基于紅外檢測(cè)的設(shè)備氣體泄漏識(shí)別方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力設(shè)備運(yùn)檢行業(yè)，尤其設(shè)及一種基于紅外檢測(cè)的設(shè)備氣體泄漏識(shí)別 方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于SF6氣體具有優(yōu)良的滅弧和絕緣性能，目前已被廣泛應(yīng)用于中高壓開關(guān)(斷路 器，負(fù)荷開關(guān)）中，起到滅弧作用。然而由于老化、制造等因素，SF6氣體泄漏已成為氣體絕緣 金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行過程中常見的缺陷之一。SF6氣體的泄漏不僅會(huì)影響設(shè)備的絕緣強(qiáng) 度，還將對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生較強(qiáng)的溫室效應(yīng)。此外，泄漏氣體也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員造成潛在危險(xiǎn) 性，威脅人員的安全和健康，甚至引發(fā)重大事故。因此SF6氣體泄漏檢測(cè)識(shí)別工作非常重要。
[0003] 隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，依據(jù)SF6氣體的自身特性延伸出了多種泄漏檢測(cè)方法。然 而，現(xiàn)有技術(shù)中采用不同工作原理的各種泄漏檢測(cè)技術(shù)都有自身的優(yōu)勢(shì)和不足。負(fù)電暈檢 測(cè)技術(shù)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是測(cè)試干擾因素較多，抗干擾能力差且傳感器壽命短。 電子捕獲檢測(cè)技術(shù)對(duì)具備電負(fù)性的物質(zhì)分析很有效，但該種技術(shù)使用放射源和高壓載氣 瓶，無法滿足快速和安全的測(cè)試要求。負(fù)離子捕獲檢測(cè)技術(shù)與電子捕獲技術(shù)原理類似，但其 成本高、反應(yīng)慢。紫外電離檢測(cè)技術(shù)雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)速度快，但對(duì)泄漏部位定位性能差，檢 測(cè)誤差隨環(huán)境變化大，很難做到精確定位和定量檢測(cè)。紅外吸收技術(shù)基于SF6氣體對(duì)紅外光 譜的特征吸收原理，是一種直接測(cè)量氣體濃度的方法，能夠反映出SF6氣體的真正含量。但 檢測(cè)靈敏度不高，響應(yīng)速度慢，運(yùn)也就制約了其在電力系統(tǒng)定量檢漏中的廣泛應(yīng)用。
[0004] W激光成像檢測(cè)技術(shù)和紅外成像檢測(cè)技術(shù)為代表的SF6氣體泄漏光學(xué)成像檢測(cè)技 術(shù)，利用SF6氣體對(duì)紅外光譜的強(qiáng)吸收特性，使肉眼不能直接觀察到的SF6氣體在紅外視頻 上可見，為檢測(cè)人員提供了一種快速識(shí)別泄漏源的技術(shù)，該技術(shù)現(xiàn)已成為一種成熟有效的 帶電測(cè)試手段在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。然而單純的采用紅外成像檢測(cè)，無法對(duì)故障信息 進(jìn)行在線匯總分析，不能發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了基于紅外檢測(cè)的設(shè)備氣體泄漏識(shí)別方 法和裝置，該方法通過紅外檢測(cè)手段，獲取設(shè)備紅外檢測(cè)圖像，就地上傳到主站分析平臺(tái)， 分析平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、識(shí)別、分析，識(shí)別設(shè)備氣體泄漏及其部位，進(jìn)而報(bào)警。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0007] 基于紅外檢測(cè)的設(shè)備氣體泄漏識(shí)別方法，包括W下步驟：
[000引步驟一:檢測(cè)單元采用紅外檢測(cè)技術(shù)獲取電氣設(shè)備的紅外成像圖像；
[0009] 步驟二:對(duì)采集到的已發(fā)生SF6氣體泄漏的設(shè)備圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換，得到發(fā)生氣體 泄漏原始圖像的累積直方圖；
[0010] 步驟Ξ:采用均值濾波對(duì)SF6氣體泄漏原始圖像的累積直方圖濾波，用均值取代SF6 氣體泄漏原始圖像中的各個(gè)像素值；
[0011] 步驟四：采用帖間差分法將步驟Ξ中獲得的濾波后的圖像序列中的每?jī)商麍D像進(jìn) 行差分，二值化該灰度差分圖像W提取運(yùn)動(dòng)信息，設(shè)定闊值，最終將符合闊值的像素點(diǎn)凸顯 出來，識(shí)別出SF6氣體泄漏特征，W動(dòng)態(tài)形式將SF6氣體泄漏運(yùn)動(dòng)軌跡顯示出來。
[0012] 進(jìn)一步的，在步驟一中，采用紅外檢測(cè)儀檢測(cè)電氣設(shè)備圖像信息。
[0013] 進(jìn)一步的，在步驟二中，灰度轉(zhuǎn)換方法為:設(shè)m為原圖像中第i個(gè)灰度級(jí)像素?cái)?shù)，η 為原圖像中所有的像素?cái)?shù)，則灰度為i的像素的出現(xiàn)概率是：
[0014] P(i) =π?/η, 1 = 0,1,··· ,Ν~1 ；
[0015] 式中，P(i)是原圖像直方圖的概率分布，Ν為原圖像中的所有灰度級(jí)數(shù)，Ν< 256;
[0016] 直方圖均衡化是通過累積分布函數(shù)將原圖像的灰度級(jí)i映射到新的灰度級(jí)C(i)即 形成了原始圖的累積直方圖；
