一种输变电设备监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种输变电设备监测系统，包括：(1)采集器，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；(2)服务器，用于接收采集器采集的数据，并存储至数据库；(3)监测端，用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端对需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测；所述采集器通过无线网络与所述服务器相连，所述服务器通过无线网络与所述监测端连接。本发明实现对需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高。
【专利说明】
一种输变电设备监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种输变电设备监测系统。
【背景技术】
[0002] 变电站是电力系统中较为重要的一部分，变电站的高压开关柜、母线接头、电缆接 头、输变电线路接头、室外刀闸开关等重要的设备，对环境的要求度较高，且在长期运行过 程中容易因绝缘老化、接触电阻过大而发热，从而导致火灾和大面积的停电事故，造成重大 的经济损失及严重的社会影响。相关技术中，变电站设备温度、健康状况及环境监测只能依 靠有线方式通过人工值守进行，监测效率和可靠性较低。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明旨在提供一种输变电设备监测系统。
[0004] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0005] -种输变电设备监测系统，包括：
[0006] (1)采集器，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0007] (2)服务器，用于接收采集器采集的数据，并存储至数据库；
[0008] (3)监测端，用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端对需温 度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器通过无线网 络与所述服务器相连，所述服务器通过无线网络与所述监测端连接。
[0009] 本发明的有益效果为:通过设置采集器、服务器、监测端，实现对需温度监测的输 变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端通过无线网 对服务器上的数据进行查看，监测端可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。
【附图说明】
[0010] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的应用场景不构成对本发明的任何限 制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得 其它的附图。
[0011] 图1是本发明的结构示意图。
[0012] 图2是本发明健康状态监测系统的运作流程示意图。
[0013] 附图标记：
[0014] 采集器1、服务器2、监测端3、环境参数调节器4、温度预警设备5、健康状态监测系 统6、数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63、数据显示模块64。
【具体实施方式】
[0015] 结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
[0016] 应用场景1
[0017] 参见图1、图2，本应用场景中的一个实施例的输变电设备监测系统，包括：
[0018] (1)采集器1，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0019] (2)服务器2,用于接收采集器1采集的数据，并存储至数据库；
[0020] (3)监测端3,用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端3对需 温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器1通过无线 网络与所述服务器2相连，所述服务器2通过无线网络与所述监测端3连接。
[0021] 本发明的上述实施例通过设置采集器1、服务器2、监测端3,实现对需温度监测的 输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端3通过无 线网对服务器2上的数据进行查看，监测端3可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。
[0022] 优选的，所述输变电设备监测系统还包括环境参数调节器4,所述环境参数调节器 4连接监测端3,在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处环境的温度和湿度的 调节。
[0023] 本优选实施例完成了对输变电设备所处环境的参数调整。
[0024] 优选的，所述输变电设备监测系统，还包括温度预警设备5,所述温度预警设备5与 监测端3连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度安全范围时，进行实 时报警并显示异常位置。
