GIS设备检测方法、GIS设备检测系统及其扫描装置与流程

本公开涉及成像检测技术领域，特别涉及一种用于GIS设备检测系统的扫描装置、一种GIS设备检测系统以及一种GIS设备检测方法。

背景技术：

GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘金属封闭开关)设备是由断路器、隔离开关、接地(快速)开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器等多种高压电器组成并密封在金属圆筒之中，在其内部充有一定压力的SF₆气体作为绝缘和灭弧介质。GIS设备的这种结构给拆解、检修工作都带来很多的困难，且该设备的维修工作技术难度大、费时长，一旦突发故障造成停电的损失将会十分巨大。随着GIS设备在我国电网中应用的不断增多，如何实现对GIS设备的关键部件进行有效、可靠检测，以及时发现设备的故障或缺陷，避免突发故障的产生，已经成为一种迫切的需求。

X射线数字成像检测系统所实现的GIS设备内部结构的“可视化”诊断，有力地补充了GIS设备的检测手段，为设备故障的准确定性及定位提供了极大的方便，同时也为设备的状态检修提供了有力的技术支持。

但因设备所限，现有GIS设备X射线检测系统均采用的投影成像的方式，只能得到GIS设备在某一角度方向上的透视图像，这会造成沿着射线经过路径上的所有结构信息的重叠，无法显示内部结构的三维信息。即使有经验的检测人员往往也很难准确区分不同层面的影像，给定位故障位置、分析故障原因、设计检修方案带来了不少困难。

CT(Computed Tomography，计算机断层成像)检测技术以其高精度、可以显示物体内部三维结构等优点，已经广泛的应用于物体的无损检测。但是由于GIS设备体积很大，结构复杂，无法直接使用现有的CT装置对其进行三维扫描成像。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种用于GIS设备检测系统的扫描装置、一种GIS设备检测系统以及一种GIS设备检测方法，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种用于GIS设备检测系统的扫描装置，包括：

