[发明专利]一种变电站设备分合物理位置监测装置及方法

权利要求书

1.一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，包括与变电站设备相对设置的前端图像采集装置、数据集中装置和后台服务器，前端图像采集装置设置在设备操作机构附近且通过无线网络与数据集中装置连接，将现场设备操作机构分合闸处状态图片发送给数据集中装置，所述数据集中装置通过有线或无线方式连接到后台服务器，将接收到的现场设备操作机构分合闸处状态图片转发给后台服务器，所述后台服务器对现场设备操作机构分合闸处状态图片进行处理后判断顺控操作中设备的实际分合物理位置。

2.根据权利要求1所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述前端图像采集装置包括位置变化感测装置、摄像头、终端处理单元和无线通信模块，所述位置变化感测装置设置在设备操作机构上，用以感测设备操作机构动作信息并发送给终端处理单元；所述摄像头正对开关或刀闸机械位置，用以根据终端处理单元的拍照命令对设备操作机构进行拍照并将拍摄图片发送给终端处理单元；所述终端处理单元用以接收进行位置变化感测装置发来的设备操作机构动作信息并向摄像头发送拍照命令或者将上位机发来的拍照指令转发给摄像头，对接收摄像头发来的拍摄图片进行处理后通过无线通信模块发送给数据集中装置。

3.根据权利要求2所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述位置变化感测装置包括用于感测设备操作机构位置的传感器，在设备操作机构上设置有导磁块，导磁块可随着设备操作机构移动而移动，传感器包括磁铁装置和霍尔效应感测部件，霍尔效应感测部件用于设备操作机构的位置；当所述导磁块随着设备操作机构移动时，所述磁铁装置产生的磁场发生变化，所述霍尔效应感测部件随着磁场的变化而产生电信号，所述电信号指示设备操作机构的位置，从而感测设备操作机构分合闸的具体位置。

4.根据权利要求3所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述设备操作机构包括开关和刀闸，位置变化感测装置设置在开关或刀闸的机构连杆上。

5.根据权利要求2所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述终端处理单元包括STM32芯片，它对接收摄像头发来的拍摄图片进行处理的过程为：(1)对拍摄图片进行压缩，输出大小为10kB左右的彩色图片；(2)将拍摄到的图片进行图形识别处理，输出两位二进制码；(3)两位二进制码前面加上4位间隔代号码和3位位置码代号后组成二进制码代码。

6.根据权利要求5所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，利用基于DCT的JPEG图像压缩算法对拍摄图片进行有损压缩，具体过程为：DCT函数通过把数据由空间域变换到频率域，量化器通过利用加权函数来产生对于人类视觉优化的量化DCT系数；熵编码器将量化DCT系数的混乱程度最小化。

7.根据权利要求1所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述无线网络包括ZIGBEE无线通信网络，所述有线方式有线包括以太网和/或串口总线，所述无线方式包括GPRS或wifi或3G或4G网络。

8.根据权利要求1所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述数据集中装置安装在变电站设备现场。

9.根据权利要求6所述的一种变电站设备分合物理位置监测装置，其特征是，所述后台服务器对现场设备操作机构分合闸处状态图片进行处理的过程包括以下步骤：

步骤1、对图片进行预处理：对图片进行预处理的具体过程为：(1)提取方向图，首先将图像分割成足够小的予块，其次对每个子块的每一个点利用Sobel算子分别计算其x方向梯度和y方向梯度，最后根据梯度值得到图像的方向；(2)图像分割，将图像区与背景分离；(3)图像增强，通过将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，以及抑制不感兴趣的特征，来增强图像中的有用信息；(4)二值和细化，将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，并设定一个阈值T，用阈值T将图像的数据分成大于T的像素群和小于T的像素群两部分；

步骤2、特征提取：能够充分表示该图像唯一性的特征用数值的形式表达出来；

步骤3、图像分类：将图像分配到不同的图像库中，并通过分类结果提供变电站设备分合物理位置信息。

10.一种变电站设备分合物理位置监测方法，其特征是，包括以下步骤：

监测设备操作机构动作，如果位置变化感测装置监测到设备操作机构移动则进入下一步，否则继续监测设备操作机构动作；

唤醒摄像头，设备操作机构动作后位置变化感测装置向终端处理单元发送动作信息，终端处理单元唤醒摄像头并向摄像头发送拍照命令；

拍摄图片，摄像头对设备操作机构进行拍照并将拍摄图片发送给终端处理单元；

图像压缩，终端处理单元对接收摄像头发来的拍摄图片进行压缩处理后通过数据集中装置发送给后台服务器；

图像识别处理，后台服务器对对拍摄图片进行图像识别处理，所述图像识别处理的过程包括以下步骤：步骤1、对图片进行预处理：对图片进行预处理的具体过程为：(1)提取方向图，首先将图像分割成足够小的予块，其次对每个子块的每一个点利用Sobel算子分别计算其x方向梯度和y方向梯度，最后根据梯度值得到图像的方向；(2)图像分割，将图像区与背景分离；(3)图像增强，通过将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，以及抑制不感兴趣的特征，来增强图像中的有用信息；(4)二值和细化，将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，并设定一个阈值T，用阈值T将图像的数据分成大于T的像素群和小于T的像素群两部分；步骤2、特征提取：能够充分表示该图像唯一性的特征用数值的形式表达出来；步骤3、图像分类：将图像分配到不同的图像库中，并通过分类结果提供变电站设备分合物理位置信息；

根据监测数据进行相关操作，如果分类结果有效则根据程序进行顺序操作，如果分类结果无效则判断是否需要人工确认后继续操作，如果需要人工确认后继续操作则根据程序进行顺序操作，否则终止操作。