TW201317588A - 礙子狀態監測方法及其系統 - Google Patents

Abstract

一種礙子狀態監測方法，係包含：一礙子影像擷取程序，係由一取像單元取得具有礙子之數個連續影像，再由一處理單元從該數個連續影像中取得其中一個作為一待處理影像，再取得該待處理影像之像素的灰階值作為一待偵測影像；及一礙子狀態偵測程序，係由該處理單元依據該待偵測影像與一樣板影像之像素差值計算一放電狀態特徵值，再依據該放電狀態特徵值與一漏電流值之關係換算一漏電流值，再將該漏電流值區分為數個漏電流等級並輸出至一輸出單元。

Description

礙子狀態監測方法及其系統

本發明係關於一種礙子狀態監測方法及其系統，尤其是一種監視礙子是否產生表面放電現象，進一步估測礙子之漏電流狀態的方法及其系統。

每年十月上旬到隔年四月下旬之間，東北季風吹向台灣，空氣中夾帶著鹽分、煙霧、灰塵及廢氣等鹽塵粒子，鹽塵粒子一旦堆積於輸配電線之礙子(Insulators)表面，則依礙子表面的鹽塵粒子污損程度不同，在環境相對濕度(例如：水露或霧氣等)的混合作用下，會產生相當程度的漏電流(Current of Leakage)。再者，由於鹽分會增加礙子之導電性(即破壞絕緣效果)，且酸性物質(例如：酸雨等)會腐蝕礙子之表面塗料，而破壞礙子本身的絕緣效果。

其中，因為漏電流增加及礙子絕緣效果變差的影響，將會產生表面放電、電暈放電或火花(Spark)放電等現象，其中，若漏電流越大，則產生火花的量越多。倘若無法及時監測礙子狀態，當鹽塵髒污情形嚴重時，即可能發生閃絡接地跳脫事故，而造成停電、系統供電不穩定、電壓不足或電力損失等影響供電品質的情況。因此，電力公司需針對礙子狀態進行即時監測，以避免發生閃絡接地跳脫事故。

習知礙子狀態監測方法係以人工目測礙子是否出現火花，若監測人員看到礙子附近有火花跳動，再通知相關人員進行活線礙掃等維護作業，將礙子上的鹽塵粒子去除。惟，礙子產生火花的時間並不固定，使得監測時間難以掌握，目前僅能由電力公司不定時派員進行監測，或於民眾發現火花時通報電力公司，使得礙子狀態無法即時被掌握。況且，即使監測人員已目測到礙子產生火花，也可能因監測人員經驗不同或監測距離不同而造成人為監測誤差。再者，由於監測人員不易於日間看到火花，因此，監測人員僅能於夜間監測礙子是否產生火花，而使監測時間受限。另，由於輸配電線之電塔分佈廣泛，有些位於偏僻郊外、高山或濱海地區，使得監測人員不易到達電塔所在位置，因此，受限於電塔所在位置，不易對偏遠位置之礙子進行監測。因此，習知礙子狀態監測方法大致有受限於監測時間、地點、無法即時監測礙子狀態及容易造成人為監測誤差等問題。

為解決上述鹽塵堆積所產生的問題，遂有業者發展出可以預防鹽塵堆積之礙子，如中華民國公告第M361086號「防鹽塵礙子」及第534520號「防鹽塵礙子套」等專利案，並藉此形成一種習知預防鹽塵堆積於礙子之方法，利用一軟性盤體或一礙子套裝設於礙子之一端，使鹽塵粒子堆積於該軟性盤體或該礙子套，再由風吹、雨打或震動等自然現象，將該軟性盤體或該礙子套所堆積的鹽塵粒子物去除。惟，上述習知預防鹽塵堆積於礙子之方法僅能減少鹽塵粒子堆積於礙子，而延後礙子產生火花的時間點，並無法完全避免因鹽塵堆積而肇生的閃絡接地跳脫事故，因此，即使採用上述習知預防鹽塵堆積於礙子之方法，仍需藉由上述習知礙子狀態監測方法，以人工目測礙子是否出現火花，故依然存在上述受限於監測時間、地點、無法即時監測礙子狀態及容易造成人為監測誤差等問題。