一透射光机；

一探测器，与所述透射光机相对设置且与所述透射光机之间的空间用于容纳待检测GIS设备的感兴趣部位；

一支撑结构，所述透射光机及所述探测器悬置固定于所述支撑结构的同一侧；

一运载机构，用于运载所述支撑结构以所述透射光机和所述探测器之间连线的中点为圆心进行平面运动。

本公开的一种示例性实施例中，还包括：

一曲线导轨，设于所述运载机构之下；所述运载机构沿所述曲线导轨运动。

本公开的一种示例性实施例中，所述曲线导轨包括以所述透射光机和所述探测器之间连线的中点为圆心的圆形导轨或者圆弧导轨。

本公开的一种示例性实施例中，所述透射光机为X射线光机。

本公开的一种示例性实施例中，所述运载机构包括：

一轮式小车，用于装载所述支撑结构；

一驱动电机，设于所述轮式小车，用于驱动所述轮式小车运动。

根据本公开的第二方面，提供一种GIS设备检测系统，包括：

一上述任意一种扫描装置；以及，

一处理终端，与所述扫描装置电性连接，用于接收所述探测器采集的数据并据以进行图像重构；以及，用于对所述运载机构的运动进行控制。

本公开的一种示例性实施例中，还包括：

一光机控制器，与所述透射光机电性连接，用于对所述透射光机的工 作状态进行远程控制。

根据本公开的第三方面，提供一种GIS设备检测方法，采用上述的GIS设备检测系统；所述检测方法包括：

S1.使所述透射光机和所述探测器之间的空间容纳待检测GIS设备的感兴趣部，并进行位姿调整；

S2.设定所述透射光机和所述探测器的相关参数；

S3.通过所述处理终端控制所述运载机构运载所述支撑结构以所述透射光机和所述探测器之间连线的中点为圆心进行平面运动；

S4.接收所述探测器采集的数据并据以进行图像重构。

本公开的一种示例性实施例中，所述GIS设备检测系统还包括一光机控制器；所述检测方法还包括：

通过所述光机控制器远程控制所述透射光机的工作状态。

本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S4包括：

S41.对所述探测器采集的数据进行预处理以及对数运算以获取投影数据；

S42.通过滤波反投影重构算法、迭代重构算法或者基于压缩感知的重构算法根据所述投影数据进行图像重构，得到所述待检测GIS设备的感兴趣部位的三维图像。

相比于现有技术，本公开示例性实施例中的技术方案具有以下有益技术效果：

本公开示例实施方式中，通过在不同角度下对GIS设备进行透射扫描，并根据不同角度下的投影数据重构三维图像，可以更准确的分析封闭式的GIS设备的内部问题，为后续检修等工作提供依据。具体而言，不同于以往用于GIS设备的固定式X射线透视成像检测系统，本示例实施方式中通过在支撑结构上悬置固定探测器与透射光机，通过运载机构运载支撑结构以透射光机和探测器之间连线的中点为圆心进行平面运动，在运动过程中对GIS设备采集多幅不同角度的射线透视图像，并对这些图像进行数据处理和重构，从而得到GIS设备关键部件的三维断层图像。

本公开示例实施方式可以实现对GIS设备内部器件的三维图像重构，避免了投影图像中的的信息重叠给故障定位、故障分析、检修方案制定所 造成的困难，可以更加便捷、快速的区分GIS设备内部器件，更快、更准确的分析GIS设备密封圆筒内部的问题，为后续检修等工作提供更加可靠的依据。此外，本示例实施方式中的技术方案操作使用简便，可适应复杂环境下对GIS设备关键部件的无损检测需要，从而提高GIS设备运行可靠性，保障电网的安全稳定运行。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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是本公开示例性实施例中一种GIS设备检测系统的模块示意图。

图2是本公开示例性实施例中一种用于GIS设备检测系统的扫描装置的结构示意图。

图3是本公开示例性实施例中一种GIS设备检测方法的流程示意图。

附图标记说明

10 处理终端

20 扫描装置

21 探测器

22 探测器固定架

23 透射光机

24 光机固定架

25 支撑结构

26 运载机构

27 曲线导轨

28 驱动电机

29 固定支撑底座

30 光机控制器

40 待检测GIS设备

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例性实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组件、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构以避免模糊本公开的各方面。

如图1中所示，本示例实施方式中所提供的GIS设备检测系统主要包括扫描装置20、以及光机控制器30。下面，对本示例实施方式中用于GIS设备检测系统的扫描装置20以及其他部件进行详细的说明。

参考图2中所示，本示例实施方式中，所述扫描装置20主要包括一透射光机23、一探测器21、一支撑结构25、一运载机构26，当然，除此之外还可以包括导轨、驱动装置、电源设备等其他其他部件，本领域技术人员可以根据实际需要自行增加，本示例实施方式中对此不做特殊限定。

其中，透射光机23包括X射线光机、γ射线光机或者超声波发生器等，本示例实施方式中，为了方便实现GIS设备的检测以及考虑到成像的特点，透射光机23优选为X射线光机。探测器21与透射光机23相对设置，自透射光机23发出的射线从待检测GIS设备40透射出后，被探测器21接收并根据接收到的射线得到透视数据。透射光机23与探测器21之间的空间形成一容纳空间，用于容纳待检测GIS设备40的感兴趣部位；本示例实施方式中，所述感兴趣部位可以是待检测GIS设备40的整体，也可以是GIS设备的局部，例如GIS断路器、绝缘盆子等关键部件。

透射光机23及探测器21悬置固定于支撑结构25的同一侧。继续参考图2中所示，本示例实施方式中，支撑结构25可以为一固定框架，透射光机23固定在光机固定架24上，并通过光机固定架24悬置固定于支撑结构25左侧(或右侧)，探测器21固定在探测器固定架22上，并通过 探测器固定架22悬置固定于支撑结构25左侧(或右侧)。运载机构26用于运载支撑结构25大致以透射光机23和探测器21之间连线的中点为圆心进行平面运动，从而可以使扫描装置20在不同的角度下对GIS设备进行扫描，本示例实施方式中的“大致”表示本领域技术人员可以确定的容许偏差。

继续参考图2中所示，本示例实施方式中，所述扫描装置20还可以包括一曲线导轨27，曲线导轨27设于运载机构26之下，用于供运载机构26沿曲线导轨27运动。曲线导轨27可以包括大致以透射光机23和探测器21之间连线的中点为圆心的圆形导轨或者圆弧导轨。为了便于在曲线导轨27上运动，本示例实施方式中，所述运载机构26可以一轮式小车，用于装载支撑结构25；还可以包括一驱动电机28，设于轮式小车，用于驱动轮式小车运动。在本公开的其他示例性实施例中，运载机构26也可以是机械臂、非轮式小车等其他机构，所述曲线导轨27可以根据需要设置或不设置，本示例实施方式中对此不做特殊限定。此外，本示例实施方式中，所述扫描装置20还可以包括一固定支撑底座29，扫描装置20的其他部件均承载在固定支撑底座29上，并通过固定支撑底座29进行配重和安装固定。

