基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统的制作方法

1.本发明涉及运行环境安全监测领域，涉及到基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统。


背景技术：

2.随着电力系统体制改革的深入，室外变电站应实现无人值守。因此室外变电站在运行过程中，必须建立一个安全的运行环境，对影响室外变电站中设备运行环境安全的因素实现在线监测，来满足日益增长的用电需求。
3.目前，现有的室外变电站中设备运行环境安全监测主要采用人工定时巡检的方式进行现场监测，这样不仅浪费大量的人力资源，而且存在检测数据及时性、有效性不高的特点，从而降低人工检测数据的准确性和可靠性，同时人工定时监测无法及时发现室外变电站中设备上存在的异物，存在实时性差、无远程监测功能的问题，从而降低室外变电站中设备运行的可靠性，使得室外变电站中设备运行环境存在巨大的安全隐患，进而无法满足人们的用电需求，为了解决以上问题，现设计基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统，本发明通过对室外变电站中各设备进行位置编号，并将若干监测点布设在室外变电站中各设备上各部件上，分别检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值，对比得到室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值，同时采集室外变电站中各设备的全方位图像，并进行图像处理，获取室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，分析室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，同时综合计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将各设备的运行环境安全影响系数与预设的阈值进行对比，若某设备的运行环境安全影响系数大于预设的阈值则停止运行，并发出对应的预警提醒，解决了背景技术中存在的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统，包括设备编号模块、监测点布设模块、环境参数检测模块、环境参数分析模块、图像采集模块、图像处理模块、异物面积获取模块、面积占比分析模块、分析服务器、云管理中心和存储数据库；
7.所述监测点布设模块分别与设备编号模块和环境参数检测模块连接，环境参数分析模块分别与环境参数检测模块、分析服务器和存储数据库连接，图像处理模块分别与图像采集模块和异物面积获取模块连接，面积占比分析模块分别与异物面积获取模块、分析服务器和存储数据库连接，分析服务器分别与云管理中心和存储数据库连接；
8.所述设备编号模块用于对室外变电站中设备进行编号，按照设定的顺序依次对室外变电站中各设备进行位置编号，室外变电站中各设备的位置编号分别为1,2,...,i,...,n，将室外变电站中各设备的位置编号发送至监测点布设模块；
9.所述监测点布设模块用于接收设备编号模块发送的室外变电站中各设备的位置编号，对室外变电站中各设备上各部件进行监测点的布设，并按照布设的先后顺序依次对室外变电中各设备上各部件的监测点进行位置编号，统计室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号，构成室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合a
i
b(a
i
b1,a
i
b2,...,a
i
b
j
,...,a
i
b
m
)，a
i
b
j
表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置编号，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合发送至环境参数检测模块；
10.所述环境参数检测模块用于接收监测点布设模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合，分别检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的温度、湿度、降雨量、积雪量和风力值，统计室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值，构成室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合各环境参数数值，构成室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值，x＝x1,x2,x3,x4,x5，x1,x2,x3,x4,x5分别表示为各环境参数中温度、湿度、降雨量、积雪量和风力值，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合发送至环境参数分析模块；
11.所述环境参数分析模块用于接收环境参数检测模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合，提取存储数据库中存储的室外变电站的设备上各部件周围的各安全环境参数数值，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值进行对比，得到室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值的对比差值，x＝x1,x2,x3,x4,x5，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合发送至分析服务器；
12.所述图像采集模块用于对室外变电站中各设备进行图像采集，统计室外变电站中各设备的全方位图像，构成室外变电站中各设备的全方位图像集合p(p1,p2,...,p
i
,...,p
n
)，p
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像，将室外变电站中各设备的全方位图像集合发送至图像处理模块；
13.所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像集合，采用图像处理技术对接收的室外变电站中各设备的全方位图像进行处理，统计处理后的室外变电站中各设备的全方位图像，将处理后的室外变电站中各设备的全方位图像发送至异物面积获取模块；
14.所述异物面积获取模块用于接收图像处理模块发送的处理后的室外变电站中各设备的全方位图像，获取室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，统计室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，构成室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合s(s1,s2,...,s
i
,...,s
n
)，s
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积，将
室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合发送至面积占比分析模块；
15.所述面积占比分析模块用于接收异物面积获取模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合，提取存储数据库中存储的标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积，计算室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，统计室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，将室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比发送至分析服务器；
16.所述分析服务器用于接收环境参数分析模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合，同时接收面积占比分析模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，提取存储数据库中存储的室外变电站中设备周围的各环境参数对应的权重影响系数和异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数，计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，统计室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数发送至云管理中心；
