一种变电站环境异常检测系统、方法及装置与流程

本发明涉及电力设备监测技术领域，特别涉及一种变电站环境异常检测系统、方法及装置。

背景技术：

对于偏远地区或无人值守的变电站，为了保证变电站的运行安全，需要对变电站出现的变压器爆炸、变电设备冒烟起火、非工作人员或动物侵入等异常情况进行监测并发出报警信息，现有技术中通常采用人工巡查和远程摄像机监视的方式来获取变电站内部和周围情况的变化，这样依靠巡视人员每天进行现场巡视观察设备情况和电站周围情况或者是不断的观察监视器的画面发现异常情况，并及时发出警告进行关闸保护等一系列操作。

然而，在实际操作过程中，这种人工巡视或视频监测的方式效率低，对工作人员的工作负荷较大，且存在由于工作人员的疏忽导致异常情况发现的不及时或出现漏检的情况，对报警状况也不能以图片的形式保存以便后期查验。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种变电站环境异常检测系统、方法及装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变电站环境异常检测系统，用于检测变电站的环境异常信息，包括前端视频采集模块、网络传输模块、监控管理中心、异常报警模块、数据存储模块；所述前端视频采集模块包括具有智能检测功能的网络摄像机，所述网络摄像机中集成有智能算法模块，所述智能算法模块采用基于生成式对抗学习的无监督异常检测算法，所述智能算法模块用于对设备周围环境异常进行快速检测。

优选的，所述前端视频采集模块，用于对变电站周围环境进行实时的监视，检测到异常时，将获取到的监控信息通过网络传输模块传送至监控管理中心。

优选的，所述网络摄像机放置在变电站设备附近，用于实现变电站环境异常检测的功能，所述网络摄像机采用嵌入式实时操作系统，经智能算法模块识别后，对可能有异常的图像经网络传输模块传送至监控管理中心，且同时上传到web服务器。

优选的，所述网络传输模块，用于将前端视频采集模块获取的异常监控信息传送到监控管理中心；所述监控管理中心，用于接收前端视频采集模块传来的监控信息，并对接收的监控信息作进一步判断，当确认有异常发生时，进行报警；所述异常报警模块，用于对监控管理中心确认的异常情况进行报警以提醒工作人员去处理异常信息；所述数据存储模块，用于存储确认过的环境异常的图片，可上传到云端或者本地位置以方便工作人员进行后期查验。

优选的，所述环境异常信息包括变压器爆炸、变电设备冒烟、人员或动物入侵三类。

优选的，所述智能算法模块对环境异常的具体检测识别过程包括：利用深度卷积对抗生成网络dcgan对正常的变电站环境进行训练，生成该场景下的模型，然后通过生成的模型处理视频的每一帧图像，从而生成每一帧图像的对比图和差异值，设定阈值以输出可能的异常图片。

优选的，所述智能算法模块的具体操作步骤如下：

s1、通过卷积神经网络，搭建dcgan模型中的生成模型和判别模型；生成模型的任务是从给定的图片生成相应的最接近的正常环境图像；判别模型则是对当前生成器生成的图像做出判别。

s2、在步骤s1的基础上搭建循环型生成对抗网络，使得网络的结构形成闭环；在循环的生成对抗网络模型中，采用的生成器是生成正常情况的图像生成器，用ga-n表示；同时还搭建判别器dn,用于判别当前生成器ga-n生成的图像是否为正常图像。

s3、根据上述步骤s1和s2中的模型，建立损失函数，并用随机梯度下降的方法对整个模型进行优化；其中，损失函数一共包含两个部分，第一部分为从给定图像到正常图像的判别器损失：

第二部分为生成器的损失：

将上述模型的所有损失函数相加，得到整个模型的损失函数：

ldcgan(g,d)＝lgan(ga-n,dn,x,z)+ldc(ga-n,dn,x,z)

s4、采用随机梯度下降方法，用环境正常的图像数据库对模型进行训练，直至优化收敛，最终得到生成器ga-n，该生成器即为将图像处理为环境正常图像的映射关系。

优选的，所述步骤s1中，利用生成模型进行环境异常检测的具体流程为：利用生成器ga-n，将图像作为输入，得到环境正常的图像，通过计算原始图像与生成图像的差异来检测环境异常情况。

一种变电站环境异常检测方法，包括如下方法步骤：

数据采集及处理：对变电站周围环境进行实时监控，以采集变电站周围环境视频数据，对环境视频数据进行实时检测，以检测环境视频数据内的异常图片；

数据上传：对检测到的可能存在异常的图片信息上传到监控管理端；

异常分析及处理：对上传到监控管理端的可能存在异常的图片进行全面分析，对无异常的图片进行去除，确定有异常的图片时，进行报警；

异常数据储存：对确认有异常的图片进行保存，方便后续查验。

一种变电站环境异常检测装置，包括：

储存器，用于存放计算机程序；

处理器，用于加载计算机程序以执行上述的变电站环境异常检测方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明采用具有智能检测功能的网络摄像机对采集到的环境信息进行异常检测，仅输出可能存在异常的图片信息，方便数据的传输。