所述处理终端10与扫描装置20电性连接，用于接收探测器21采集的数据并对探测器21采集的数据进行处理以完成图像重构以及显示；此外，所述处理终端10还用于对运载机构26的运动进行控制；例如，控制运载机构26运动的启动与停止、运动的速度等等。本示例实施方式中，所述处理终端10可以为一计算机终端，并且，该计算机终端可以包括一显示装置。

所述光机控制器30与透射光机23电性连接，用于对透射光机23的工作状态进行远程控制。例如，远程控制透射光机23的启动与关闭以及透射光机23的曝光等等。而且，远程进行控制也增加了GIS设备检测系统的安全性。

参考图3中所示，本示例实施方式中还提供了一种采用上述的GIS设备检测系统进行GIS设备检测的方法。所述检测方法包括：

步骤S1.使所述透射光机23和所述探测器21之间的空间容纳待检测 GIS设备40的感兴趣部，并进行位姿调整。具体而言，可根据待检测GIS设备40的实地情况，使用铲车、拖板车等运输设备进行所述扫描装置20的运输和位姿调整，使将所述扫描装置20对准待检测GIS设备40的感兴趣部位，令探测器21和透射光机23分居待检测GIS设备40的感兴趣部位的两侧。此外，在该步骤完成后，检测人员还可以根据需要进行现场隔离防护。

步骤S2.设定所述透射光机23和所述探测器21的相关参数。例如，调节透射光机23工作电压、探测器21采集帧频等扫描参数以及其他相关参数。本示例实施方式中，在参数设定完成后，可以通过上述光机控制器30远程启动透射光机23。

步骤S3.通过所述处理终端10控制所述运载机构26运载所述支撑结构25以所述透射光机23和所述探测器21之间连线的中点为圆心进行平面运动。例如，本示例实施方式中可以通过上述处理终端10控制运载机构26沿上述圆弧导轨(或圆形导轨)运动，使扫描装置20在不同的角度下对待检测GIS设备40进行扫描，从而可以采集不同角度下的透视数据。在扫描完成后，可以通过上述光机控制器30远程关闭透射光机23。

步骤S4.接收所述探测器21采集的数据并据以进行图像重构。例如，本示例实施方式中，该步骤可以包括：

步骤S41.对所述探测器21采集的数据先使用常规方法进行预处理以及对数运算，以获取图像重构所需要的投影数据。

步骤S42.通过滤波反投影重构算法、迭代重构算法或者基于压缩感知的重构算法等图线重构算法根据所述投影数据进行图像重构，得到所述待检测GIS设备40的感兴趣部位的三维图像。在检测完成后，则可以撤销现场隔离防护。

相比于现有技术，本公开示例性实施例中的技术方案具有以下有益技术效果：

本示例实施方式的技术方案中，通过在不同角度下对GIS设备进行透射扫描，并根据不同角度下的投影数据重构三维图像，可以更准确的分析封闭式的GIS设备的内部问题，为后续检修等工作提供依据。具体而言，不同于以往用于GIS设备的固定式X射线透视成像检测系统，本示例实 施方式中通过在支撑结构上悬置固定探测器与透射光机，通过运载机构运载支撑结构以透射光机和探测器之间连线的中点为圆心进行平面运动，在运动过程中对GIS设备采集多幅不同角度的射线透视图像，并对这些图像进行数据处理和重构，从而得到GIS设备关键部件的三维断层图像。

本示例实施方式的技术方案可以实现对GIS设备内部器件的三维图像重构，避免了投影图像中的的信息重叠给故障定位、故障分析、检修方案制定所造成的困难，可以更加便捷、快速的区分GIS设备内部器件，更快、更准确的分析GIS设备密封圆筒内部的问题，为后续检修等工作提供更加可靠的依据。此外，本示例实施方式中的技术方案操作使用简便，可适应复杂环境下对GIS设备关键部件的无损检测需要，从而提高GIS设备运行可靠性，保障电网的安全稳定运行。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。