[發明專利]絕緣子污穢成分高光譜識別方法

在審

• 申請號: 202010122812.9
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111257242A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 任明;夏昌杰;王彬;董明;徐廣昊;謝佳成;張崇興;王思云;段然;郭晨希;馬馨逸
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 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

本發明公開了一種絕緣子污穢成分高光譜識別方法，方法包括以下步驟：絕緣子人工污穢模擬檢測；獲取不同樣品的高光譜圖像，選取第一類污穢區域作為感性區域ROI，以感性區域ROI反射率光譜為輸入量主成分分析，計算前三主成分的載荷因子，代入樣品集光譜，計算得到前三主成分得分并構造得到不同污穢成分的三維分布特征空間；獲取待測樣品高光譜圖像以提取樣品表面光譜，分別代入不同污穢成分的主成分得分計算公式，得到待測樣品前三主成分得分；分別對待測樣品前三主成分得分和三維分布特征空間聚類分析，根據聚類結果實現污穢成分識別。

技術領域

本發明屬于電力設備在線監測技術領域，特別是一種絕緣子污穢成分高光譜識別方法。

背景技術

絕緣子在高壓輸配電線路的機械支撐和電氣隔離中起著至關重要的作用，初始狀態下絕緣子具有優秀的耐污性能，但由于長期受到自然環境、機械應力的老化作用其耐污性能將顯著下降，進而造成污穢閃絡，嚴重危害電網安全。研究表明，污閃電壓不僅與污穢程度相關，更與污穢成分有著顯著關系，因此實現絕緣子表面污穢成分的有效識別具有重要意義。

現有的污穢成分分析手段均為離線檢測，通過人工登上桿塔取下緣子表面污穢樣品后在實驗室里通過物質分析設備(如XRD，EDS等)進行離子檢測，并通過離子配對的方式推測化合物成分，此類方法操作復雜并且丟失了污穢分布關鍵信息。為了保留污穢分布信息，部分研究人員將絕緣子從運行狀態退出后整體帶回實驗室進行分析，通過提取絕緣子上不同區域的污穢樣品進行分析進而保留污穢分布特性，但該類方法由于需要整體取回絕緣子，可操作性不強且運輸成本較高，因此通常選取絕緣子樣品數量較少，難以反映地域范圍內絕緣子污穢狀態。

綜上所述，現階段絕緣子污穢成分分析手段開展條件復雜，缺乏應用于實際工況下帶電檢測的有效手段?；诖爽F狀，本發明提出了一種基于主成分分析和空間聚類的絕緣子污穢成分高光譜識別方法，能夠通過高光譜相機進行非接觸式污穢狀態信息采集，再配合本發明污穢成分識別方法實現污穢成分的帶電檢測。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種絕緣子污穢成分高光譜識別方法，能夠通過高光譜相機進行非接觸式污穢狀態信息采集，實現污穢成分的高效識別，解決了現階段絕緣子污穢成分分析手段開展條件復雜，缺乏應用于實際工況下能大范圍檢測的有效手段的缺陷。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現，一種絕緣子污穢成分高光譜識別方法包括以下步驟：

第一步驟中，絕緣子人工污穢模擬檢測，其中，以高溫硫化硅橡膠片為基底材料，選取污穢成分物質作為檢測對象，在基底材料表面定量涂刷污穢成分物質，根據不同成分分為m類樣品，每類樣品數量為n個的樣品集；

第二步驟中，獲取不同樣品的高光譜圖像，選取第一類污穢區域作為感性區域ROI，以感性區域ROI反射率光譜為輸入量主成分分析，計算前三主成分的載荷因子，代入樣品集光譜其中，t_nj表示的第N個樣品的第J個波段下的反射率值，計算得到前三主成分得分并構造得到不同污穢成分的三維分布特征空間j為波段數，n為樣品數，PCn1至PCn3分別表示第n個樣品的前三個主成分的得分，其余類別污穢樣品按照相同步驟進行，構建m個三維分布特征空間，，其中，主成分得分公式：每個樣品得到x＝[PC₁ PC₂ PC₃]，n個樣品構造得到特征空間相同方法得到m個特征空間，其中，K為載荷因子向量，t為不同波段下反射率強度；；

第三步驟中，獲取待測樣品高光譜圖像以提取樣品表面光譜，分別代入不同污穢成分的主成分得分計算公式，得到待測樣品前三主成分得分x＝[PC₁ PC₂ PC₃]；