[發明專利]基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法

有效

• 申請號: 201810450389.8
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108921812B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 黃輝敏;蘇毅;楊健;蘆宇峰;夏小飛
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/246;G06N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 戴燕桃;巢雄輝

本發明公開了一種基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法，涉及斷路器檢測技術領域。所述基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法，通過多次離線測試樣本統計分析、分類建立斷路器彈簧狀態評價基礎數據庫，采用高速圖像序列和NCC算法檢測分析彈簧形變過程中關鍵運動目標位置，實現高壓斷路器正常分合閘過程中彈簧形變檢測，得到表征彈簧疲勞狀態的曲線，從而獲取彈簧疲勞特征參數向量；采用GA??SALBP模型對獲得的彈簧疲勞特征參數向量進行分析，即得到斷路器彈簧的疲勞狀態值以及應力松弛情況，實現高壓斷路器彈簧狀態監測的目的。

技術領域

本發明屬于斷路器檢測技術領域，尤其涉及一種基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法。

背景技術

高壓斷路器運行的可靠性對電網的保護與控制至關重要，據統計高壓斷路器故障大多數都是操動機構故障，而斷路器彈簧作為斷路器操動機構一個重要組成元件，其可靠性通過影響斷路器操動機構，決定著斷路器能否正常分合閘。高壓斷路器彈簧在正常工作中主要承受變化的載荷，其失效形式大多都是疲勞破壞。由于彈簧長期疲勞工作而突然斷裂，進而引發的斷路器故障的事故常有發生，因此研究操動機構彈簧的疲勞狀態監測有著非常重大的意義。

目前，對于高壓斷路器操動機構的監測更多集中在操動機構整體機械性能上，通過直接或者間接的方式測量動觸頭分合閘行程曲線、分合閘線圈電流等，對彈簧的監測和狀態評價方法研究的少之又少。在實際中只能通過定期巡檢來發現可能存在問題的彈簧，但依靠肉眼一般難以判斷彈簧出現的問題，而且非常耗費人力資源，既費時又費力，效率還不高。而彈簧的疲勞測試機的作用在于對彈簧的疲勞曲線的計算，需要對斷路器彈簧拆解后實施測試，并不能實現斷路器運行中對操作機構彈簧受力及形變狀態進行快速分析。

基于此，本發明提出一種基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法，將計算機視覺、模式識別和神經網絡等方法應用在彈簧的疲勞狀態監測當中。運用計算機視覺技術檢測斷路器操作機構彈簧形變，在分合閘過程中動態評價彈簧性能，是一種新型的非接觸式斷路器機械狀態測試方法。將此方法運用在檢測斷路器彈簧的運動參數當中，具體運用高速攝像機代替傳統的位移和形變傳感器，得到斷路器彈簧的運動圖像序列，再通過圖像匹配的方法跟蹤彈簧運動的過程，最后通過曲線擬合得到彈簧運動曲過程相關工作參數，并以此形變特征建立特征向量，通過與正常狀態下彈簧形變進行智能比對，判斷彈簧的疲勞狀態和應力松弛程度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法。

本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種基于圖像識別的斷路器彈簧疲勞狀態智能評價方法，包括以下幾個步驟：

(1)建立斷路器彈簧狀態評價基礎數據庫；

(2)設置實測斷路器操作彈簧形變過程的測試裝置的參數，捕捉彈簧形變過程中的圖像，經過處理后獲得彈簧的高速圖像序列；

(3)以彈簧固定端像素坐標為初始點，初始點與彈簧活動端頂端之間的彈簧即為需要識別的運動目標；選取運動目標上的某一區域為匹配模板，采用圖像匹配算法識別所述步驟(2)高速圖像序列中每一幀圖像，獲得對應的匹配模板中心像素位置坐標，該像素位置代表操作機構彈簧的實際工作位置；

(4)計算每一幀圖像中匹配模板中心像素坐標到初始點像素坐標的距離，繪制操作機構彈簧形變過程中運動目標的位移-時間曲線，以及匹配模板中心像素坐標的速度-時間曲線；

(5)通過位移-時間曲線和速度-時間曲線獲取彈簧工作參數；

(6)從所述步驟(1)的基礎數據庫中提取有明顯代表特征的試驗樣本，獲取試驗樣本的工作參數和疲勞狀態評估值，建立代表高壓斷路器操作機構彈簧疲勞狀態的疲勞特征參數向量；同時獲取實測的彈簧疲勞特征參數向量；