微处理器（5）、状态显示单元（6）依次连接；预处理单元（3）还与图像传输单元（9）相连接，图像传输单元（9）与移动终端（10）相连接；微处理器（5）与信号转换单元（7）、图像采集单元（2）依次连接；操作面板（8）与微处理器（5）相连接；复位单元（12）也与微处理器（5）相连接；微处理器(5）还与通讯单元（11）、移动终端（10）依次连接。
2.根据权利要求1所述的基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统，其特征是：所述图像采集单元（2）的采集端与电气设备（1）的测量部位相连接，图像采集单元（2）的信号输出端与预处理单元（3）的信号输入端相连接，预处理单元（3）的信号输出端分别与温度提取单元（4）和图像传输单元（9）的信号输入端相连接，温度提取单元（4）的信号输出端与微处理器（5）的信号输入端相连接，微处理器（5）的信号输出端与状态显示单元（6）的信号输入端相连接，信号转换单元（7）的信号输入端与微处理器（5）的信号输出端相连接，信号转换单元（7）的信号输出端与图像采集单元（2）的控制端相连接，操作面板（8）的信号输出端与微处理器（5）的信号输入端相连接，图像传输单元（9）的信号输出端经过无线网络与移动终端（10）的信号输入端相连接，微处理器(5）的通讯信号输出端与通讯单元（11）的数据输入端相连接，通讯单元（11）的信号输出端经过无线网络与移动终端（10）的信号输入端相连接，复位单元（12）的信号输出端与微处理器（5）的复位信号输入端相连接。
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| CN107817052A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-03-20 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 基于红外成像电力变压器巡检机器人热图采集与通讯系统 |
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2017
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