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基於影象處理的斷路器壓力錶計識別技術研究

釋出時間₪✘:2019-11-16 11:55:24 瀏覽₪✘:

0 引言

我國工業化和資訊化程序飛快,各類儀表的使用也越來越頻繁,據調查,由於變電站的特殊性,在日常應用上,還是指標類儀表應用偏多▩••◕▩。隨著數字影象處理技術的不斷完善,儀表識別技術也得到了飛躍式發展,如何更加精準地對指標類儀表進行讀數,是亟待解決和提升的重要問題▩••◕▩。

1 基於影象處理的斷路器壓力錶計識別技術的重要性

在人們日常工作和生產中,常見的用於顯示資料的工具就是各類儀表,如家庭用到的電錶▩╃、水錶等▩••◕▩。一般情況下,儀表有指標式和數字式兩種,數字式儀表可以透過數字直觀顯示數值,其結果更加精確,在進行資料統計時也更加簡單,但是其構造複雜並且相對成本較高▩••◕▩。而指標式儀表,由於其結構簡單,安全可靠,不易受到其他因素的影響且價效比相對較高,所以在進行變電站斷路器壓力測量時,通常選用指標式儀表▩••◕▩。在變電站中,壓力錶起著至關重要的作用,雖然伴隨著自動化技術的飛速發展,很多智慧變電站應勢而生,數字儀表逐漸取代指標儀表走上舞臺,但是數字儀表極易受到電磁場等影響,並且在壓力變化較快的環境中,不容易顯示其變換規律,基於此,指標儀表在一定程度上還是不可替代的[1]▩••◕▩。傳統方式是採用人工抄錄的辦法統計斷路器的壓力值,不僅在抄錄的過程中費時費力,而且後續還要將抄錄結果一一錄入電腦,工作效率非常低並且由於人為因素的影響,準確率並不高▩••◕▩。基於這個情況,國內很早就開始了對儀表識別技術的研究,比如有跡可循的:距離判別法▩╃、結合影象處理技術與伺服跟蹤技術的識別方法▩╃、最大灰度相減法▩╃、種子填充法等等,不斷推進著斷路器壓力錶計識別技術的發展程序▩••◕▩。

2 基於影象處理的斷路器壓力錶計識別技術的對策

2.1 影象處理及具體流程

在進行變電站斷路器壓力錶的識別過程中,首先是對收集到的指標儀表的影象進行處理,這是壓力錶計識別技術中的重要環節▩••◕▩。影象處理的好壞程度直接影響著壓力錶讀數的精準度,基於此,在影象處理過程中,一定要嚴格把控各個流程,以確保讀取的資訊準確無誤▩••◕▩。具體流程如下▩••◕▩。

2.1.1 進行影象灰度化處理

影象灰度化處理,顧名思義,是將收集到的帶有顏色的圖片處理成灰度的過程▩••◕▩。這一過程,一是減少色彩對於圖片清晰度的影響,同時避免發生由於顏色過多過亮而導致光線不適應的情況發生▩••◕▩。二是由於彩色的圖片相較於灰度圖片來說,其佔用的記憶體空間更多,操作也更為複雜,處理速度慢,所以轉換成灰度影象也更易操作▩••◕▩。

2.1.2 進行影象增強▩╃、去燥處理

在進行壓力錶影象收集的過程中,由於受到光照程度不均或者反光的的影響,必然會有圖片不清晰的情況發生,影象增強就是基於這個情況,利用增強技術將影象中部清晰的地方進行處理,使其變得清晰或者是重點突出起來,提高影象的質量▩••◕▩。另外,在進行的壓力錶資料採集傳輸等過程中,會受到噪音的干擾,噪音會不同程度影響影象的質量,所以在進行壓力錶資料讀取之前,對影象進行去燥處理也至關重要▩••◕▩。