[0025]本优选实施例增加了系统的智能化预警功能，提高了监测的安全性。
[0026]优选的，所述采集器1还用于采集监测各输变电设备工作的视频图像，所述监测端 3包括用于检测输变电设备健康状态的健康状态监测系统6,所述健康状态监测系统6包括 依次连接的数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63和数据显示模块64,所述 数据预处理模块61用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯 滤波器进行滤波处理;所述数据分析模块62用于对预处理后的视频图像进行分析和处理， 以得到输变电设备的振动位移曲线;所述数据评估模块63用于对所述振动位移曲线进行健 康分析并判断输变电设备的振动位移是否处于健康状态，输出输变电设备健康状态结果； 所述数据显示模块64用于显示所述输变电设备健康状态结果。
[0027]本优选实施例构建了健康状态监测系统的模块架构。
[0028]优选的，所述数据分析模块62包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模 块、位移修正子模块和显示子模块，具体为：
[0029] (1)算法选择子模块:与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各桢图 像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一桢图像相比不满足 亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值!^的任一项条件时，选取主算法子模块进 行追踪目标的运动位移的提取；当前帧图像与前一桢图像相比满足亮度恒定、空间一致和 桢间位移差小于设定阈值Ti条件时，选取副算法子模块进行追踪目标的运动位移的提取，Ti 的取值范围为(〇, 1mm];
[0030] (2)主算法子模块:用于通过图像配准的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧中的追踪目标图像作为模板图像Ρ(σ)，后续帧图像为込 (〇)，j = 2，...n，多次扭曲所述后续帧图像1」(〇)，使其与模板图像P(〇)对齐，每次扭曲后所 述后续帧图像以σ)与模板图像Ρ(σ)之间的增量Αδ^/ :
[0031]
[0032]其中，Φ(σ;δ」）为模板图像ρ(σ)的像素坐标0(x，y)映射到后续帧图像Ij(o)的亚像 素坐标，δ」表示扭曲变换的参数向量，Ij(iK〇; δ」））为从后续帧图像Ι」（σ)中截取的扭曲部 分，V/5为扭曲部分在亚像素坐标Φ( σ; δ」)处的梯度；
[0033] 所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδ」来更新以逐渐实现图像配准，更 新过程为:Α δ」，每次更新后对变换参数\的小数点后一位进行四舍五入取整，停止 更新的条件为I I Αδ」| |<Τ2，Τ2为设定的阈值，Τ2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换 参数\即为后续帧图像Ι』(σ)中要提取的追踪目标的复杂运动位移；
[0034] (3)副算法子模块:用于通过模板匹配的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi，i = 2,. . .η,各桢图像中追踪目标的简单运动位移(xi，yi)为：
[0035]
[0036] 其中，（XQ，yQ)为通过计算模板图像?,与第一帧图像的NCC相关系数矩阵得到的最 大位置点的坐标，1111，1]12，1113，1114，1115为(1()，7())周围8个坐标点^，71〇的相关系数，1^=1，...，8， (xo，yo)与所述相关系数的关系为 c (xk，yk) =m〇+mixk+m2yk+m3Xk2+m4Xkyk+m5yk2;
[0037] (4)位移修正子模块，考虑到当地温度对输变电设备位移的影响，引入温度修正系 数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]:
[0038] 修正后的复杂运动位移:δ'」= δ」XL
[0039] 修正后的简单运动位移"xm/zUijOXL;
[0040] (5)显示子模块，与主算法子模块、副算法子模块连接，用于处理并显示与追踪目 标相关的运动位移数据和输变电设备的振动位移曲线。
[0041] 本优选实施例设置副算法子模块，对满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于 设定阈值!^条件的相邻桢图像进行位移提取，只需选择模板图像进行计算，简单、直观，自 动化能力强，且提出了简单运动位移( Xl，yi)的计算公式，提高了计算的速度;通过设置主算 法子模块，对不满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值h任一项条件的相邻 桢图像进行位移提取，提取过程较为简单，可以快速被执行，可以实现高速摄像的实时位移 提取;通过设置算法选择子模块，对视频中各桢图像的位移提取算法进行优化选择，减少了 对图像处理的依赖，提高了位移提取的效率，算法对每桢图像的位移提取时间可以降低到 0. lms以下;通过设置位移修正子模块，消除了温度对位移的影响，计算结果更为准确。 [0042]优选的，所述数据评估模块63包括主评估子模块和副评估子模块：