綜上所述，有必要提供一種礙子狀態監測方法及系統，可以不受限於監測地點，且可以即時監測礙子狀態，亦不會產生人為監測誤差。

本發明的目的乃改良上述之缺點，以提供一種礙子狀態監測方法，藉由影像擷取設備近距離擷取礙子之影像，而達到不受限於監測地點之目的者。

本發明之次一目的係提供一種礙子狀態監測方法，對於礙子表面放電現象進行不間斷的即時影像分析，而達到即時監測礙子狀態之目的者。

本發明之另一目的係提供一種礙子狀態監測方法，由數位影像處理技術將礙子表面放電現象數值化，並記錄其放電程度、放電影像及放電頻率，而達到不會造成人為監測誤差之目的者。

一種礙子狀態監測方法，係包含：一礙子影像擷取程序，係由一取像單元取得具有礙子之數個連續影像，再由一處理單元從該數個連續影像中取得其中一個作為一待處理影像，再取得該待處理影像之像素的灰階值作為一待偵測影像；及一礙子狀態偵測程序，係由該處理單元依據該待偵測影像與一樣板影像之像素差值計算一放電狀態特徵值，再依據該放電狀態特徵值與一漏電流值之關係換算一漏電流值，再將該漏電流值區分為數個漏電流等級並輸出至一輸出單元。

本發明之礙子狀態監測方法，另包含一警示程序，係由該處理單元判斷該漏電流值是否大於一警示閥值，若判斷為是，則該處理單元發出訊號至該輸出單元，使該輸出單元產生至少一警示訊息。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該警示訊息包含一警示畫面、一警示聲音及一警示簡訊。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該礙子影像擷取程序係包含：一影像選取步驟，係由該取像單元取得該數個連續影像並傳送至該處理單元，該處理單元由該數個連續影像中取第n張作為該待處理影像；及一格式轉換步驟，係由該處理單元將該待處理影像之格式設定為該待偵測影像之格式，其中，該待偵測影像之格式為YCbCr格式。

本發明之礙子狀態監測方法，其中礙子影像擷取程序另包含一區域設定步驟，係由該處理單元設定該待偵測影像之礙子所在區域為一感興趣區域。

本發明之礙子狀態監測方法，其中礙子影像擷取程序另包含一區域設定步驟，係由該處理單元設定該待處理影像之礙子所在區域為一感興趣區域。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該礙子狀態偵測程序係包含：一差值計算步驟，係由該處理單元依據該待偵測影像及該樣板影像產生一差值影像，並依據該差值影像之灰階值及一誤差閥值產生該差值影像之二元值；及一狀態估測步驟，係由該處理單元依據該待偵測影像及該差值影像之二元值計算一放電狀態特徵值，並判斷該放電狀態特徵值是否等於零，若判斷為是，則將該樣板影像更新為該待偵測影像，若判斷為否，則以該放電狀態特徵值表示該礙子之表面放電狀態，再依據該放電狀態特徵值與該漏電流值之關係換算該漏電流值。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該差值影像之灰階值的計算方式如下式所示：

Y4 _i,j =Y2 _i,j -Y3 _j,j ，

其中，Y4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之灰階值，Y2_i,j為該待偵測影像之第i行第j列像素之灰階值，Y3_i,j為該樣板影像之第i行第j列像素之灰階值。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該差值影像之二元值的計算方式如下式所示：

其中，B4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之二元值，Y4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之灰階值，T為該誤差閥值。

本發明之礙子狀態監測方法，其中該放電狀態特徵值之計算方式如下所示：

其中，C為該放電狀態特徵值，m及n分別為上述各影像之長度及寬度值，Y5_i,j為Y2_i,j與B4_i,j進行元素相乘運算之結果，Y2_i,j為該待偵測影像之第i行第j列像素之灰階值，B4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之二元值。