17.所述云管理中心用于接收分析服务器发送的室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数与预设的安全影响系数阈值进行对比，若室外变电站中某设备的运行环境安全影响系数大于预设的安全影响系数阈值，则控制室外变电站中该设备停止运行，并发出对应的预警提醒；
18.所述存储数据库用于存储室外变电站的设备上各部件周围的各安全环境参数数值，同时存储标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积s标，并存储室外变电站中设备周围的各环境参数对应的权重影响系数和异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数μ。
19.进一步地，所述监测点布设模块采用均匀分布的方式将若干监测点分别布设在室外变电站中各设备的各部件上，且若干监测点与室外变电站中各设备的各部件一一对应。
20.进一步地，所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元、降雨量检测单元、积雪量检测单元和风力检测单元。
21.进一步地，所述温度检测单元为温度传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的温度，所述湿度检测单元为湿度传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的湿度，所述降雨量检测单元为雨量检测仪，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的降雨量，所述积雪量检测单元为重量传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的积雪量，所述风力检测单元为风力检测仪，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的风力值。
22.进一步地，所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头按照在可遥控移动小车上，通过控制可遥控移动小车对室外变电站中各设备进行全方位拍摄，采集室外变电站中各设备的各方位子图像，并将室外变电站中各设备的各方位子图像进行整合，获得室外变电站中各设备的全方位图像。
23.进一步地，所述图像处理模块中采用的图像处理技术为对室外变电站中各设备的全方位图像进行图像分割，选取室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像，去除包裹各设备的最小区域之外的图像，强化室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像的高频分量，并对室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像进行归一化处理，变换为固定标
准形式的各设备全方位图像。
24.进一步地，所述室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比计算公式为k
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积占比，s
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积，s
标
表示为标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积。
25.进一步地，所述室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数计算公式为ξ
i
表示为室外变电站中第i个设备的运行环境安全影响系数，λ
x
表示为室外变电站中设备周围的第x个环境参数对应的权重影响系数，x1,x2,x3,x4,x5分别表示为各环境参数中温度、湿度、降雨量、积雪量和风力值，表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值的对比差值，w
′
j
x表示为室外变电站的设备上第j个部件周围的第x个安全环境参数数值，e表示为自然数，等于2.718，μ表示为异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数，k
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积占比。
26.有益效果：
27.(1)本发明提供的基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统，通过对室外变电站中各设备进行位置编号，为后期检测检测室外变电站中各设备的相关数据奠定基础，并将若干监测点布设在室外变电站中各设备上各部件上，分别检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值，对比得到室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值，从而节约大量的人力资源，避免存在检测数据及时性、有效性不高的问题，提高检测数据的准确性和可靠性，同时采集室外变电站中各设备的全方位图像，并进行图像处理，从而减少图像分析所需的时间以及任务量，获取室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，分析室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，从而提高监测数据的实时性，实现室外变电站运行环境安全远程在线监测的功能，为后期计算计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数提供可靠的参考数据。
28.(2)本发明通过分析服务器计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将各设备的运行环境安全影响系数与预设的阈值进行对比，若某设备的运行环境安全影响系数大于预设的阈值则停止运行，并发出对应的预警提醒，从而提高室外变电站中设备运行的可靠性，保障室外变电站中设备运行环境安全，进而满足人们的用电需求。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
30.图1为本发明的示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1所示，基于机器视觉和数据分析的电力系统变电站运行环境安全智能监测管理系统，包括设备编号模块、监测点布设模块、环境参数检测模块、环境参数分析模块、图像采集模块、图像处理模块、异物面积获取模块、面积占比分析模块、分析服务器、云管理中心和存储数据库。
33.所述监测点布设模块分别与设备编号模块和环境参数检测模块连接，环境参数分析模块分别与环境参数检测模块、分析服务器和存储数据库连接，图像处理模块分别与图像采集模块和异物面积获取模块连接，面积占比分析模块分别与异物面积获取模块、分析服务器和存储数据库连接，分析服务器分别与云管理中心和存储数据库连接。
34.所述设备编号模块用于对室外变电站中设备进行编号，按照设定的顺序依次对室外变电站中各设备进行位置编号，室外变电站中各设备的位置编号分别为1,2,...,i,...,n，为后期检测检测室外变电站中各设备的相关数据奠定基础，并将室外变电站中各设备的位置编号发送至监测点布设模块。
35.所述监测点布设模块用于接收设备编号模块发送的室外变电站中各设备的位置编号，对室外变电站中各设备上各部件进行监测点的布设，采用均匀分布的方式将若干监测点分别布设在室外变电站中各设备的各部件上，且若干监测点与室外变电站中各设备的各部件一一对应，并按照布设的先后顺序依次对室外变电中各设备上各部件的监测点进行位置编号，统计室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号，构成室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合a
i
b(a
i
b1,a
i
b2,...,a
i
b
j
,...,a
i
b
m
)，a
i
b
j
表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置编号，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合发送至环境参数检测模块。
