[发明专利]电力开关柜开关状态图像识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力配网监测领域基于图像识别的电力开关柜遥信系统，具体涉及对电力开关柜开关状态的实时监控的图像处理、识别系统。

背景技术

在电力系统中，开关柜应用非常广泛，能够实时指示电力线路运行状态，对排除电力故障有一定的帮助。但由于电力系统分布区域广阔，在出现故障时无法在第一时间报告工作人员在哪一处发生故障，只能由人工一处一处检查电力机房开关柜状态，非常耗费时间与人力，效率低下。

目前如果要远程读取开关柜的状态就要将开关电路通过现场总线技术连接到处理器或者控制器单元，用处理器或者控制器来读取电力线路的状态，并通过有线或者无线的方式来把读取到的状态发送到远程的控制中心。这种实现方式在可靠性和灵活性上都存在一些不足。而现有的视频监控系统，终端通常仅起到采集视频的作用，图像还需通过有线或无线的方式传输到远端控制中心，进一步进行后台处理识别。这样需要较高通信带宽，对设备成本要求极高。

现已有的电力开关柜开关开关状态实时图像识别装置采用灰度行程长度统计法实现状态识别，此算法简单，但需人工进行目标加框定位，自动化程度较低，且不易扩展适用于其他类型电力开关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对目前流行的电力故障监控系统的不足，提出了一种电力开关柜开关状态实时图像采集处理识别系统，它可以实现对电力开关柜开关状态的远程实时自动监控，无需人工进行目标定位，自动化程度高，适用于各种类型电力开关。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种电力开关柜开关状态实时图像识别系统，所述图像识别系统包括离线训练模块及在线识别模块，应用于电力开关柜开关状态的实时图像处理识别装置中；所述离线训练模块，基于Adaboost算法对大量包含开关状态的真样本和假样本进行学习，形成一系列的弱分类器，然后依据权重把这些弱分类器级联成若干强分类器，所述强分类器分别代表不同的开关状态；

所述在线检测模块包括图像初步处理模块和状态识别模块；

所述图像初步处理模块,用于将采集到的开关图像转换为开关灰度图并去噪，以便状态识别模块进行处理；

所述状态识别模块,装载了所述强分类器，并利用所述强分类器分别对所述开关灰度图进行扫描搜索，得到开关的位置和状态信息。

对采集到的图像数据实时处理，采用基于Adaboost的目标检测算法，分别用三种开关状态的分类器对图像进行检测，得出当前图像中包含的开关状态结论。

优选的，在所述离线训练模块中，每个特定弱分类器所使用的特征用形状、感兴趣区域中的位置以及比例系数来定义；提取矩形特征时，用积分图像方法来减小计算量。

优选的，所述图像初步处理模块包括转化为灰度图单元和图像去噪单元。所述转化灰度图单元将采集到的彩色开关图像转化为灰度图像，所述图像去噪单元对灰度图像进行中值滤波，将灰度中存在的噪音点去除，避免了噪声点对图像识别带来的干扰。

优选的，状态识别模块采用基于Adaboost的目标检测算法，以不同比例大小的扫描窗口对图像进行搜索，能够通过强分类器的即为一个目标，识别单元通过该目标的区域位置和强分类器的种类以确定某个开关的状态。

采用本发明，通过视频监控和图像识别的方式来读取开关状态，并可配合视频监控系统将识别处理后的开关状态信息通过配网通信网络实时传送到后台系统，达到远程监控的目的。本发明可自行判断图像中开关的位置与状态，无需人工操作，自动化程度较高；也可与已有的人工甄选方法结合判断复杂开关的状态。本发明仅将计算量大的离线训练模块在远端控制中心完成，而所有处理识别过程都在终端装置中完成，仅需将处理识别后的开关状态信息发送到远端工作人员手中，也可根据后台系统需要传送实时视频。克服了现有视频监控系统，终端仅起到采集视频并通过有线或无线的方式传输到远端控制中心，进一步进行后台处理识别而产生的对通信带宽和设备成本的依赖。

同时，由于监控采用图像识别方式，所用摄像头在开关柜远处对其进行监控，和电力设备距离比较远，之间没有任何连接，从而能够保证系统可靠性。另外监控系统可以单独建立，位置可以自由选择，设备安装和维护都很灵活方便，和电力设备之间不会产生相互影响，并且安装和维护人员的安全也可以得到充分的保障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1是电力配网系统开关柜开关状态图像识别系统的结构框图。

图2是开关柜圆盘旋转型开关三种开关状态原始图，导通状态（a），接地状态（b），悬空状态（c）。