一種礙子狀態監測系統，係包含：一取像單元，係設置於一電塔，以取得具有一礙子之影像；一處理單元，係耦接該取像單元，以由具有該礙子之影像分析該礙子之表面放電及漏電流狀態；及一輸出單元，係耦接該處理單元，以輸出分析結果或警示訊息。

本發明之礙子狀態監測系統，另包含一輸入單元耦接該處理單元，以輸入資料至該處理單元。

本發明之礙子狀態監測系統，其中，該輸出單元包含一顯示器、一發聲器及一無線通訊收發器。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明全文所述之「礙子」(Insulators)，係指隔離輸配電線的絕緣體，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「耦接」(Coupling)，大致可包含實體線路連結或無線連結等方式，其詳細連結方式係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「控制命令」，係指使用者所發出之命令，用以選擇該監測程式所進行之程序，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「警示訊息」，係指處理單元傳送訊號至輸出單元，使輸出單元產生警示畫面、警示聲音及/或警示簡訊(即無線通訊收發器之數據資料)等，用以警示礙子之狀態異常，例如：礙子產生大量火花或漏電流等，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「YCbCr格式」，係指影像格式係由Y值、Cb值及Cr值分別代表影像像素之灰階值、藍色濃度偏移量成份值及紅色濃度偏移量成份值，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「RGB格式」，係指影像格式係由R值、G值及B值分別代表影像像素之紅色濃度值、綠色濃度值及藍色濃度值，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「動態樣本對照法」，係指影像處理技術中，依變動的常態影像(樣本)與待偵測影像之差異比較，得出變動像素位置之方法，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「特徵閥值」，係指由監測人員依據經驗所設定之放電狀態特徵值，使得處理單元依據放電狀態特徵值判斷礙子是否出現火花時，避免產生誤判礙子出現火花的情形，例如：因為該取像單元1晃動等，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明全文所述之「警示閥值」，係指由監測人員依據經驗所設定之電流值，使得處理單元依據礙子之漏電流值判斷是否發出警訊時，可以在漏電流值大於警示閥值時，發出警示畫面、警示聲音及/或警示簡訊，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，其係本發明之礙子狀態監測方法較佳實施例的系統示意圖，其係包含一取像單元1、一處理單元2、一輸入單元3及一輸出單元4，該取像單元1係設置於一輸配電系統之電塔T，用以取得具有至少一礙子I之影像；該處理單元2耦接該取像單元1，用以儲存監控程式，並由具有該礙子I之影像分析該礙子I之表面放電(即是否出現火花)及漏電流狀態；該輸入單元3耦接該處理單元2用以輸入資料至該處理單元2，供監測人員設定該處理單元2之分析資料及控制命令；該輸出單元4耦接該處理單元2，用以輸出分析結果或警示訊息等。在此實施例中，該取像單元1係由影像擷取裝置構成，例如：攝影機等，用以近距離取得該礙子I之數個連續影像，該連續影像較佳係於畫面中將單一礙子I以最大面積呈現，以利該處理單元2可以正確分析該礙子I之表面放電現象(即火花)；再者，該連續影像較佳先由該取像單元1依據影像編解碼標準(例如：H.264等)進行壓縮，以減少該連續影像之資料量，之後，再由該取像單元1將該連續影像輸出至該處理單元2。該處理單元2係由具有數值運算及資料儲存功能之裝置構成，例如：電腦(Computer)等，該處理單元2係儲存一監測程式，用以分析該連續影像之礙子狀態，例如：表面放電狀態(即火花出現量)及漏電流值等，並輸出一分析結果及/或一警示訊息至該輸出單元4。該輸入單元3係由具有資料輸入功能之裝置構成，例如：資料輸入埠、鍵盤或觸控螢幕等，讓監測人員可以輸入資料或控制命令至該處理單元2，供該監測程式進行影像分析。該輸出單元4係包含具有顯示功能之裝置，例如：一顯示器(Monitor)，用以輸出該分析結果，該輸出單元4較佳包含具有發聲功能及無線通訊功能之裝置，例如：一發聲器(Speaker)及一無線通訊收發器(Wireless Communication Tranciver)等，用以輸出分析結果、警示畫面，警示聲音及/或警示簡訊。其中，該無線通訊收發器係如GSM、GPRS或3G行動電話(Mobile Phone)等具有無線通訊功能之裝置。

