[發明專利]圖像式刀閘到位監測系統及方法

有效

• 申請號: 201210168142.X
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102679913A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 趙輝;陶衛;范俊;楊金峰;尹葉子;魏佳斯;周水斌;李剛;趙成功;安永帥;李瑞生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;許繼集團有限公司;許昌許繼軟件技術有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種刀閘到位監測系統及檢測方法，具體地，是一種基于計算機視覺和逆反射技術的刀閘到位監測系統以及方法。

背景技術

目前刀閘到位與否更多的是采用人工現場利用望遠鏡觀測、主管判斷的手段來完成。這種方式費時、費力、效率低，而且容易受到觀測者的主觀影響。

現有的刀閘到位自動檢測方法，按照檢測部位的不同可以分為直接測量（測量部位在接觸點位置）和間接測量（檢測部位原理接觸點位置）兩類，按照檢測參數的不同可以分為測溫法（測量接觸點溫升）、測力法（測量接觸點位置接觸應力或者桿壁內壓縮彈簧的壓力）、測距法（測量動觸頭U型槽兩臂的距離）等，按照測量原理的不同可以分為電磁法、光學法、測力法、圖像法等。

圖像法是采用計算機視覺技術，能通過攝像機獲取刀閘所在區域的圖像，通過圖像處理好模式識別方法自動識別出開關刀閘的開合狀態以及異常狀態,就可以對其異常狀態(即刀閘不到位狀態)進行報警。這種方法屬于直接測力方法，工作穩定、可靠、直觀，特別是對周圍的強電磁場干擾具有良好的抵抗能力，而且系統安裝不影響原有刀閘系統的工作，自動化和智能化程度高，是今后發展的必然趨勢。例如，華北電力大學碩士學位論文“基于圖像處理的電力設備狀態檢測”采用圖像識別技術對變電站的刀閘斷開、閉合的狀態進行檢測，對圖像進行直方圖增強、平滑去噪、圖像銳化等預處理后，提取關鍵部位的灰度信息，利用象素值與象素點數的差分平方來判斷刀閘的狀態。

但是目前的圖像監測方法存在諸多缺陷和不足，例如對天氣依賴性強，識別準確率不高，識別結果的可靠性較差。特別是，現有各種監測方法均只能識別刀閘是否到位，但不能識別是否接觸可靠。

發明內容

本發明針對現有刀閘監測技術的現狀，提出一種圖像式刀閘到位監測系統及方法，采用主動照明和逆反射技術，實現刀閘到位及接觸的非接觸在線監測，從而可以滿足各種形式刀閘的到位監測要求。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所述的圖像式刀閘到位監測系統由反射標志、光源、鏡頭、攝像機、防護機構、傳輸電纜和計算機組成。反射標志安裝于刀閘的移動部位上，并隨刀閘一起移動。光源、鏡頭、攝像機均安裝在防護機構之內，并安置在刀閘附近。光源將反射標志照亮，并通過鏡頭將包含反射標志在內的刀閘成像到攝像機的像面上，所獲得的圖像通過電纜傳輸到計算機中，計算機對該圖像進行處理，最終判斷刀閘是否到位并可靠接觸。

所述的反射標志由反射帶和基板組成。反射帶為細長型形狀，采用逆反射材料制作。基板為長方型形狀，表面具有漫反射特性，可采用常規的鋁合金等材料制作。反射帶可直接粘貼于基板上，位于中心位置，整個反射標志固定于刀閘的動觸頭之上。

所述的光源采用與攝像機同軸照明的光源，以保證最佳的逆反射效果。可采用LED或激光等常規環形光源。為了保證照明效果，光源應具有適宜的發散角，保證大部分的光束投在攝像機的視場范圍內。

所述的鏡頭應保證視場范圍可包含反射標志在內的刀閘接觸的區域，該區域還應滿足刀閘開合過程中反射標志的位置變化范圍。

所述的攝像機為工業級數字攝像機，并且采用網絡接口輸出圖像數據，抗干擾能力強。

所述的傳輸電纜采用具有屏蔽功能的網線，以保證最大的抗干擾能力和遠距離傳輸能力。

本發明提供一種采用上述監測系統進行刀閘到位在線監測的方法，其步驟如下：

（1）首先接通監測系統的電源，包括攝像機電源和計算機電源，自動啟動軟件系統；

（2）在刀閘開始合臂時，向計算機發出控制指令，開始進行連續自動檢測；

（3）在計算機的控制下，打開光源并照亮刀閘接觸區域及反射標志。然后快速采樣該區域的圖像，實時傳輸到計算機中；

（4）計算機得到采樣圖像之后，通過二值化處理獲得兩個反射標志的輪廓，并進行直線擬合，得到兩條直線的夾角，即為刀閘動觸頭的分離角度；

（5）將得到的分離角度與系統內置的臨界值進行比較：如果分離角度大于此臨界值，則說明刀閘未到位，重復上述（3）-（5）步驟；如果分離角度等于或小于此臨界值，則說明刀閘已到位，向上位機發出刀閘到位信號，監測過程結束。

本發明上述監測系統和方法采用非接觸的圖像測量原理，不僅可以判斷刀閘是否到位，而且可以判斷是否接觸可靠。同時，本發明監測系統抗干擾能力強，安裝方便，防水防塵，可適用于任意規格和形式的刀閘，通用性強，可廣泛應用與各種智能變電站的刀閘監測。

附圖說明

圖1是本發明的圖像式刀閘到位監測系統組成示意圖；