一種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】一種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，屬于監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，其技術(shù)方案是，它包括計算機、交換機和兩臺互成角度的攝像機，兩臺攝像機通過固定架安裝在被監(jiān)測管型母線的一側(cè)且與被監(jiān)測管型母線等距，每臺攝像機的攝錄視野包括設(shè)置在被監(jiān)測管型母線上的所有監(jiān)測點，兩攝像機和計算機均通過屏蔽雙絞通信線與交換機相連。本實用新型利用攝像機圖像監(jiān)測點提取技術(shù)和三維空間點匹配測量方式來實現(xiàn)對變電站管型母線撓度的實時監(jiān)測，方案簡單易行，可彌補現(xiàn)有技術(shù)在管型母線撓度監(jiān)測方面的不足，實現(xiàn)對管型母線撓度的準(zhǔn)確監(jiān)測，從而保證了電網(wǎng)的安全運行。
【專利說明】一種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及ー種基于攝像機圖像關(guān)鍵點提取和三維空間坐標(biāo)匹配計算的變電站管型母線撓度實時監(jiān)測裝置，屬于監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站管型母線由于跨度較大，自重較重，加上強電場作用與風(fēng)載振動的影響，運行一段時間后中部容易下沉，形成一定的撓度變形，當(dāng)這種撓度變形超過規(guī)程規(guī)定值時，將會威脅電網(wǎng)的安全運行，因此有必要對管型母線的撓度進行實時監(jiān)測。但由于變電站強電場、強干擾的工作環(huán)境，使得管型母線的監(jiān)測實現(xiàn)面臨著諸多難題，到目前為止，針對管型母線的研究多集中于對管母結(jié)構(gòu)抗振性能、試驗分析、安裝エ藝改進等方面，現(xiàn)場缺少ー種切實有效地對管型母線進行實時監(jiān)測的裝置，無法保證電網(wǎng)的安全運行。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，以及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，保證電網(wǎng)的安全運行。
[0004]本實用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，它包括計算機、交換機和兩臺互成角度的攝像機，兩臺攝像機通過固定架安裝在被監(jiān)測管型母線的ー側(cè)且與被監(jiān)測管型母線等距，每臺攝像機的攝錄視野包括設(shè)置在被監(jiān)測管型母線上的所有監(jiān)測點，兩攝像機和計算機均通過屏蔽雙絞通信線與交換機相連。
[0006]上述變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，它還包括長方形的標(biāo)定板，所述標(biāo)定板放置在兩臺攝像機攝錄視野的交叉范圍內(nèi)，其表面噴涂有黒白相間的正方形色素格。
[0007]上述變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，被監(jiān)測管型母線上的多個監(jiān)測點分別設(shè)置在被監(jiān)測管型母線的左半段或右半段的m (m>5)等分點(包括管型母線的中點和一個端部支撐點)以及所取半段管型母線內(nèi)的所有焊接點上。
[0008]上述變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，所述攝像機的外部設(shè)有防護罩。
[0009]本實用新型利用攝像機圖像監(jiān)測點提取技術(shù)和三維空間點匹配測量方式來實現(xiàn)對變電站管型母線撓度的實時監(jiān)測，方案簡單易行，可彌補現(xiàn)有技術(shù)在管型母線撓度監(jiān)測方面的不足，實現(xiàn)對管型母線撓度的準(zhǔn)確監(jiān)測，從而保證了電網(wǎng)的安全運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進ー步說明。
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是管型母線監(jiān)測點設(shè)置示意圖；
[0013]圖3是攝像機標(biāo)定示意圖；
[0014]圖4是管型母線撓度計算的參數(shù)示意圖；[0015]圖5是管型母線撓度計算和超標(biāo)判定的邏輯示意圖。
[0016]圖中各標(biāo)號為:1、固定絕緣子，2、管型母線，3、監(jiān)測點，4、第一攝像機，5、第二攝像機，6、防護罩，7、固定架，8、屏蔽雙絞通信線，9、交換機，10、計算機，11、焊縫，12、標(biāo)定板。