2)本发明提供web服务，用户可以通过ip地址直接访问或控制智能网络摄像机。

3)本发明相比于传统异常目标检测算法具有更好的鲁棒性和适应性，具有不间断和及时的优势，降低了人工监视漏检和发现不及时的概率，降低了变电站的安全隐患，避免了人工巡视的繁琐和低效率。

附图说明

图1为本发明总体流程图；

图2为本发明工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

一种变电站环境异常检测系统，用于检测变电站的环境异常信息，包括前端视频采集模块、网络传输模块、监控管理中心、异常报警模块、数据存储模块。

前端视频采集模块包括具有智能检测功能的网络摄像机，网络摄像机中集成有智能算法模块，智能算法模块采用基于生成式对抗学习的无监督异常检测算法，智能算法模块用于对设备周围环境异常进行快速检测。

前端视频采集模块，用于对变电站周围环境进行实时的监视，检测到异常时，将获取到的监控信息通过网络传输模块传送至监控管理中心。

网络摄像机放置在变电站设备附近，用于实现变电站环境异常检测的功能，网络摄像机采用嵌入式实时操作系统，经智能算法模块识别后，对可能有异常的图像经网络传输模块传送至监控管理中心，且同时上传到web服务器，网络上的用户可以登陆网页端观看摄像机图像，并可对摄像机进行控制。

网络传输模块，用于将前端视频采集模块获取的异常监控信息传送到监控管理中心。

监控管理中心，用于接收前端视频采集模块传来的监控信息，并对接收的监控信息作进一步判断，当确认有异常发生时，进行报警。

异常报警模块，用于对监控管理中心确认的异常情况进行报警以提醒工作人员去处理异常信息。

数据存储模块，用于存储确认过的环境异常的图片，可上传到云端或者本地位置以方便工作人员进行后期查验。

环境异常信息包括变压器爆炸、变电设备冒烟、人员或动物入侵三类。

智能算法模块对环境异常的具体检测识别过程包括：利用深度卷积对抗生成网络dcgan对正常的变电站环境进行训练，生成该场景下的模型，然后通过生成的模型处理视频的每一帧图像，从而生成每一帧图像的对比图和差异值，如果是正常图像，则生成的对比图与原始图像的差异很小，如果是异常图像，则生成的图像与原图的差异很大，通过设定阈值来输出可能的异常图片。

智能算法模块的具体操作步骤如下：

s1、通过卷积神经网络，搭建dcgan模型中的生成模型和判别模型；生成模型的任务是从给定的图片生成相应的最接近的正常环境图像，是完成环境异常检测的重要部分；判别模型则是对当前生成器生成的图像做出判别。

s2、在步骤s1的基础上搭建循环型生成对抗网络，使得网络的结构形成闭环；在循环的生成对抗网络模型中，采用的生成器是生成正常情况的图像生成器，用ga-n表示；同时还搭建判别器dn,用于判别当前生成器ga-n生成的图像是否为正常图像。

s3、根据上述步骤s1和s2中的模型，建立损失函数，并用随机梯度下降的方法对整个模型进行优化；其中，损失函数一共包含两个部分，第一部分为从给定图像到正常图像的判别器损失：

第二部分为生成器的损失：

将上述模型的所有损失函数相加，得到整个模型的损失函数：

ldcgan(g,d)＝lgan(ga-n,dn,x,z)+ldc(ga-n,dn,x,z)

s4、采用随机梯度下降方法，用环境正常的图像数据库对模型进行训练，直至优化收敛，最终得到生成器ga-n，该生成器即为将图像处理为环境正常图像的映射关系。

步骤s1中，利用生成模型进行环境异常检测的具体流程为：利用生成器ga-n，将图像作为输入，得到环境正常的图像，通过计算原始图像与生成图像的差异来检测环境异常情况。

通过采用上述技术方案，本发明采用具有智能检测功能的网络摄像机对采集到的环境信息进行异常检测，仅输出可能存在异常的图片信息，方便数据的传输；能够及时的发现出现的异常情况和具有不间断的优势，避免了因为人员原因导致的异常情况不能及时发现造成的抢修延误和重大事故的发生，降低了变电站的安全隐患。

实施例2

一种变电站环境异常检测方法，包括如下方法步骤：

数据采集及处理：对变电站周围环境进行实时监控，以采集变电站周围环境视频数据，对环境视频数据进行实时检测，以检测环境视频数据内的异常图片；

数据上传：对检测到的可能存在异常的图片信息上传到监控管理端；

异常分析及处理：对上传到监控管理端的可能存在异常的图片进行全面分析，对无异常的图片进行去除，确定有异常的图片时，进行报警；

异常数据储存：对确认有异常的图片进行保存，方便后续查验。

实施例3

一种变电站环境异常检测装置，包括：

储存器，用于存放计算机程序；

处理器，用于加载计算机程序以执行上述实施例的变电站环境异常检测方法。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。