[0043] a、主评估子模块:对显示子模块中的振动位移曲线进行评估，若振动位移曲线评 估合格，则不再对运动位移数据进行评估；
[0044] b、副评估子模块：当振动位移曲线评估不合格时，对显示子模块中的运动位移数 据进行评估，找出异常数据。
[0045 ]本优选实施例提尚了评估的精度。
[0046]本应用场景中的上述实施例取1'1 = 0.1，1'2 = 0.5，对输变电设备健康状况的分析速 度相对提高了 5 %，分析精度相对提高了 4.2 %。
[0047]应用场景2
[0048] 参见图1、图2，本应用场景中的一个实施例的输变电设备监测系统，包括：
[0049] (1)采集器1，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0050] (2)服务器2,用于接收采集器1采集的数据，并存储至数据库；
[0051] (3)监测端3,用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端3对需 温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器1通过无线 网络与所述服务器2相连，所述服务器2通过无线网络与所述监测端3连接。
[0052]本发明的上述实施例通过设置采集器1、服务器2、监测端3,实现对需温度监测的 输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端3通过无 线网对服务器2上的数据进行查看，监测端3可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。 [0053]优选的，所述输变电设备监测系统还包括环境参数调节器4,所述环境参数调节器 4连接监测端3,在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处环境的温度和湿度的 调节。
[0054] 本优选实施例完成了对输变电设备所处环境的参数调整。
[0055] 优选的，所述输变电设备监测系统，还包括温度预警设备5,所述温度预警设备5与 监测端3连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度安全范围时，进行实 时报警并显示异常位置。
[0056] 本优选实施例增加了系统的智能化预警功能，提高了监测的安全性。
[0057]优选的，所述采集器1还用于采集监测各输变电设备工作的视频图像，所述监测端 3包括用于检测输变电设备健康状态的健康状态监测系统6,所述健康状态监测系统6包括 依次连接的数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63和数据显示模块64,所述 数据预处理模块61用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯 滤波器进行滤波处理;所述数据分析模块62用于对预处理后的视频图像进行分析和处理， 以得到输变电设备的振动位移曲线;所述数据评估模块63用于对所述振动位移曲线进行健 康分析并判断输变电设备的振动位移是否处于健康状态，输出输变电设备健康状态结果； 所述数据显示模块64用于显示所述输变电设备健康状态结果。
[0058]本优选实施例构建了健康状态监测系统的模块架构。
[0059] 优选的，所述数据分析模块62包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模 块、位移修正子模块和显示子模块，具体为：
[0060] (1)算法选择子模块:与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各桢图 像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一桢图像相比不满足 亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值!^的任一项条件时，选取主算法子模块进 行追踪目标的运动位移的提取；当前帧图像与前一桢图像相比满足亮度恒定、空间一致和 桢间位移差小于设定阈值Ti条件时，选取副算法子模块进行追踪目标的运动位移的提取，Ti 的取值范围为(〇, 1mm];
[0061 ] (2)主算法子模块:用于通过图像配准的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧中的追踪目标图像作为模板图像Ρ(σ)，后续帧图像为込 (〇)，j = 2，...n，多次扭曲所述后续帧图像1」(〇)，使其与模板图像P(〇)对齐，每次扭曲后所 述后续帧图像以σ)与模板图像Ρ(σ)之间的增量Αδ^/:
[0062]
[0063]其中，Φ(σ;δ」）为模板图像ρ(σ)的像素坐标0(x，y)映射到后续帧图像Ij(o)的亚像 素坐标，δ」表示扭曲变换的参数向量，Ij(iK〇; δ」））为从后续帧图像Ι」（σ)中截取的扭曲部 分，Vi3为扭曲部分在亚像素坐标Φ(σ; δ」)处的梯度；
[0064] 所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδ」来更新以逐渐实现图像配准，更 新过程为:Α δ」，每次更新后对变换参数\的小数点后一位进行四舍五入取整，停止 更新的条件为I I Αδ」| |<Τ2，Τ2为设定的阈值，Τ2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换 参数\即为后续帧图像Ι』(σ)中要提取的追踪目标的复杂运动位移；