請參照第2圖所示，其係本發明之礙子狀態監測方法較佳實施例的流程圖，該礙子狀態監測方法之程序係包含一礙子影像擷取程序S1及一礙子狀態偵測程序S2。該礙子影像擷取程序S1係由該取像單元1取得具有礙子之數個連續影像F0，再由該處理單元2從該數個連續影像F0中取得其中一個作為一待處理影像F1，再取得該待處理影像F1之像素的灰階值作為一待偵測影像F2。其中，該礙子影像擷取程序S1係包含一影像選取步驟S11及一格式轉換步驟S12。

請參照第2及3圖所示，該影像選取步驟S11係由該取像單元1取得該數個連續影像F0(即動態影像)並傳送至該處理單元2，該處理單元2由該數個連續影像F0中選取其中一個(例如：第n張)作為該待處理影像F1。詳言之，該處理單元2先判斷該連續影像F0是否已經過影像壓縮，而進行對應之影像解壓縮作業，之後，再將動態影像轉為靜態影像，由該連續影像F0中選取其中一個連續影像F0作為該待處理影像F1，以便進行後續單一影像之畫面內容分析。為方便後續說明，係以第n張表示目前正在進行分析的影像，第n-1張表示第n張的上一張影像，第n+1張表示第n張的下一張影像。該待處理影像F1較佳選為該數個連續影像F0之第1張影像，且該待處理影像F1較佳先經過低通濾波運算(Low Pass Filtering，LPF)，例如：高斯濾波(Gaussian Filtering)等，將該待處理影像F1之高頻雜訊濾除，避免影像雜訊影響後續影像處理之效果。

該格式轉換步驟S12係由該處理單元2將該待處理影像F1之格式設定為該待偵測影像F2之格式，其中，該待偵測影像F2之格式為YCbCr格式。舉例而言，若該待處理影像F1之格式為RGB格式，則需將該待處理影像F1的像素(Pixels)由RGB格式轉換為YCbCr格式，各像素之計算方式如下式(1)所示：

其中，R、G及B分別為RGB格式之紅(Red)、綠(Green)及藍色(Blue)分量數值；Y值為像素之灰階值(Luminance)，Cb及Cr分別為藍色及紅色濃度偏移量成份值。

此外，該礙子狀態監測方法於進行該格式轉換步驟S12之後，還可以進行一區域設定步驟S13，設定該待偵測影像F2之礙子I所在區域為一感興趣區域(Region of Interest，ROI)R(如第3圖所示)，使得後續處理程序可以僅需針對該感興趣區域R內的像素點進行分析，可大幅減少需要分析的像素點，進一步減少資料運算量，也可避免錯誤判斷。詳言之，該感興趣區域R可以由該處理單元2之監測程式設定，利用數位影像處理之邊緣偵測技術取得該礙子I之所在區域，再由該礙子I之所在區域往外擴張數個像素作為該感興趣區域。或者，由監測人員依據該待偵測影像F2之礙子I所在區域，利用該輸入單元3輸入數個座標點至該處理單元2，用以定義該感興趣區域R，例如：輸入三個座標點P1、P2及P3(如第3圖所示)，分別作為該感興趣區域R之左上角、左下角及右下角座標，惟不以此為限。其中，該區域設定步驟S13也可以在該格式轉換步驟S12之前進行，由監測人員透過該輸入單元3設定該待處理影像F1之礙子I所在區域為該感興趣區域，使得後續處理程序僅需針對該感興趣區域R內的像素點進行運算。

