[發明專利]基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法

在審

• 申請號: 202211035553.1
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115359110A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 周威振;雷鳴東;王興;張世洪;陳健哲;趙銀山
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司大理局
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/62;G06T5/30;G06T5/00;G01F22/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

1.基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取氣體繼電器內注入氣體的體積數據及液位高度并進行分析，得到氣體繼電器內液位高度與氣體體積的轉換關系式；

S2、獲取氣體繼電器的觀察窗的背景參考圖像；

S3、獲取氣體繼電器的觀察窗的待檢測圖像，并結合背景參考圖像，通過圖像差分的方式進行圖像處理，識別當前氣體繼電器的觀察窗內的液位高度；

S4、使用液位與氣體體積的轉換關系式，將當前的液位高度轉換為氣體體積。

2.如權利要求1所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S1包括：

S11、打開內部無液體的氣體繼電器的排氣孔；

S12、從氣體繼電器的放氣塞向內送入液體n次，且每次送入液體的體積均相等；每次送入液體后，記錄已送入的液體的總體積V_li，并記錄對應的液位高度H_i；

S13、將氣體繼電器的總容量記錄為V，得到每次注入液體后剩余氣體體積V_i＝V-V_li；

S14、根據記錄的送入的液體的總體積V_li、對應的液位高度H_i以及剩余氣體體積V_i進行分析，得到氣體繼電器內液位高度與氣體體積的轉換關系式。

3.如權利要求2所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S14中，采用最小二乘法進行線性擬合：

得到由液位高度計算氣體體積的公式：

V_氣＝k*H+b；

其中，H為液位高度，V_氣為對應的氣體體積。

4.如權利要求1所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S2中，所述背景參考圖像為觀察窗內為空液位的圖像。

5.如權利要求1所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S3包括：

S31、獲取氣體繼電器的觀察窗的待檢測圖像；

S32、將待檢測圖像與背景參考圖像進行圖像差分處理，得到差分圖像；

S33、對差分圖像進行二值化及消噪處理，得到消噪圖像；

S34、對消噪圖像進行hough變換，檢測觀測窗的圓形邊框，并根據檢測結果生成一個半徑小于圓形邊框的圓形掩膜，利用掩膜對消噪圖像進行位與操作，將觀測窗的圓形邊框去除，獲得液位分界面二值圖像；

S35、對液位分界面圖像進行水平投影，得到水平方向的灰度直方圖；對直方圖進行最大值檢測，獲得液位位置所在的行數作為當前氣體繼電器的觀察窗內的液位高度。

6.如權利要求5所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S33中，采用OTSU算法求得差分圖像的二值化閾值后，對差分圖像進行二值化處理，獲得僅有黑白二色的圖像，再對二值圖像進行中值濾波及形態學變換，得到消噪圖像；其中，所述形態學變換包括，使用開運算消除分割邊緣的獨立噪聲點并連通加粗液位信息。

7.如權利要求5所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S35中，對直方圖進行最大值檢測時，測量精度為1個像素。

8.如權利要求1所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S4后，還包括S5，判斷氣體繼電器內的當前氣體體積是否達到了預設的排氣閾值，若達到，則控制自動取氣系統將氣體繼電器內的氣體排出，并對排出的氣體進行分析。

9.如權利要求8所述的基于圖像分析的氣體繼電器積氣體積辨識方法，其特征在于：S5中，所述自動取氣系統包括三通閥、集氣盒、油枕、氣體檢測模塊和控制模塊；氣枕通過電磁閥1后與三通閥的接口1連接；氣體繼電器通過電磁閥2后與三通閥的接口2連接；集氣盒的入口與三通閥的接口3連接；集氣盒的排氣口通過電磁閥4后與氣體檢測模塊連接；集氣盒的排油口設有電磁閥3；控制模塊分別與氣體檢測模塊、電磁閥1、電磁閥2、電磁閥3及電磁閥4電連接；

自動取氣系統的控制過程包括：初始狀態時，電磁閥1開啟，電磁閥2、電磁閥3及電磁閥4關閉；當氣體繼電器內的當前氣體體積達到預設的排氣閾值時，控制模塊關閉電磁閥1、打開電磁閥2和電磁閥3第一預設時長；第一預設時長后，集氣盒由于氣體注入導致油位下降，氣體繼電器重新充滿油，關閉電磁閥3、打開電磁閥4及氣體檢測模塊第二預設時長；第二預設時長后，集氣盒被油充滿、排氣孔開始出油，關閉電磁閥2和電磁閥4，打開電磁閥1，恢復初始狀態。