抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法及装置与流程

1.本技术实施例涉及抽水蓄能技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法及装置。


背景技术：

2.抽水蓄能机组运行时，顶盖承受高水头和较大水压脉动产生的载荷，尤其是过渡过程，顶盖受到水锤压力波的冲击，若顶盖螺栓松动，可能会出现螺栓断裂，顶盖被掀起，从而出现机组被破坏，甚至水淹厂房的严重事故。采用人工巡检的方式，不定期的对顶盖螺栓进行检查，无法准确判断螺栓紧固状态，且机组运行过程中进入水车室检查存在安全风险；利用弹性垫圈的变形检测顶盖螺栓与螺母的紧固状态，增设的弹性垫圈会带来额外的安全风险，且弹性垫圈的检测精度易受温度变化的影响。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例的目的在于提出一种抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法及装置，能够准确检测顶盖螺栓状态。
4.基于上述目的，本技术实施例提供了抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法，包括：
5.在机组运行时，获取顶盖螺栓螺母图像；其中，所述顶盖螺栓螺母图像中包括螺母，所述螺母上设有标记线；
6.提取所述顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线；
7.根据所述标记线上的像素点，确定所述标记线的当前位置；
8.根据所述当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓的状态。
9.可选的，提取所述顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线，包括：
10.确定所述顶盖螺栓螺母图像中的螺母的区域；
11.对于所述区域中的每个像素点：
12.如果该像素点的颜色值与所述标记线的颜色基准值的差值小于预设的颜色差阈值，且该像素点到预设的基准点的距离小于预设的距离阈值，
13.该像素点为所述标记线上的像素点。
14.可选的，根据所述标记线上的像素点，确定所述标记线的当前位置，包括：
15.对所述标记线上的各像素点进行线性拟合，得到所述标记线的当前斜率。
16.可选的，根据所述当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓的状态，包括：
17.计算所述当前斜率与紧固状态下的基准斜率之间的松动角度；
18.如果所述松动角度大于预设的松动阈值，所述顶盖螺栓处于松动状态。
19.可选的，所述顶盖螺栓螺母图像中包括多组顶盖螺栓与螺母；按照公式(1)计算所述当前斜率与紧固状态下的基准斜率之间的松动角度：
20.θi＝atan(ci)-atan(ai)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
21.其中，ci为第i个螺母上的标记线的当前斜率，ai为第i个螺母上标记线的基准斜率，θi为第i个顶盖螺栓的松动角度。
22.可选的，在机组运行状态下，获取顶盖螺栓螺母图像之前，还包括：
23.在机组停机时、顶盖螺栓与螺母处于紧固状态下，获取顶盖螺栓螺母紧固图像；所述顶盖螺栓螺母紧固图像中包括紧固状态的螺母，该螺母上的标记线为基准标记线；
24.提取所述顶盖螺栓螺母紧固图像中螺母上的基准标记线；
25.根据所述基准标记线上的像素点，确定所述基准位置。
26.可选的，获取顶盖螺栓螺母紧固图像之后，还包括：
27.利用颜色拾取器提取所述基准标记线上预定数量像素点的颜色值；
28.根据所述预定数量像素点的颜色值，确定所述颜色基准值。
29.可选的，所述顶盖螺栓螺母紧固图像中还包括顶盖螺栓，所述基准点为所述顶盖螺栓的中心像素点；获取顶盖螺栓螺母紧固图像之后，还包括：
30.确定所述基准标记线上距离所述中心像素点最远的像素点；
31.根据该像素点到所述中心像素点的距离，确定所述距离阈值。
32.可选的，提取所述顶盖螺栓螺母紧固图像中的螺母上的基准标记线之后，还包括：
33.为所述顶盖螺栓螺母紧固图像中的每个螺母及其对应的顶盖螺栓添加相应的标识信息；
34.当确定顶盖螺栓的状态为松动状态时，还包括：
35.输出报警信息；所述报警信息包括松动的顶盖螺栓的标识信息及相应的松动角度。
36.本技术实施例还提供一种抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测装置，包括：
37.获取模块，用于在机组运行时，获取顶盖螺栓螺母图像；其中，所述顶盖螺栓螺母图像中包括螺母，所述螺母上设有标记线；
38.提取模块，用于提取所述顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线；