請再參照第2及3圖所示，該礙子狀態偵測程序S2係由該處理單元2依據該待偵測影像F2與一樣板影像F3之像素差值計算一放電狀態特徵值，再依據該放電狀態特徵值與一漏電流值之關係換算一漏電流值，再將該漏電流值區分為數個漏電流等級並輸出至一輸出單元。其中，該礙子狀態偵測程序S2包含一差值計算步驟S21及一狀態估測步驟S22。

請再參照第2圖所示，該差值計算步驟S21係由該處理單元2依據該待偵測影像F2及該樣板影像F3產生一差值影像F4，並依據該差值影像F4之灰階值及一誤差閥值產生該差值影像F4之二元值。之後，再進行該狀態估測步驟S22。在本實施例中，係採用動態樣本對照法，以上一張待偵測影像F2’(即第n-1張待偵測影像)作為該樣板影像F3進行說明，惟不以此為限；該待偵測影像F2及該樣板影像F3進行差值計算，例如：誤差平方或絕對誤差計算，而取得該差值影像F4，該差值影像F4較佳僅以該待偵測影像F2及該樣板影像F3之感興趣區域R的各像素計算，以減少計算量，在此實施例中，係以絕對誤差作為實施態樣，顯示該樣板影像F3及該待偵測影像F2間的像素差異位置與像素差異程度，如下式(2)所示：

Y4 _{i , j} =Y2 _{i , j} -Y3 _{i , j} 　(2)

其中，Y4_i,j為該差值影像F4之第i行第j列像素之灰階值，Y2_i,j為該待偵測影像F2之第i行第j列像素之灰階值，Y3_i,j為該樣板影像F3之第i行第j列像素之灰階值，i=1至m，j=1至n，m及n分別為上述各影像之長度及寬度值。

請參閱第4a及4b圖所示，其中，由於該取像單元1係固定朝向該礙子I進行連續取像，且該樣板影像F3與該待偵測影像F2為連續取得之影像，若連續取得之影像的畫面內容皆未產生火花，則該差值影像F4之像素的灰階值應僅有微小數值(即誤差，圖未繪示)，例如：由連續取得之影像中之光影緩慢變化或是風吹動礙子所導致等，因此，較佳係由監測人員依經驗設定一誤差閥值(Error Threshold)，用以濾除該差值影像F4之像素的微小灰階值，而取得該差值影像F4之像素的二元值(如第4c圖所示)，以排除該樣板影像F3與該待偵測影像F2之間的微小差異，並顯示出差異程度大於該誤差閥值的像素位置，如下式(3)所示：

其中，B4_i,j為該差值影像F4之第i行第j列像素之二元值，Y4_i,j為該差值影像F4之第i行第j列像素之灰階值，T為該誤差閥值。

請參閱第5a及5b圖所示，其中，倘若該待偵測影像F2之礙子I出現火花，則該待偵測影像F2與該樣板影像F3之感興趣區域R的影像內容將有大幅度差異，則由上式(2)及(3)可取得該差值影像F4之像素的二元值(如第5c圖所示)，作為判斷該礙子I是否出現表面放電現象之火花的依據。舉例而言，若該差值影像F4之第i行第j列像素之灰階值Y4_i,j如下式(3a)所示，且該誤差閥值設為35(並不以此為限)，則該差值影像F4之第i行第j列像素之二元值B4_i,j如下式(3b)所示。