[0065] (3)副算法子模块:用于通过模板匹配的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi，i = 2,. . .η,各桢图像中追踪目标的简单运动位移(xi，yi)为：
[0066]
[0067] 其中，（XQ，yQ)为通过计算模板图像?,与第一帧图像的NCC相关系数矩阵得到的最 大位置点的坐标，1111，1]12，1113，1114，1115为(1()，7())周围8个坐标点^，71〇的相关系数，1^=1，...，8， (xo，yo)与所述相关系数的关系为 c (xk，yk) =m〇+mixk+m2yk+m3Xk2+m4Xkyk+m5yk2;
[0068] (4)位移修正子模块，考虑到当地温度对输变电设备位移的影响，引入温度修正系 数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]:
[0069] 修正后的复杂运动位移:δ'」= δ」XL
[0070] 修正后的简单运动位移"Xiji/zUijOXL;
[0071] (5)显示子模块，与主算法子模块、副算法子模块连接，用于处理并显示与追踪目 标相关的运动位移数据和输变电设备的振动位移曲线。
[0072]本优选实施例设置副算法子模块，对满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于 设定阈值!^条件的相邻桢图像进行位移提取，只需选择模板图像进行计算，简单、直观，自 动化能力强，且提出了简单运动位移( Xl，yi)的计算公式，提高了计算的速度;通过设置主算 法子模块，对不满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值h任一项条件的相邻 桢图像进行位移提取，提取过程较为简单，可以快速被执行，可以实现高速摄像的实时位移 提取;通过设置算法选择子模块，对视频中各桢图像的位移提取算法进行优化选择，减少了 对图像处理的依赖，提高了位移提取的效率，算法对每桢图像的位移提取时间可以降低到 0. lms以下;通过设置位移修正子模块，消除了温度对位移的影响，计算结果更为准确。
[0073] 优选的，所述数据评估模块63包括主评估子模块和副评估子模块：
[0074] a、主评估子模块:对显示子模块中的振动位移曲线进行评估，若振动位移曲线评 估合格，则不再对运动位移数据进行评估；
[0075] b、副评估子模块：当振动位移曲线评估不合格时，对显示子模块中的运动位移数 据进行评估，找出异常数据。
[0076 ]本优选实施例提尚了评估的精度。
[0077]本应用场景中的上述实施例取^二。.09，T2 = 0.5时，对输变电设备健康状况的分 析速度相对提高了 4.5 %，分析精度相对提高了 4.2 %。
[0078]应用场景3
[0079] 参见图1、图2，本应用场景中的一个实施例的输变电设备监测系统，包括：
[0080] (1)采集器1，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0081] (2)服务器2,用于接收采集器1采集的数据，并存储至数据库；
[0082] (3)监测端3,用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端3对需 温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器1通过无线 网络与所述服务器2相连，所述服务器2通过无线网络与所述监测端3连接。
[0083]本发明的上述实施例通过设置采集器1、服务器2、监测端3,实现对需温度监测的 输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端3通过无 线网对服务器2上的数据进行查看，监测端3可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。
[0084] 优选的，所述输变电设备监测系统还包括环境参数调节器4,所述环境参数调节器 4连接监测端3,在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处环境的温度和湿度的 调节。
[0085] 本优选实施例完成了对输变电设备所处环境的参数调整。
[0086] 优选的，所述输变电设备监测系统，还包括温度预警设备5,所述温度预警设备5与 监测端3连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度安全范围时，进行实 时报警并显示异常位置。
[0087]本优选实施例增加了系统的智能化预警功能，提高了监测的安全性。
[0088]优选的，所述采集器1还用于采集监测各输变电设备工作的视频图像，所述监测端 3包括用于检测输变电设备健康状态的健康状态监测系统6,所述健康状态监测系统6包括 依次连接的数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63和数据显示模块64,所述 数据预处理模块61用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯 滤波器进行滤波处理;所述数据分析模块62用于对预处理后的视频图像进行分析和处理， 以得到输变电设备的振动位移曲线;所述数据评估模块63用于对所述振动位移曲线进行健 康分析并判断输变电设备的振动位移是否处于健康状态，输出输变电设备健康状态结果； 所述数据显示模块64用于显示所述输变电设备健康状态结果。
[0089]本优选实施例构建了健康状态监测系统的模块架构。