39.位置确定模块，用于根据所述标记线上的像素点，确定所述标记线的当前位置；
40.检测模块，用于根据所述当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓的状态。
41.从上面所述可以看出，本技术实施例提供的抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法及装置，在机组运行时，获取顶盖螺栓螺母图像，提取顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线。根据标记线上的像素点，确定标记线的当前位置，根据标记线的当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓所处状态。本技术的方法能够准确检测顶盖螺栓的状态，不会受到环境因素的影响，安全可靠。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本技术实施例的方法流程示意图；
44.图2为本技术实施例的图像采集单元的部署示意图；
45.图3为本技术实施例的顶盖螺栓螺母的俯视图；
46.图4为本技术另一实施例的顶盖螺栓螺母的俯视图；
47.图5为本技术实施例的顶盖螺栓螺母图像示意图；
48.图6为本技术实施例的装置结构框图；
49.图7为本技术实施例的电子设备结构框图。
具体实施方式
50.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
51.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
52.如背景技术部分所述，为保证抽水蓄能机组安全稳定的运行，需要保证顶盖螺栓与螺母处于紧固状态。考虑机组运行环境的特殊性，顶盖螺栓的检测既要保证安全性，又不会受到环境因素的影响，保证检测结果的准确性。
53.有鉴于此，本技术实施例提供一种抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法，在螺母上设置标识线，机组运行过程中，利用图像采集单元定时采集顶盖螺栓螺母图像，提取图像中螺母上的标记线，根据标记线的当前位置相较于紧固状态下的基准位置的偏离程度，判定顶盖螺栓是否松动。利用图像处理技术检测顶盖螺栓状态，检测精度较高，不会受到环境因素的影响，性能可靠。
54.以下，通过具体的实施例进一步详细说明本技术的技术方案。
55.如图1-3、5所示，本技术实施例提供一种抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法，包括：
56.s101：在机组运行时，获取顶盖螺栓螺母图像；其中，顶盖螺栓螺母图像中包括螺母，螺母上设有标记线；
57.本实施例中，抽水蓄能机组顶盖部署于水车室，顶盖与座环之间通过若干组顶盖螺栓20和螺母10把合连接。环顶盖周侧设有若干第一螺栓孔，环座环周侧设有若干第二螺栓孔，第二螺栓孔具有与顶盖螺栓匹配的螺纹，顶盖螺栓20穿设于相对应的第一螺栓孔，通过第二螺栓孔和座环紧固连接，再由螺母10和顶盖螺栓20将顶盖和座环把合在一起，为保证机组运行稳定性，顶盖螺栓20和螺母10需要保持在紧固状态。
58.如图2所示，利用图像采集单元采集顶盖螺栓螺母图像，为采集包括顶盖上所有顶盖螺栓和螺母的图像，于机组上方沿圆周方向等角度布设多个图像采集单元(例如，摄像
头)。一些方式中，由于一般的顶盖上设有70-80组顶盖螺栓及螺母，可在水车室机坑壁上间隔45度布设一个图像采集单元，每个图像采集单元可以在其图像采集范围内采集包括10组左右的顶盖螺栓及螺母的顶盖螺栓螺母图像。
59.一些实施例中，在螺母10的顶面设置标记线30，用于检测螺母的位置是否发生变化。为便于快速准确识别，标记线30的颜色明显区别于顶盖螺栓20、螺母10及顶盖的颜色，而且，标记线30具有一定的宽度。可选的，可于螺母顶面的预定位置涂敷一条红色的标记线，标记线的宽度在1-2厘米，每个螺母上的标记线位置可以不同也可以近似相同，考虑到美观性需求，每个螺母上的标记线位置尽量保持一致。
60.s102：提取顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线；
61.本实施例中，在机组运行过程中，利用图像采集单元定时采集顶盖螺栓螺母图像，例如，每隔几分钟采集一次顶盖螺栓螺母图像。对于采集的顶盖螺栓螺母图像，通过图像处理识别出各个螺母，对于每个螺母，提取出螺母上的标记线。可选的，可采用轮廓提取方法从顶盖螺栓螺母图像中识别出各个螺母的区域，进一步在每个螺母的区域内提取出相应的标记线。
62.s103：根据标记线上的像素点，确定标记线的当前位置；
63.本实施例中，提取出螺母上的标记线之后，根据标记线上的所有像素点，确定标记线的当前位置。例如，基于标记线上各像素点的坐标，对标记线上的各像素点进行线性拟合，得到标记线的当前斜率。
