[發明專利]一種基于紅外圖像的電力設備故障診斷方法

有效

• 申請號: 202010016942.4
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111242123B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 董明;王彬;郭晨希;夏昌杰;任明;宋波;張崇興;謝佳成;胡一卓
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06V10/82
• 分類號: G06V10/82;G06V10/25;G06V30/146;G06N3/04;G06Q50/06;G01J5/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本公開揭示了一種基于紅外圖像的電力設備故障診斷方法，包括：采集電力設備紅外圖像，對所述紅外圖像進行預處理，建立紅外圖像數據集；導入測試圖像數據集對Mask R?CNN網絡進行訓練；將所述紅外圖像數據集導入訓練后的Mask R?CNN網絡，通過小樣本遷移學習獲得紅外圖像檢測網絡；將待測紅外圖像輸入所述紅外圖像檢測網絡，通過對待測紅外圖像進行溫度解析和目標檢測獲得待測紅外圖像的溫度分布和區域位置，并與紅外圖像故障特征庫進行比對，診斷電力設備是否存在故障。本公開引入了將像素級別的目標檢測技術與溫度解析方法相結合的紅外測溫故障自動診斷方法，能夠實現對電力設備故障的自動診斷。

技術領域

本公開屬于電力設備狀態監測和故障診斷領域，具體涉及一種基 于紅外圖像的電力設備故障診斷方法。

背景技術

紅外測溫技術是利用紅外熱像儀探測物體發出的紅外輻射，將不 可見的輻射圖像經由一系列轉化處理得到設備直觀的溫度分布圖譜， 從而實現對變電設備異常溫度點或異常溫度分布的探查。近年來，紅 外測溫診斷技術已十分成熟，并在各行業被廣泛應用。運用該技術進 行變電站巡檢時，一般是先對被測設備進行大面積快速掃描，監測設 備的整體發熱狀況，之后對快速檢查中發現的疑點進行準確檢測，從 而實現對設備故障的準確排查。運用紅外檢測技術，能夠實現帶電作 業，確保在電網運行狀態下對其進行真實有效的檢測，具有操作簡便、 可靠性和靈活性強、測量精度高、穩定性好的優點。然而，該技術的弊端也比較明顯，即在巡檢過程中，無論是疑點發現還是后續故障的 診斷，受人為因素的影響比較大。利用熱像儀在短時間內通過遠距離 大面積掃描生成大量連續的檢測圖片后，在篩查圖片時僅依靠人力往 往無法及時找出故障，巡檢時間和計劃安排也無法達到預想效果。

發明內容

針對現有技術中的不足，本公開的目的在于提供一種基于紅外圖 像的電力設備故障診斷方法，通過將基于Mask R-CNN網絡的目標檢 測技術與溫度解析方法相結合，能夠實現對電力設備故障的自動診 斷。

為實現上述目的，本公開提供以下技術方案：

一種基于紅外圖像的電力設備故障診斷方法，包括如下步驟：

S100：采集電力設備紅外圖像，對所述紅外圖像進行預處理，建 立紅外圖像數據集；

S200：導入測試圖像數據集對Mask R-CNN網絡進行訓練；

S300：將所述紅外圖像數據集導入訓練后的Mask R-CNN網絡， 通過小樣本遷移學習獲得紅外圖像檢測網絡；

S400：將待測紅外圖像輸入所述紅外圖像檢測網絡，通過對待測 紅外圖像進行溫度解析和目標檢測獲得待測紅外圖像的溫度分布和 區域位置，并與紅外圖像故障特征庫進行比對，診斷電力設備是否存 在故障。

優選的，步驟S100中，所述預處理包括對所采集的紅外圖像中 的電力設備輪廓進行手動標注和插入文字標簽。

優選的，步驟S100中，所述預處理在VGG圖像注釋器中進行。

優選的，步驟S400中，所述對待測紅外圖像進行溫度解析獲得 待測紅外圖像的溫度分布包括如下步驟：

S4011：提取待測紅外圖像中每個像素的灰度值和溫度值；

S4012：對所述像素的灰度值和溫度值分別進行歸一化處理；

S4013：繪制溫度值隨灰度值變化的溫度-灰度值曲線；

S4014：對所述溫度-灰度值曲線進行函數擬合，獲得待測紅外圖 像的溫度分布。

優選的，步驟S400中，所述對待測紅外圖像進行目標檢測包括 如下步驟：

S4021：將待測紅外圖像通過等比例縮放及填充0值調整為固定 大小；