其中，由上式(3b)可知該差值影像F4之二元值B4i,j中，不為零的位置即為火花發生處。

該狀態估測步驟S22係由該處理單元2依據該待偵測影像F2及該差值影像F4之二元值計算該放電狀態特徵值，並判斷該放電狀態特徵值是否等於零，若判斷為「是」，則將該樣板影像F3更新為該待偵測影像F2；若判斷為「否」，則以該放電狀態特徵值表示該礙子I之表面放電狀態，再依據該放電狀態特徵值與該漏電流值之關係換算該漏電流值。詳言之，該處理單元2將該待偵測影像F2及該差值影像F4之二元值進行元素相乘(Hadamard product)運算，用以判斷該待偵測影像F2中的礙子I是否已產生火花，進一步將元素相乘運算之結果相加而產生該放電狀態特徵值，其中，若該放電狀態特徵值等於零，則該處理單元2判斷該礙子I尚未產生火花，並以該待偵測影像F2(即第n張待偵測影像)作為新的樣板影像F3”(即第n+1張樣板影像)，供該處理單元2下一次進行該差值計算步驟S21時，以該樣板影像F3”及新的待偵測影像F2(即第n+1張待偵測影像)產生該差值影像F4；反之，若該放電狀態特徵值大於零，則該處理單元2判斷該礙子I已產生表面放電現象之火花，將該待偵測影像F2及該放電狀態特徵值儲存於該處理單元2，並以該放電狀態特徵值表示火花的大小。舉例而言，若該待偵測影像F2之第i行第j列像素之灰階值Y2_i,j如下式(3c)所示，該差值影像F4之第i行第j列像素之二元值B4_i,j如下式(3d)所示，則相關運算過程如下式(3e)及(3f)所示：

其中，Y2_i,j為該待偵測影像F2之第i行第j列像素之灰階值，i=1至m，j=1至n；B4_i,j為該差值影像F4之第i行第j列像素之二元值，i=1至m，j=1至n；Y5_i,j為Y2_i,j與B4_i,j進行元素相乘運算之結果，i=1至m，j=1至n；C為該放電狀態特徵值，即為Y5_i,j之元素值相加之結果；m及n分別為上述各影像之長度及寬度值。

其中，經由實驗可得知該放電狀態特徵值與該礙子I之漏電流的關係曲線圖或對照表，並藉由該輸入單元3輸入該處理單元3並加以儲存，因此，該處理單元3可由該放電狀態特徵值計算該礙子I之漏電流，而且，該放電狀態特徵值及該礙子I之漏電流可以由該處理單元2輸出至該輸出單元4，供監測人員作為參考。

舉例而言，由上列表一可得知放電狀態特徵值與漏電流範圍值之對應關係，並加以區分為數個漏電流等級，以供相關人員作為參考資料。因此，若已知該放電狀態特徵值與該漏電流之對照表，以及該放電狀態特徵值與該漏電流的關係曲線圖，則該處理單元2可以由不同放電狀態特徵值範圍計算該範圍內之放電狀態特徵值所對應之漏電流，例如：採用內差法等計算方式，以相近兩點求得未定義之放電特徵之漏電流，惟不以此為限。在本實施例中，僅以內差法作為實施態樣說明如後，惟不以此為限。

請參閱第6圖所示，其係該放電狀態特徵值與該漏電流的關係曲線圖，其中，X軸表示放電狀態特徵值，Y軸表示漏電流值，一特徵值曲線C之一下限點A之座標(A_x,A_y)為(150000,100)，一上限點B之座標(B_x,B_y)為(200000,1000)，一內差點P之座標(P_x,P_y)的計算方式係如下式(4)至(7)所示：

(P _y -A _y )/(P _x -A _x )=(B _y -A _y )/(B _x -A _x )　(4)

P _y =(P _x -A _x )‧(B _y -A _y )/(B _x -A _x )+A _y 　(5)

P _y =(9‧P _x -1300000)/500　(6)

P _y =(9‧150926-1300000)/500=116.668　(7)

因此，若該放電狀態特徵值為150926，則可得P_y為116.668，亦即當該放電狀態特徵值為150926時，該漏電流值為116.668毫安培(mA)。

此外，本發明之礙子狀態監測方法還可以包含一警示程序S3，係由該處理單元判斷該漏電流值是否大於一警示閥值，若判斷為是，則該處理單元發出訊號至該輸出單元，使該輸出單元產生至少一警示訊息，例如：一警示畫面、一警示聲音及/或一警示簡訊等。舉例而言，如表二所示，該處理單元2係依據該礙子之漏電流而區分為數個等級，例如：A至F，並分別代表礙子之不同狀態，其中，該處理單元2可以依據不同漏電流等級，而發出不同警示畫面、警示聲音及/或警示簡訊至該輸出單元4，用以對監測人員提供警示作用。或者，該處理單元2判斷該漏電流值是否大於該警示閥值，例如：1安培(A)，若判斷為「是」，則發出警示畫面(如第7圖所示)、警示聲音及/或警示簡訊至該輸出單元4，用以對監測人員提供警示作用。