[0090]优选的，所述数据分析模块62包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模 块、位移修正子模块和显示子模块，具体为：
[0091] (1)算法选择子模块:与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各桢图 像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一桢图像相比不满足 亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值!^的任一项条件时，选取主算法子模块进 行追踪目标的运动位移的提取；当前帧图像与前一桢图像相比满足亮度恒定、空间一致和 桢间位移差小于设定阈值Ti条件时，选取副算法子模块进行追踪目标的运动位移的提取，Ti 的取值范围为(〇, 1mm];
[0092] (2)主算法子模块:用于通过图像配准的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧中的追踪目标图像作为模板图像Ρ(σ)，后续帧图像为込 (〇)，j = 2，...n，多次扭曲所述后续帧图像L(〇)，使其与模板图像P(〇)对齐，每次扭曲后所 述后续帧图像以σ)与模板图像Ρ(σ)之间的增量Αδ^/:
[0093]
[0094]其中，Φ(σ ; δj)为模板图像ρ(σ)的像素坐标σ (X，y)映射到后续帧图像I j (σ)的亚像 素坐标，δ」表示扭曲变换的参数向量，Ij(iK〇; δ」））为从后续帧图像Ι」（σ)中截取的扭曲部 分，为扭曲部分在亚像素坐标Φ(σ; δ」)处的梯度；
[0095] 所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδ」来更新以逐渐实现图像配准，更 新过程为:Α δ」，每次更新后对变换参数\的小数点后一位进行四舍五入取整，停止 更新的条件为I I Αδ」| |<Τ2，Τ2为设定的阈值，Τ2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换 参数\即为后续帧图像Ι』(σ)中要提取的追踪目标的复杂运动位移；
[0096] (3)副算法子模块:用于通过模板匹配的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi，i = 2,. . .η,各桢图像中追踪目标的简单运动位移(xi，yi)为：
[0097]
[0098] 其中，（XQ，yQ)为通过计算模板图像?,与第一帧图像的NCC相关系数矩阵得到的最 大位置点的坐标，1111，1]12，1113，1114，1115为(1()，7())周围8个坐标点^，71〇的相关系数，1^=1，...，8， (xo，yo)与所述相关系数的关系为 c (xk，yk) =m〇+mixk+m2yk+m3Xk2+m4Xkyk+m5yk2;
[0099] (4)位移修正子模块，考虑到当地温度对输变电设备位移的影响，引入温度修正系 数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]:
[0100] 修正后的复杂运动位移
[01 01 ]修正后的简单运动位移：（Xi，yiy = (Xi，yi) XL;
[0102] (5)显示子模块，与主算法子模块、副算法子模块连接，用于处理并显示与追踪目 标相关的运动位移数据和输变电设备的振动位移曲线。
[0103] 本优选实施例设置副算法子模块，对满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于 设定阈值!^条件的相邻桢图像进行位移提取，只需选择模板图像进行计算，简单、直观，自 动化能力强，且提出了简单运动位移( Xl，yi)的计算公式，提高了计算的速度;通过设置主算 法子模块，对不满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值h任一项条件的相邻 桢图像进行位移提取，提取过程较为简单，可以快速被执行，可以实现高速摄像的实时位移 提取;通过设置算法选择子模块，对视频中各桢图像的位移提取算法进行优化选择，减少了 对图像处理的依赖，提高了位移提取的效率，算法对每桢图像的位移提取时间可以降低到 0. lms以下;通过设置位移修正子模块，消除了温度对位移的影响，计算结果更为准确。 [0104]优选的，所述数据评估模块63包括主评估子模块和副评估子模块：
[0105] a、主评估子模块:对显示子模块中的振动位移曲线进行评估，若振动位移曲线评 估合格，则不再对运动位移数据进行评估；
[0106] b、副评估子模块：当振动位移曲线评估不合格时，对显示子模块中的运动位移数 据进行评估，找出异常数据。
[0107]本优选实施例提尚了评估的精度。
[0108]本应用场景中的上述实施例取!^ = 0.06，T2 = 0.45时，对输变电设备健康状况的分 析速度相对提高了 3.5 %，分析精度相对提高了 4 %。
[0109]应用场景4
[011 0]参见图1、图2，本应用场景中的一个实施例的输变电设备监测系统，包括：
[0111] (1)采集器1，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0112] (2)服务器2,用于接收采集器1采集的数据，并存储至数据库；
[0113] (3)监测端3,用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端3对需 温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器1通过无线 网络与所述服务器2相连，所述服务器2通过无线网络与所述监测端3连接。