64.s104：根据当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓的状态。
65.本实施例中，在确定标记线的当前位置之后，将标记线的当前位置和预先确定的顶盖螺栓与螺母处于紧固状态下的基准位置进行比较，根据当前位置偏离于基准位置的偏离程度，判定顶盖螺栓是否已经松动。
66.本实施例提供的抽水蓄能机组顶盖螺栓松动的检测方法，在机组运行时，通过部署的多个图像采集单元采集顶盖螺栓螺母图像，从顶盖螺栓螺母图像中提取螺母上的标记线，根据标记线上的像素点，确定标记线的当前位置，将标记线的当前位置和紧固状态下的基准位置进行比较，判断顶盖螺栓所处状态。利用图像处理方法能够准确检测顶盖螺栓的状态，不会受到环境因素的影响，性能可靠，无需维护人员到现场巡检，安全性高。
67.一些实施方式中，提取顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线，包括：
68.确定顶盖螺栓螺母图像中螺母的区域；
69.对于区域中的每个像素点：
70.如果该像素点的颜色值与标记线的颜色基准值的差值小于预设的颜色差阈值，且该像素点到预设的基准点的距离小于预设的距离阈值，该像素点为标记线上的像素点。
71.本实施例中，基于获取的顶盖螺栓螺母图像，先通过轮廓提取方法提取出图像中每个螺母所处的区域，对于每个螺母所处的区域，根据标记线的特征继续提取出该螺母上的标记线。以一个螺母为例，对于螺母的区域内的每个像素点，将该像素点的颜色值与标记线的颜色基准值进行比较，如果二者的差值小于颜色差阈值，计算该像素点到基准点之间的距离，如果两点的距离小于距离阈值，确定该像素点是标记线上的点。
72.一些方式中，将该像素点的颜色值与标记线的颜色基准值进行比较，是指将该像素点颜色值的红色分量与标记线的红色基准值进行比较，将该像素点颜色值的绿色分量与
标记线的绿色基准值进行比较，将该像素点颜色值的蓝色分量与标记线的蓝色基准值进行比较，如果像素点的三个颜色分量均小于相应的颜色差阈值，确定该像素点与标记线的颜色相近或相同。
73.一些方式中，基准点为顶盖螺栓螺母图像中所对应的顶盖螺栓的中心像素点，机组运行过程中，认为顶盖螺栓的中心像素点不会发生变化。对于每个螺母的区域内的像素点，计算该像素点到该螺母所对应的顶盖螺栓的中心像素点o的距离，如果两点的距离小于距离阈值，且像素点与标记线的颜色相近或相同，可以判定像素点是该螺母上的标记线上的点，从而准确识别出每个螺母上的标记线。
74.可选的，为提取顶盖螺栓螺母图像中螺母上的标记线，在获取顶盖螺栓螺母图像之后，对于图像中的每个像素点，将该像素点的颜色值与标记线的颜色基准值进行比较，如果二者的差值小于颜色差阈值，计算该像素点到基准点之间的距离，如果两点的距离小于距离阈值，确定该像素点是标记线上的点，该基准点对应的顶盖螺栓与该标记线所在的螺母相对应。
75.一些实施例中，根据标记线的当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓的状态，包括：
76.计算当前斜率与紧固状态下的基准斜率之间的松动角度；
77.如果松动角度大于预设的松动阈值，顶盖螺栓处于松动状态。
78.结合图4所示，本实施例中，提取出标记线上的所有像素点之后，对各像素点的坐标进行线性拟合，得到标记线所在直线l1以及直线l1的当前斜率ci，根据当前斜率和顶盖螺栓于紧固状态下对应的基准标记线所在直线l2的基准斜率ai，计算直线l1相较于直线l2的转动角度，将该转动角度作为顶盖螺栓的松动角度，如果松动角度大于松动阈值，确定顶盖螺栓已松动。
79.一些方式中，顶盖螺栓螺母图像中包括多组顶盖螺栓和螺母；计算当前斜率与紧固状态下的基准斜率之间的松动角度的公式为：
80.θi＝atan(ci)-atan(ai)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
81.其中，ci为第i个螺母上的标记线的当前斜率，ai为第i个螺母在紧固状态下的标记线的基准斜率，θi为第i个顶盖螺栓的松动角度。
82.一些实施例中，当根据当前位置和紧固状态下的基准位置，确定顶盖螺栓处于松动状态时，方法还包括：输出报警信息，该报警信息中包括处于松动状态的顶盖螺栓的标识。即，通过图像处理方法识别顶盖螺栓螺母图像中所包含的各组顶盖螺栓和螺母之后，分别检测每个顶盖螺栓的状态，当检测到其中一个或多个顶盖螺栓已松动时，及时输出报警信息，在报警信息中提示已松动的顶盖螺栓的标识，方便运维人员快速确定松动的顶盖螺栓，尽快排除隐患。可选的，对顶盖螺栓螺母图像进行处理，识别出图中所包括的多个螺母及各螺母上的标记线之后，可以为每个螺母及其对应的螺栓添加标识信息，例如，按照电站标记的顶盖螺栓序号进行编号，当检测出图像中的某个顶盖螺栓松动时，输出螺栓的编号及松动角度。