本發明之礙子狀態監測方法及系統於使用時，監測人員可以在該礙子I設置之前、中或後，將該取像單元1設置於該礙子I附近，以擷取該礙子I之影像，並藉由該處理單元2進行分析及發出警示訊息，因此，監測人員可以遠端監控該礙子I之表面放電及漏電流狀態，而不受限於該礙子I設置地點。因此，本發明之礙子狀態監測方法及系統具有可以同時監測位於不同地點之礙子I之功效，而且，相較於習知礙子狀態監測方法，具有降低人力成本之功效。

另，本發明之礙子狀態監測方法及系統於使用時，係由該取像單元1持續對該礙子I擷取影像，可以即時呈現該礙子I之表面放電現象，經由該處理單元2之分析其放電狀態特徵值，可以計算對應之漏電流，進一步依據漏電流值而發出警示訊息。因此，本發明之礙子狀態監測方法及系統可以即時監測礙子狀態並發出警訊，而達成避免該礙子I發生閃絡接地跳脫事故之功效。

又，本發明之礙子狀態監測方法及系統於使用時，係由該處理單元2採用低通濾波運算、格式轉換、設定感興趣區域及計算像素差值和等數位影像處理技術，計算該礙子I之表面放電現象的放電狀態特徵值，將該礙子I之表面放電現象數值化，並利用該放電狀態特徵值與漏電流值之相對關係，記錄該礙子I之放電程度、放電影像及放電頻率等，而不會造成人為監測誤差，可以供相關研究人員進行該礙子I狀態之相關研究。因此，本發明之礙子狀態監測方法及系統具有準確呈現該礙子I之表面放電現象及漏電流之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．取像單元

2．．．處理單元

3．．．輸入單元

4．．．輸出單元

F0．．．連續影像

F1．．．待處理影像

F2,F2’．．．待偵測影像

F3,F3”．．．樣板影像

F4．．．差值影像

I．．．礙子

A．．．下限點

B．．．上限點

C．．．特徵值曲線

P．．．內差點

P1至P3．．．座標點

R．．．感興趣區域

T．．．電塔

S1．．．礙子影像擷取程序

S11．．．影像選取步驟

S12．．．格式轉換步驟

S13．．．區域設定步驟

S2．．．礙子狀態偵測程序

S21．．．差值計算步驟

S22．．．狀態估測步驟

S3．．．警示程序

第1圖：本發明之礙子狀態監測方法較佳實施例的系統示意圖。

第2圖：本發明之礙子狀態監測方法較佳實施例的流程圖。

第3圖：本發明之礙子狀態監測方法較佳實施例的影像示意圖。

第4a圖：本發明之放電狀態特徵值小於特徵閥值時的待偵測影像示意圖。

第4b圖：本發明之放電狀態特徵值小於特徵閥值時的樣板影像示意圖。

第4c圖：本發明之放電狀態特徵值小於特徵閥值時的差值影像示意圖。

第5a圖：本發明之放電狀態特徵值大於特徵閥值時的待偵測影像示意圖。

第5b圖：本發明之放電狀態特徵值大於特徵閥值時的樣板影像示意圖。

第5c圖：本發明之放電狀態特徵值大於特徵閥值時的差值影像示意圖。

第6圖：本發明之該放電狀態特徵值與該漏電流的關係曲線圖。

第7圖：本發明之警示畫面示意圖。

S1．．．礙子影像擷取程序

S11．．．影像選取步驟

S12．．．格式轉換步驟

S13．．．區域設定步驟

S2．．．礙子狀態偵測程序

S21．．．差值計算步驟

S22．．．狀態估測步驟

S3．．．警示程序

Claims (13)