[0114] 本发明的上述实施例通过设置采集器1、服务器2、监测端3,实现对需温度监测的 输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端3通过无 线网对服务器2上的数据进行查看，监测端3可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。
[0115] 优选的，所述输变电设备监测系统还包括环境参数调节器4,所述环境参数调节器 4连接监测端3,在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处环境的温度和湿度的 调节。
[0116]本优选实施例完成了对输变电设备所处环境的参数调整。
[0117] 优选的，所述输变电设备监测系统，还包括温度预警设备5,所述温度预警设备5与 监测端3连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度安全范围时，进行实 时报警并显示异常位置。
[0118] 本优选实施例增加了系统的智能化预警功能，提高了监测的安全性。
[0119] 优选的，所述采集器1还用于采集监测各输变电设备工作的视频图像，所述监测端 3包括用于检测输变电设备健康状态的健康状态监测系统6,所述健康状态监测系统6包括 依次连接的数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63和数据显示模块64,所述 数据预处理模块61用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯 滤波器进行滤波处理;所述数据分析模块62用于对预处理后的视频图像进行分析和处理， 以得到输变电设备的振动位移曲线;所述数据评估模块63用于对所述振动位移曲线进行健 康分析并判断输变电设备的振动位移是否处于健康状态，输出输变电设备健康状态结果； 所述数据显示模块64用于显示所述输变电设备健康状态结果。
[0120]本优选实施例构建了健康状态监测系统的模块架构。
[0121]优选的，所述数据分析模块62包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模 块、位移修正子模块和显示子模块，具体为：
[0122] (1)算法选择子模块:与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各桢图 像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一桢图像相比不满足 亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值!^的任一项条件时，选取主算法子模块进 行追踪目标的运动位移的提取；当前帧图像与前一桢图像相比满足亮度恒定、空间一致和 桢间位移差小于设定阈值Ti条件时，选取副算法子模块进行追踪目标的运动位移的提取，Ti 的取值范围为(〇, 1mm];
[0123] (2)主算法子模块:用于通过图像配准的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧中的追踪目标图像作为模板图像Ρ(σ)，后续帧图像为Ij (〇)，j = 2，...n，多次扭曲所述后续帧图像1」(〇)，使其与模板图像P(〇)对齐，每次扭曲后所 述后续帧图像以σ)与模板图像Ρ(σ)之间的增量Αδ^/ :
[0124
[0125]其中，Φ(σ ; δj)为模板图像Ρ(σ)的像素坐标σ (X，y)映射到后续帧图像I j (σ)的亚像 素坐标，δ」表示扭曲变换的参数向量，Ij(iK〇; δ」））为从后续帧图像Ι」（σ)中截取的扭曲部 分，VP为扭曲部分在亚像素坐标Φ(σ; δ」)处的梯度；
[0126] 所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδ」来更新以逐渐实现图像配准，更 新过程为:Α δ」，每次更新后对变换参数\的小数点后一位进行四舍五入取整，停止 更新的条件为I I Αδ」| |<Τ2，Τ2为设定的阈值，Τ2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换 参数\即为后续帧图像Ι』(σ)中要提取的追踪目标的复杂运动位移；
[0127] (3)副算法子模块:用于通过模板匹配的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi，i = 2,. . .η,各桢图像中追踪目标的简单运动位移(xi，yi)为：
[0128]
[0129] 其中，（XQ，yQ)为通过计算模板图像?,与第一帧图像的NCC相关系数矩阵得到的最 大位置点的坐标，1111，1]12，1113，1114，1115为(1()，7())周围8个坐标点^，71〇的相关系数，1^=1，...，8， (xo，yo)与所述相关系数的关系为 c (xk，yk) =m〇+mixk+m2yk+m3Xk2+m4Xkyk+m5yk2;
[0130] (4)位移修正子模块，考虑到当地温度对输变电设备位移的影响，引入温度修正系 数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]:
[0131] 修正后的复杂运动位移:δ、= δ」XL
[0132] 修正后的简单运动位移"xm/zUijOXL;