2.1.3 影象常規檢測

由於影象在採集的過程中,沒有辦法保證每個位置都方正,一定會存在傾斜的狀況,所以需要對影象進行常規的檢測和糾正,以免由於影象傾斜造成的數值讀取誤差▩••◕▩。

2.1.4 影象的二值化處理

影象二值化是指將影象上的每一點的灰度值設定為0或255,灰度值的無用資訊會被刪除,從而使得處理過的影象呈現出明顯的黑白效果▩••◕▩。

2.1.5 影象的合理分割以及形態學處理

影象的分割就是指將影象的主要組成部分進行分離,即將壓力錶的指標與背景的錶盤進行分離處理,進而得到想要的部分▩••◕▩。形態學影象處理是指用一定特徵的形態元素去度量和處理影象中特定的形狀,實現指標特徵的提取▩••◕▩。透過對影象進行形態學影象處理後,可得到儀表影象特徵資訊,並減少資訊量,加快儀表讀數識別的速度▩••◕▩。

2.2 對壓力錶的指標進行有效定位

對於指標儀表,只有確定指標的位置,才能精準讀出數值,所以進行斷路器壓力錶計識別技術的關鍵,就是對指標的位置的確定▩••◕▩。在確認指標位置的同時,首先要對壓力錶的圓心進行確認,先檢測出圓形的位置,在透過科技確定其圓心位置,對於儀表來說,指標式一定會透過的圓心的,所以圓心的確定也有利於後續對於指標確定的處理,可以直接過濾掉沒有經過圓心的直線▩••◕▩。進而透過Hough變換的方法,採集到影象包含的直線▩••◕▩。對於採集到的直線,只需要進行兩步處理,第一需要去掉耐震液的直線後,在剩餘的直線中,選擇透過圓心的最長的一條,就是指標▩••◕▩。

2.3 進行斷路器壓力錶計數值的最終判讀

進行壓力錶數值的判讀,是研究斷路器壓力錶計識別技術的最終目的,是整個技術中最後也是最重要的一步,對於數值的判讀,常採用的辦法有兩種:距離判讀法和角度判讀法▩••◕▩。

2.3.1 距離判讀法

顧名思義,是透過距離進行讀數的方法,具體是透過確定指標停留的位置,進而測量指標到與其相鄰的兩條刻度線的距離來確定儀表讀數的辦法▩••◕▩。如果採用此種辦法,在進行讀數之前,要做好前期的準備工作,將儀表盤上的所有刻度線都進行確認,進而做出準確的定位和標記,並且要清晰地識別出每一條刻度線所對應的數值,最後才能根據指標直線到左右相離刻度重心距離計算出儀表讀數[2]▩••◕▩。

如上述步驟顯示,進行距離判讀法的時候,對於刻度線以及其所對應數值的要求非常嚴格,一個小的差錯都容易導致數值讀取出錯,而在變電站中,一般斷路器的壓力錶指標都具有很多條刻度線,給距離判讀方法增加很多難度,並且透過距離換算的方法,在演算法上也相對麻煩,所以一般人們不會採取這種辦法進行讀數▩••◕▩。

2.3.2 角度判讀法

相對於距離判讀法,角度判讀法的操作程式要簡單得多,直接透過指標偏轉的角度,分析其與錶盤的關係就可以得出精確的數值▩••◕▩。可以透過hough變換獲得待測指標直線▩╃、零刻度線和最大示值刻度線,然後利用最小二乘法進行直線擬合,獲取相關的角度值▩••◕▩。

假設使用的壓力錶量程範圍是-0.1~0.9 MPa,只需要在測量的過程中,計算出指標與最開始刻度的夾角,就可以判斷出斷路器壓力錶的讀數▩••◕▩。在計算指標與起始刻度的夾角時,為了更準確快捷得到想要的資料,可以先將整個壓力錶進行合理的劃分,用兩條直線均勻分成四個位置,再根據指標兩個端點中間部分所屬的位置,結合指標的傾斜率,算出指標與起始刻度的夾角▩••◕▩。就可以順利讀出斷路器壓力錶的讀數▩••◕▩。

3 結語

在科學技術日益成熟的今天,進行斷路器壓力錶計識別的過程中,應該摒棄傳統人工識別的方法,發揮現代影象處理技術的優勢,對斷路器的壓力錶進行智慧化識別,在提高工作效率的同時,減少人工方面的投入,同時也能夠提高壓力錶數值的準確性▩••◕▩。