83.一些实施例中，在机组运行状态下，获取顶盖螺栓螺母图像之前，还包括：
84.在机组停机时、顶盖螺栓与螺母处于紧固状态下，获取顶盖螺栓螺母紧固图像；顶盖螺栓螺母紧固图像中包括紧固状态的螺母，该螺母上的标记线为基准标记线；
85.提取顶盖螺栓螺母紧固图像中螺母上的基准标记线；
86.根据基准标记线上的像素点，确定基准位置。
87.本实施例中，在实时检测之前，于机组停机状态下，将顶盖螺栓20和螺母10拧紧至符合预紧力要求的情况下，利用图像采集单元采集该状态下的顶盖螺栓螺母紧固图像，通过对顶盖螺栓螺母紧固图像进行处理，确定紧固状态下螺母上的基准标记线的基准位置。具体的，基于顶盖螺栓螺母紧固图像，提取处于紧固状态的螺母的所处区域，对于区域中的每个像素点，将像素点的颜色值与基准标记线的颜色基准值进行比较，如果该像素点的颜色与基准标记线的颜色相近或相同，计算该像素点到相应的顶盖螺栓的中心像素点的距离，如果两点的距离小于距离阈值，则该像素点为基准标记线上的点。对区域中的所有像素点处理之后，得到基准标记线上的所有像素点，对基准标记线上所有像素点的坐标进行线性拟合，得到基准标记线所在直线l2：y＝aix+bi，以及直线l2的基准斜率ai。
88.一些实施例中，为确定基准标记线的颜色基准值，在获取顶盖螺栓螺母紧固图像之后，还包括：
89.利用颜色拾取器提取基准标记线上预定数量像素点的颜色值；
90.根据预定数量像素点的颜色值，确定颜色基准值。
91.结合图3所示，采集顶盖螺栓螺母紧固图像之后，利用颜色拾取器采集基准标记线上一定数量的像素点的颜色值，然后根据各像素点的颜色值，计算出红色基准值、绿色基准值和蓝色基准值。例如，提取基准标记线的两个端点和中间任意两点的颜色值，将四个像素点的红色分量平均值作为红色基准值，将四个像素点的绿色分量平均值作为绿色基准值，将四个像素点的蓝色分量平均值作为蓝色基准值，可以表示为：
[0092][0093]
其中，r
lm1
、g
lm1
、b
lm1
分别为第一个像素点颜色值的红色分量、绿色分量和蓝色分量，r
lm2
、g
lm2
、b
lm2
分别为第二个像素点颜色值的红色分量、绿色分量和蓝色分量，r
lm3
、g
lm3
、b
lm3
分别为第三个像素点颜色值的红色分量、绿色分量和蓝色分量，r
lm4
、g
lm4
、b
lm4
分别为第四个像素点颜色值的红色分量、绿色分量和蓝色分量。上述选取像素点及计算颜色基准值的方法仅为示例性说明，为提高颜色基准值的准确性，也可以从基准标记线上不同位置提取更多的像素点的像素值，据此计算颜色基准值，像素点的数量、选取方式和计算颜色基准值的方法不做具体限定。
[0094]
一些实施例中，为确定距离阈值，获取顶盖螺栓螺母紧固图像之后，还包括：
[0095]
确定基准标记线上距离对应的顶盖螺栓的中心像素点最远的像素点；
[0096]
根据该像素点到该中心像素点的距离，确定距离阈值。
[0097]
本实施例中，采集顶盖螺栓螺母紧固图像之后，根据顶盖螺栓的特征从图像中提取顶盖螺栓所处区域，在顶盖螺栓所处区域中提取顶盖螺栓的中心像素点，对于顶盖螺栓对应的螺母上的基准标记线最端部(例如，最左端和最右端)的两个像素点，分别计算两个像素点到顶盖螺栓的中心像素点的距离，选取距离中心像素点最远的一个像素点，根据该像素点到中心像素点的距离，确定距离阈值。
memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0114]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0115]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0116]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0117]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0118]
上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0119]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0120]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0121]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0122]
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例
如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0123]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。