[0017]
參數(shù)j為從0開始遞增的整數(shù)。
[0018] 進(jìn)一步的，在步驟Ξ中，均值濾波采用的方法為鄰域平均法:為當(dāng)前像素點(diǎn)（x，y) 為中屯、點(diǎn)選擇一個(gè)模板，該模板由其相鄰的若干像素組成，求模板中所有像素的均值，再把 該均值賦予當(dāng)前像素點(diǎn)(X，y)，作為處理后圖像在該點(diǎn)上的灰度g(x，y)，即
[0019]
[0020] 式中，S為模板，Μ為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個(gè)數(shù)，f函數(shù)是圖像的二 維矩陣表示，f(x，y)是每個(gè)矩陣元素。
[0021] 進(jìn)一步的，在步驟四中，帖間差分法:比較圖像序列中前后兩帖圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的 灰度值，通過兩帖相減，如果相減差值小于差分二值化闊值，認(rèn)為該點(diǎn)無運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過;反 之差值大于差分二值化闊值，則認(rèn)為有物體經(jīng)過，第k帖和k+1帖圖像fk(x，y)，fk+l(x，y)之 間的變化用一個(gè)二值差分圖像D(x，y)表示：
[0022]
[0023] 式中，T為差分二值化闊值。
[0024] -種基于紅外檢測(cè)的設(shè)備氣體泄漏識(shí)別裝置，包括紅外檢測(cè)單元，所述紅外檢測(cè) 單元用于檢測(cè)電力設(shè)備紅外數(shù)據(jù)，利用紅外檢測(cè)單元獲取到的數(shù)據(jù)信息通過無線的方式傳 輸至監(jiān)控系統(tǒng)的主站；
[0025] 所述主站包括主控單元，所述主控單元包括信號(hào)處理器、模式識(shí)別模塊及泄漏預(yù) 警模塊，在信號(hào)處理器中，將紅外檢測(cè)單元上傳的紅外成像信息按照顏色或灰度等級(jí)，將其 轉(zhuǎn)化成紅外熱圖像，模式識(shí)別模塊進(jìn)一步對(duì)紅外熱圖像采用圖像處理技術(shù)，利用灰度處理、 均值濾波去噪、帖間差分方法對(duì)原始的Si^6氣體泄漏紅外檢測(cè)圖像進(jìn)行數(shù)字化圖像特征提 取，泄漏氣體出現(xiàn)區(qū)域的視頻圖像將產(chǎn)生對(duì)比變化，從而產(chǎn)生煙霧狀陰影，泄漏預(yù)警模塊對(duì) 泄漏源及移動(dòng)方向進(jìn)行告警并在顯示單元進(jìn)行顯示。
[00%]進(jìn)一步的，所述紅外檢測(cè)單元包括光學(xué)系統(tǒng)及紅外探測(cè)器，其中，紅外檢測(cè)單元中 的光學(xué)系統(tǒng)主要用W接收目標(biāo)物體發(fā)出的紅外福射并將其聚焦到紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè) 器感應(yīng)透過光學(xué)系統(tǒng)的紅外福射，并將其轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。
[0027] 本發(fā)明的有益效果：
[0028] 1.本發(fā)明提供在線實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)方法，避免了運(yùn)檢人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，且與高壓帶電設(shè) 備保持足夠的距離，保證了人身安全。
[0029] 2.紅外檢測(cè)可檢測(cè)到傳統(tǒng)方法無法觸及的盲點(diǎn)部位，同時(shí)避免了傳統(tǒng)的逐點(diǎn)檢測(cè) 方法，提局了運(yùn)檢效率。
[0030] 3.本發(fā)明將檢測(cè)數(shù)據(jù)在主站進(jìn)行匯總分析比對(duì)，能夠發(fā)現(xiàn)泄漏部位，提高故障發(fā) 現(xiàn)率。
【附圖說明】
[0031] 圖1工作流程圖；
[0032] 圖2 SF6泄漏紅外檢測(cè)圖像；
[0033] 圖3圖像均衡化后直方圖；
[0034] 圖4相鄰像素的均值來代替原來的像素值的示意圖；
[0035] 圖5識(shí)別氣體泄漏圖譜；
[0036] 圖6裝置工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0037] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0038] 本發(fā)明的工作流程圖如圖1所示，采用基于圖像處理的SF6氣體泄漏在線模式識(shí)別 方法，提取氣體泄漏特征，在線識(shí)別氣體泄漏及其泄漏點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)SF6氣體泄漏在線自動(dòng)識(shí)別。
[0039] 圖像識(shí)別的基本原理是采用灰度處理、均值濾波去噪、帖間差分方法對(duì)原始的SF6 氣體泄漏光學(xué)檢測(cè)圖像進(jìn)行數(shù)字化圖像特征提取，W動(dòng)態(tài)形式將Si^6氣體泄漏運(yùn)動(dòng)軌跡顯 示出來，實(shí)現(xiàn)由人工識(shí)別到自動(dòng)識(shí)別的轉(zhuǎn)變，提高工作效率及診斷準(zhǔn)確度。
[0040] 由圖2可知，SF6氣體泄漏原始視頻的背景色較暗，目標(biāo)與背景的對(duì)比度較小、信噪 比較低，若直接進(jìn)行跟蹤、捕捉往往比較困難，所W先對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換和中值濾波 等處理，W達(dá)到抑制背景噪聲增強(qiáng)目標(biāo)強(qiáng)度、提高圖像信噪比的目的。
[0041] 灰度轉(zhuǎn)換采用直方圖均衡化的方法，把原始圖像的直方圖變換成均勻分布的形 式，增加了像素