[0133] (5)显示子模块，与主算法子模块、副算法子模块连接，用于处理并显示与追踪目 标相关的运动位移数据和输变电设备的振动位移曲线。
[0134] 本优选实施例设置副算法子模块，对满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于 设定阈值!^条件的相邻桢图像进行位移提取，只需选择模板图像进行计算，简单、直观，自 动化能力强，且提出了简单运动位移( Xl，yi)的计算公式，提高了计算的速度;通过设置主算 法子模块，对不满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值h任一项条件的相邻 桢图像进行位移提取，提取过程较为简单，可以快速被执行，可以实现高速摄像的实时位移 提取;通过设置算法选择子模块，对视频中各桢图像的位移提取算法进行优化选择，减少了 对图像处理的依赖，提高了位移提取的效率，算法对每桢图像的位移提取时间可以降低到 0. lms以下;通过设置位移修正子模块，消除了温度对位移的影响，计算结果更为准确。
[0135] 优选的，所述数据评估模块63包括主评估子模块和副评估子模块：
[0136] a、主评估子模块:对显示子模块中的振动位移曲线进行评估，若振动位移曲线评 估合格，则不再对运动位移数据进行评估；
[0137] b、副评估子模块：当振动位移曲线评估不合格时，对显示子模块中的运动位移数 据进行评估，找出异常数据。
[0138]本优选实施例提尚了评估的精度。
[0139] 本应用场景中的上述实施例取1'1 = 0.06，T2 = 0.4时，对输变电设备健康状况的分 析速度相对提高了 4 %，分析精度相对提高了 4.5 %。
[0140] 应用场景5
[0141] 参见图1、图2,本应用场景中的一个实施例的输变电设备监测系统，包括：
[0142] (1)采集器1，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度；
[0143] (2)服务器2,用于接收采集器1采集的数据，并存储至数据库；
[0144] (3)监测端3,用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端3对需 温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器1通过无线 网络与所述服务器2相连，所述服务器2通过无线网络与所述监测端3连接。
[0145] 本发明的上述实施例通过设置采集器1、服务器2、监测端3,实现对需温度监测的 输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测，自动化程度高，且监测端3通过无 线网对服务器2上的数据进行查看，监测端3可灵活设置，从而解决了上述的技术问题。
[0146] 优选的，所述输变电设备监测系统还包括环境参数调节器4,所述环境参数调节器 4连接监测端3,在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处环境的温度和湿度的 调节。
[0147] 本优选实施例完成了对输变电设备所处环境的参数调整。
[0148] 优选的，所述输变电设备监测系统，还包括温度预警设备5,所述温度预警设备5与 监测端3连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度安全范围时，进行实 时报警并显示异常位置。
[0149] 本优选实施例增加了系统的智能化预警功能，提高了监测的安全性。
[0150]优选的，所述采集器1还用于采集监测各输变电设备工作的视频图像，所述监测端 3包括用于检测输变电设备健康状态的健康状态监测系统6,所述健康状态监测系统6包括 依次连接的数据预处理模块61、数据分析模块62、数据评估模块63和数据显示模块64,所述 数据预处理模块61用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯 滤波器进行滤波处理;所述数据分析模块62用于对预处理后的视频图像进行分析和处理， 以得到输变电设备的振动位移曲线;所述数据评估模块63用于对所述振动位移曲线进行健 康分析并判断输变电设备的振动位移是否处于健康状态，输出输变电设备健康状态结果； 所述数据显示模块64用于显示所述输变电设备健康状态结果。
[0151]本优选实施例构建了健康状态监测系统的模块架构。
[0152] 优选的，所述数据分析模块62包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模 块、位移修正子模块和显示子模块，具体为：
[0153] (1)算法选择子模块:与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各桢图 像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一桢图像相比不满足 亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值!^的任一项条件时，选取主算法子模块进 行追踪目标的运动位移的提取；当前帧图像与前一桢图像相比满足亮度恒定、空间一致和 桢间位移差小于设定阈值Ti条件时，选取副算法子模块进行追踪目标的运动位移的提取，Ti 的取值范围为(〇, 1mm];
[0154] (2)主算法子模块:用于通过图像配准的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧中的追踪目标图像作为模板图像Ρ(σ)，后续帧图像为込 (〇)，j = 2，...n，多次扭曲所述后续帧图像1」(〇)，使其与模板图像P(〇)对齐，每次扭曲后所 述后续帧图像TJo)与樽板图像的增量Δδ、*，