1. 一種礙子狀態監測方法，係包含：一礙子影像擷取程序，係由一取像單元取得具有礙子之數個連續影像，再由一處理單元從該數個連續影像中取得其中一個作為一待處理影像，再取得該待處理影像之像素的灰階值作為一待偵測影像；及一礙子狀態偵測程序，係由該處理單元依據該待偵測影像與一樣板影像之像素差值計算一放電狀態特徵值，再依據該放電狀態特徵值與一漏電流值之關係換算一漏電流值，再將該漏電流值區分為數個漏電流等級並輸出至一輸出單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之礙子狀態監測方法，另包含一警示程序，係由該處理單元判斷該漏電流值是否大於一警示閥值，若判斷為是，則該處理單元發出訊號至該輸出單元，使該輸出單元產生至少一警示訊息。
3. 如申請專利範圍第2項所述之礙子狀態監測方法，其中該警示訊息包含一警示畫面、一警示聲音及一警示簡訊。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之礙子狀態監測方法，其中該礙子影像擷取程序係包含：一影像選取步驟，係由該取像單元取得該數個連續影像並傳送至該處理單元，該處理單元由該數個連續影像中取第n張作為該待處理影像；及一格式轉換步驟，係由該處理單元將該待處理影像之格式設定為該待偵測影像之格式，其中，該待偵測影像之格式為YCbCr格式。
5. 如申請專利範圍第4項所述之礙子狀態監測方法，其中礙子影像擷取程序另包含一區域設定步驟，係由該處理單元設定該待偵測影像之礙子所在區域為一感興趣區域。
6. 如申請專利範圍第4項所述之礙子狀態監測方法，其中礙子影像擷取程序另包含一區域設定步驟，係由該處理單元設定該待處理影像之礙子所在區域為一感興趣區域。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之礙子狀態監測方法，其中該礙子狀態偵測程序係包含：一差值計算步驟，係由該處理單元依據該待偵測影像及該樣板影像產生一差值影像，並依據該差值影像之灰階值及一誤差閥值產生該差值影像之二元值；及一狀態估測步驟，係由該處理單元依據該待偵測影像及該差值影像之二元值計算一放電狀態特徵值，並判斷該放電狀態特徵值是否等於零，若判斷為是，則將該樣板影像更新為該待偵測影像，若判斷為否，則以該放電狀態特徵值表示該礙子之表面放電狀態，再依據該放電狀態特徵值與該漏電流值之關係換算該漏電流值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之礙子狀態監測方法，其中該差值影像之灰階值的計算方式如下式所示：Y4 _{i , j} =Y2 _{i , j} -Y3 _{i , j} ，其中，Y4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之灰階值，Y2_i,j為該待偵測影像之第i行第j列像素之灰階值，Y3_i,j為該樣板影像之第i行第j列像素之灰階值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之礙子狀態監測方法，其中該差值影像之二元值的計算方式如下式所示： 其中，B4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之二元值，Y4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之灰階值，T為該誤差閥值。
10. 如申請專利範圍第7項所述之礙子狀態監測方法，其中該放電狀態特徵值之計算方式如下所示： 其中，C為該放電狀態特徵值，m及n分別為上述各影像之長度及寬度值，Y5_i,j為Y2_i,j與B4_i,j進行元素相乘運算之結果，Y2_i,j為該待偵測影像之第i行第j列像素之灰階值，B4_i,j為該差值影像之第i行第j列像素之二元值。
11. 一種礙子狀態監測系統，係包含：一取像單元，係設置於一電塔，以取得具有一礙子之影像；一處理單元，係耦接該取像單元，以由具有該礙子之影像分析該礙子之表面放電及漏電流狀態；及一輸出單元，係耦接該處理單元，以輸出分析結果或警示訊息。
12. 如申請專利範圍第11項所述之礙子狀態監測系統，另包含一輸入單元耦接該處理單元，以輸入資料至該處理單元。
13. 如申請專利範圍第11或12項所述之礙子狀態監測系統，其中該輸出單元包含一顯示器、一發聲器及一無線通訊收發器。