[发明专利]一种基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统，其特征在于，包括：变电站指示灯状态信号采集器、微处理器以及提示器；其中：

变电站指示灯状态信号采集器，包括全角摄像机和LED灯，用于采集变电站指示灯状态信号；

微处理器，用于对采集的变电站指示灯状态信号进行处理，并将处理后的信号通过无线数据路由发送至上位机；上位机给出监测结果，并将监测结果发送至提示器；

提示器，用于对接收到的监测结果进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统，其特征在于，所述变电站指示灯状态信号采集器采用SBSYLOLAS/55AD型号的全角摄像机作为变电站指示灯图像采集装置，以LED灯作为全角摄像机的光源；具体的连接关系以及工作流程如下：

SBSYLOLAS/55AD型号全角摄像机安装在变电站指示灯正上方，距离在5-8m之内，在SBSYLOLAS/55AD型号全角摄像机与指示灯中间安装LED灯，全角摄像机的电源开关与LED灯的电源开关利用并联电路连接在一起，通过AS串口使SBSYLOLAS/55AD型号全角摄像机联网；

在数据采集之前将SBSYLOLAS/55AD型号全角摄像机的拍摄范围、灵敏度、可见光镜头、分辨率、探测器分辨率等参数进行设定，然后启动开关，通过路由器接收到系统服务器发出的信号采集命令，对变电站指示灯进行拍摄，拍摄过程中LED灯自动开启，为SBSYLOLAS/55AD型号全角摄像机拍摄提供补偿光源，帮助摄像机拍摄到清晰的变电站指示灯图像，最后将采集到的图像信号通过UHDA协议发送到计算机上。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统，其特征在于，所述微处理器采用XDFAFAF9SFA6S微处理器芯片和IC集成电路，运转速度可以达到1.56GHz，内核总线宽度为16位；具体工作流程如下：

通过XDFAFAF9SFA6S微处理器芯片的I/O口来读取所述变电站指示灯状态信号采集器相应寄存器的模拟信号，通过微处理器的A/D转换功能将变电站信号灯状态模拟信号转化为数字信号，XDFAFAF9SFA6S微处理器芯片利用数字信号进行数值模拟分析处理，通过控制系统的通信电路的HIDD、OSDF、YWRAO、SARWGF、QWRQA、ASFEWS六个引脚的高低电平，将处理后的数字信号发送到基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统的上位机上。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测系统，其特征在于，所述提示器采用IJAD-s6d提示器，通过SATA3.0接口与系统连接，包括白色和蓝色两种颜色信号灯；具体工作流程如下：

当系统监测到变电站指示灯为“开”状态时，系统通过网络协议将监测结果发送到IJAD-s6d提示器芯片上，芯片控制IJAD-s6d提示器白色信号灯打开；当系统监测到变电站指示灯为“合”状态时，IJAD-s6d提示器芯片控制蓝色信号灯亮起。

5.一种基于上述权利要求1-4中任意一项权利要求所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测方法，其特征在于，包括：

采用双线性差值法将原始图像数据进行标准化处理；

利用图像识别技术对标准化处理后的图像数据进行分析，识别到变电站指示灯状态特征。

6.根据权利要求5所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测方法，其特征在于，所述采用双线性差值法将原始图像数据进行标准化处理，具体包括：

采用双线性差值法将原始图像数据格式统一修改为CAD格式，将原有不规则的图像形状修改为长方形；

将原始图像数据字符、属性进行调整，按照拍摄时间将原始图像数据进行排序；

将采集到的变电站指示灯图像像素统一调整为1080P×1080P，将标准化处理后的数据建立数据集合P。

7.根据权利要求5所述的基于图像识别的变电站指示灯状态监测方法，其特征在于，所述利用图像识别技术对标准化处理后的图像数据进行分析，识别到变电站指示灯状态特征，具体包括：

选取一张标准的变电站指示灯“开”状态图像和一张标准的变电站指示灯“合”状态图像，将两种图像作为系统监测变电站指示灯状态的基准图像；

假设变电站指示灯“开”状态基准图像的特征宽度为w，特征高度为p，其状态特征区域中心到左边界距离为z，到右边界的距离为x，到上边界距离为c，到下边界距离为v；设变电站指示灯“合”状态基准图像的特征宽度为w₁，特征高度为p₁，其状态特征区域中心到左边界距离为z₁，到右边界的距离为x₁，到上边界距离为c₁，到下边界距离为v₁；

任意提取数据集合P中一个变电站指示灯图像数据，将该图像数据与基准图像数据进行比较，得到变电站指示灯图像的特征区和基准图像特征区的高度比和宽度比系数；

根据变电站指示灯图像的特征区和基准图像特征区的高度比和宽度比系数，计算出变电站指示灯状态参数区坐标，其公式如下：

r(x,y)＝SF(e+s)

上式中，r(x,y)表示变电站指示灯状态参数区坐标，S表示变电站指示灯图像的特征区和基准图像特征区的高度比系数；F表示变电站指示灯图像的特征区和基准图像特征区的宽度比系数；e表示变电站指示灯图像特征区宽度；s表示变电站指示灯图像特征区高度；

利用上述公式对变电站指示灯状态各个参数坐标进行计算，然后将计算到的变电站指示灯状态参数区坐标数据进行二值化处理，通过直方图投影法对数据进行降噪处理，得到精准的变电站指示灯状态各个参数坐标数据；

将变电站指示灯状态各个参数坐标数据与基准图像中变电站指示灯状态特征参数进行对比分析，得到变电站指示灯状态，其公式如下：

上式中，κ表示变电站指示灯状态；r₁(x₁,y₁)表示基准图像中变电站指示灯状态特征参数坐标；由于变电站指示灯状态只有两种状态，当变电站指示灯状态为开状态时，变电站指示灯状态特征参数与基准图像变电站指示灯状态特征参数应该是一致的，此时公式等号两边成立，则系统输出变电站指示灯状态为“开”；当公式等号两边不成立，则表示此时变电站指示灯状态为合状态，原始参数发生改变导致上述公式不成立，则此时系统输出变电站指示灯状态为“合”，以此完成基于图像识别的变电站指示灯状态监测。