[0155]
[015?]其中，Φ(σ ; δj)为模板图像Ρ(σ)的像素坐标σ (X，y)映射到后续帧图像I j (σ)的亚像 素坐标，δ」表示扭曲变换的参数向量，Ij(iK〇; δ」））为从后续帧图像Ι」（σ)中截取的扭曲部 分，V/3为扭曲部分在亚像素坐标Φ(σ; δ」)处的梯度；
[0157] 所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδ」来更新以逐渐实现图像配准，更 新过程为:Α δ」，每次更新后对变换参数\的小数点后一位进行四舍五入取整，停止 更新的条件为I I Αδ」| |<Τ2，Τ2为设定的阈值，Τ2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换 参数\即为后续帧图像Ι』(σ)中要提取的追踪目标的复杂运动位移；
[0158] (3)副算法子模块:用于通过模板匹配的方式来提取追踪目标的运动位移，设视频 共有η桢图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi，i = 2,. . .η,各桢图像中追踪目标的简单运动位移(xi，yi)为：
[0159]
[0160]其中，（XQ，yQ)为通过计算模板图像?1与第一幀图像的NCC相关系数矩阵得到的最 大位置点的坐标，1111，1]12，1113，1114，1115为(1()，7())周围8个坐标点^，71〇的相关系数，1^=1，...，8， (xo，yo)与所述相关系数的关系为 c (xk，yk) =m〇+mixk+m2yk+m3Xk2+m4Xkyk+m5yk2;
[0161] (4)位移修正子模块，考虑到当地温度对输变电设备位移的影响，引入温度修正系 数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]:
[0162] 修正后的复杂运动位移:δ'」= δ」XL
[0163] 修正后的简单运动位移"xm/zUijOXL;
[0164] (5)显示子模块，与主算法子模块、副算法子模块连接，用于处理并显示与追踪目 标相关的运动位移数据和输变电设备的振动位移曲线。
[0165] 本优选实施例设置副算法子模块，对满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于 设定阈值!^条件的相邻桢图像进行位移提取，只需选择模板图像进行计算，简单、直观，自 动化能力强，且提出了简单运动位移( Xl，yi)的计算公式，提高了计算的速度;通过设置主算 法子模块，对不满足亮度恒定、空间一致和桢间位移差小于设定阈值h任一项条件的相邻 桢图像进行位移提取，提取过程较为简单，可以快速被执行，可以实现高速摄像的实时位移 提取;通过设置算法选择子模块，对视频中各桢图像的位移提取算法进行优化选择，减少了 对图像处理的依赖，提高了位移提取的效率，算法对每桢图像的位移提取时间可以降低到 0. lms以下;通过设置位移修正子模块，消除了温度对位移的影响，计算结果更为准确。
[0166] 优选的，所述数据评估模块63包括主评估子模块和副评估子模块：
[0167] a、主评估子模块:对显示子模块中的振动位移曲线进行评估，若振动位移曲线评 估合格，则不再对运动位移数据进行评估；
[0168] b、副评估子模块：当振动位移曲线评估不合格时，对显示子模块中的运动位移数 据进行评估，找出异常数据。
[0169]本优选实施例提尚了评估的精度。
[0170]本应用场景中的上述实施例取1'1 = 0.03，T2 = 0.4时，对输变电设备健康状况的分 析速度相对提高了 4.7 %，分析精度相对提高了 4.5 %。
[0171]最后应当说明的是，以上应用场景仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明 保护范围的限制，尽管参照较佳应用场景对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人 员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案 的实质和范围。
【主权项】
1. 一种输变电设备监测系统，其特征是，包括： (1) 采集器，用于采集需温度监测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度； (2) 服务器，用于接收采集器采集的数据，并存储至数据库； (3) 监测端，用于对数据库中的数据进行处理、分析和显示，以实现监测端对需温度监 测的输变电设备的温度、所处环境的温度和湿度的实时监测;所述采集器通过无线网络与 所述服务器相连，所述服务器通过无线网络与所述监测端连接。2. 根据权利要求1所述的一种输变电设备监测系统，其特征是，还包括环境参数调节 器，所述环境参数调节器连接监测端，在所处环境的温度和湿度超出预定范围时，进行所处 环境的温度和湿度的调节。3. 根据权利要求2所述的一种输变电设备监测系统，其特征是，还包括温度预警设备， 所述温度预警设备与监测端连接，用于在需温度监测的输变电设备的温度不在设定的温度 安全范围时，进行实时报警并显示异常位置。
【文档编号】G01D21/02GK105974249SQ201610590867
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】肖锐
【申请人】肖锐