36.所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元、降雨量检测单元、积雪量检测单元和风力检测单元，用于接收监测点布设模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置编号集合，所述温度检测单元为温度传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的温度，所述湿度检测单元为湿度传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的湿度，所述降雨量检测单元为雨量检测仪，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的降雨量，所述积雪量检测单元为重量传感器，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的积雪量，所述风力检测单元为风力检测仪，用于实时检测室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处的风力值，统计室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值，构成室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合
表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值，x＝x1,x2,x3,x4,x5，x1,x2,x3,x4,x5分别表示为各环境参数中温度、湿度、降雨量、积雪量和风力值，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合发送至环境参数分析模块。
37.所述环境参数分析模块用于接收环境参数检测模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值集合，提取存储数据库中存储的室外变电站的设备上各部件周围的各安全环境参数数值，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值进行对比，得到室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值的对比差值，x＝x1,x2,x3,x4,x5，将室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合发送至分析服务器，从而节约大量的人力资源，避免存在检测数据及时性、有效性不高的问题，提高检测数据的准确性和可靠性。
38.所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头按照在可遥控移动小车上，用于对室外变电站中各设备进行图像采集，通过控制可遥控移动小车对室外变电站中各设备进行全方位拍摄，采集室外变电站中各设备的各方位子图像，并将室外变电站中各设备的各方位子图像进行整合，获得室外变电站中各设备的全方位图像，统计室外变电站中各设备的全方位图像，构成室外变电站中各设备的全方位图像集合p(p1,p2,...,p
i
,...,p
n
)，p
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像，将室外变电站中各设备的全方位图像集合发送至图像处理模块。
39.所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像集合，采用图像处理技术对接收的室外变电站中各设备的全方位图像进行图像分割，选取室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像，去除包裹各设备的最小区域之外的图像，强化室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像的高频分量，并对室外变电站中分别包裹各设备的最小区域图像进行归一化处理，变换为固定标准形式的各设备全方位图像，从而减少图像分析所需的时间以及任务量，并统计处理后的室外变电站中各设备的全方位图像，将处理后的室外变电站中各设备的全方位图像发送至异物面积获取模块。
40.所述异物面积获取模块用于接收图像处理模块发送的处理后的室外变电站中各设备的全方位图像，获取室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，统计室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积，构成室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合s(s1,s2,...,s
i
,...,s
n
)，s
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积，将室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合发送至面积占比分析模块。
41.所述面积占比分析模块用于接收异物面积获取模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积集合，提取存储数据库中存储的标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积，计算室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比k
i
表示
为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积占比，s
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积，s
标
表示为标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积，统计室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，将室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比发送至分析服务器，从而提高监测数据的实时性，实现室外变电站运行环境安全远程在线监测的功能，为后期计算计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数提供可靠的参考数据。
42.所述分析服务器用于接收环境参数分析模块发送的室外变电站中各设备上各部件的监测点位置处各环境参数数值差值集合，同时接收面积占比分析模块发送的室外变电站中各设备的全方位图像内异物面积占比，提取存储数据库中存储的室外变电站中设备周围的各环境参数对应的权重影响系数和异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数，计算室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数ξ
i
表示为室外变电站中第i个设备的运行环境安全影响系数，λ
x
表示为室外变电站中设备周围的第x个环境参数对应的权重影响系数，x1,x2,x3,x4,x5分别表示为各环境参数中温度、湿度、降雨量、积雪量和风力值，表示为室外变电站中第i个设备上第j个部件的监测点位置处第x个环境参数数值与对应部件周围的对应安全环境参数数值的对比差值，w
′
j
x表示为室外变电站的设备上第j个部件周围的第x个安全环境参数数值，e表示为自然数，等于2.718，μ表示为异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数，k
i
表示为室外变电站中第i个设备的全方位图像内异物面积占比，统计室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数发送至云管理中心。
43.所述云管理中心用于接收分析服务器发送的室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数，将室外变电站中各设备的运行环境安全影响系数与预设的安全影响系数阈值进行对比，若室外变电站中某设备的运行环境安全影响系数大于预设的安全影响系数阈值，则控制室外变电站中该设备停止运行，并发出对应的预警提醒，从而提高室外变电站中设备运行的可靠性，保障室外变电站中设备运行环境安全，进而满足人们的用电需求。
44.所述存储数据库用于存储室外变电站的设备上各部件周围的各安全环境参数数值，同时存储标准形式的室外变电站中设备全方位图像面积s标，并存储室外变电站中设备周围的各环境参数对应的权重影响系数和异物面积对室外变电站中设备的安全影响系数μ。
45.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。