[0017]文中與圖中所用各符號的意義:も、管型母線上各監(jiān)測點與端部支撐點X坐標(biāo)的差值;ァ,、管型母線上各監(jiān)測點與端部支撐點I坐標(biāo)的差值&、管型母線上各監(jiān)測點與端部支撐點z坐標(biāo)的差值;ん、管型母線上各監(jiān)測點與端部支撐點的距離、各監(jiān)測點處所對應(yīng)的管型母線撓度的第一估算值，等干ん與も的平方差開根號；/21、各監(jiān)測點處所對應(yīng)的管型母線撓度的第二估算值，等干ち與的平方和開根號；/し、各監(jiān)測點處所對應(yīng)的管型母線撓度值，等干/與/2i的均值、管型母線在所有監(jiān)測點處的最大撓度值;/lim、管型母線撓度限定值，即管型母線的超標(biāo)閾值;ゴ、管型母線的外徑值;ム管型母線的支撐跨距，即相鄰兩個用于支撐管型母線的固定絕緣子之間的距離。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)在管型母線撓度監(jiān)測方面的不足而專門設(shè)計的。它包括設(shè)置在管型母線2上的監(jiān)測點3、第一攝像機4、第二攝像機5、防護罩6、固定架7、屏蔽雙絞通信線8、交換機9、計算機10和標(biāo)定板12。其中，兩臺攝像機通過屏蔽雙絞通信線8與交換機9相連，交換機9再通過屏蔽雙絞通信線8與計算機10相連。
[0019]本實用新型需要解決四個問題:一是通過何種途徑來對管型母線的撓度進行監(jiān)測；ニ是如何設(shè)置管型母線上的監(jiān)測點以便后期提取計算；三是如何對監(jiān)測點進行識別和坐標(biāo)數(shù)據(jù)提??；四是如何科學(xué)有效地根據(jù)提取的監(jiān)測點坐標(biāo)數(shù)據(jù)對管型母線的撓度進行計算和超標(biāo)報警。
[0020]參看圖1，本實用新型采用兩臺內(nèi)外參數(shù)均一致的攝像機結(jié)合后臺支撐軟件來對管型母線撓度進行監(jiān)測。監(jiān)測通過以下途徑實現(xiàn):設(shè)置互成角度的兩臺攝像機(第一攝像機4和第二攝像機5)，攝像機外部加裝防護罩6，并固定在固定架7上，攝像機視角范圍包括3/5以上管型母線；管型母線2上設(shè)置監(jiān)測點3，所有監(jiān)測點3均在兩攝像機的視角范圍內(nèi)；兩臺攝像機采用屏蔽雙絞通信線8與交換機9相連，交換機9再通過屏蔽雙絞通信線8與計算機10相連；通過對所有監(jiān)測點3的實時提取、計算，得到管型母線的最大撓度，從而達到對管型母線撓度進行實時監(jiān)測的目的。
[0021]參看圖2，本實用新型通過往管型母線上噴涂一定大小的實心圓點來標(biāo)注監(jiān)測點，其中實心圓點的顔色與管型母線的顏色應(yīng)有較大的色差，以便于后期的識別和提取，例如，可采用紅漆進行噴涂。對應(yīng)的噴涂方法如下:在管型母線2斷電后，將擬監(jiān)測管型母線的左半段或右半段平均分為m (m > 5)段(管型母線中心點至端部支撐點所在區(qū)域)，并在等分點處用紅漆噴涂統(tǒng)一規(guī)格的實心圓點3。由于管型母線2在長度上數(shù)值較大，現(xiàn)場的一根管型母線往往是將幾根較短的母線通過焊接形成一體?？紤]到焊接點處的材質(zhì)和應(yīng)力殘余、應(yīng)カ集中問題可能使管型母線2在該處有一定的凹凸和不平整，因此在管型母線焊接處、焊縫11的中心點亦噴涂上相同規(guī)格的實心圓點3，以使監(jiān)測更加合理、科學(xué)。若所監(jiān)測的半段管型母線中有n個與等分點不重合的焊接點，則最終管型母線上所設(shè)置的監(jiān)測點有(m+1+n)個。
[0022]參看圖3，監(jiān)測點3的識別和坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取通過以下方法實現(xiàn):首先對兩臺攝像機進行參數(shù)設(shè)置及標(biāo)定，標(biāo)定操作通過多次提取標(biāo)定板12上的黒白角點和調(diào)整標(biāo)定板12的位置進行，標(biāo)定過程中標(biāo)定板12位于管型母線2附近，其與攝像機的水平距離與管型母線2和攝像機的水平距離相等為宜；標(biāo)定過程其實是調(diào)整內(nèi)部折算參數(shù)的過程，兩臺完成標(biāo)定的攝像機同一時刻下圖像上對應(yīng)的同一點可通過程序折算得到該點真實的三維坐標(biāo)。坐標(biāo)系原點位于所監(jiān)測的半段管型母線所在的固定絕緣子I與地表相交處，豎直方向為Y軸方向，沿管型母線軸線的水平方向為X方向，與XY平面垂直方向為Z軸方向，如圖4中所示。由于所噴涂的監(jiān)測點3對應(yīng)的顔色與管型母線的顏色具有較大的色差，因此轉(zhuǎn)換為灰度圖后程序可根據(jù)灰度閾值自動對各監(jiān)測點3進行識別，同時根據(jù)內(nèi)部的折算參數(shù)將監(jiān)測點3的中心坐標(biāo)折算出來，灰度閾值可通過驅(qū)動程序進行人為設(shè)置與修改。得到各監(jiān)測點三維坐標(biāo)后，對管型母線各監(jiān)測點處的撓度進行計算，計算方法見下文第四個問題對應(yīng)的解決方案。
[0023]參看圖4與圖5，綜合考慮水平方向撓度(風(fēng)載、振動等因素引起)與豎直方向撓度(自重、振動等因素引起)，在提取得到各監(jiān)測點坐標(biāo)后，本實用新型采用以下方法進行撓度計算:
[0024]I)計算所有監(jiān)測點與管型母線支撐點之間的距離ろ、所有監(jiān)測點與管型母線支撐點之間X坐標(biāo)的差值ろ.、所有監(jiān)測點與管型母線支撐點之間y坐標(biāo)的差值力、所有監(jiān)測點與管型母線支撐點之間與z坐標(biāo)的差值ち；
[0025]2)取ん與X1的平方差開根號得到fu ；
[0026]3)取ろ.與ハ的平方和開根號得到f2i ；
[0027]4)取fu與f2i的均值fai為該監(jiān)測點對應(yīng)的撓度值；
[0028]5)將所有監(jiān)測點所對應(yīng)的撓度值進行對比，取其最大值作為管型母線的最大撓度
I max ?
[0029]6)取管型母線撓度的限定值為管型母線外徑值與0.0045倍跨距的均值，即Z7im= {d+Q.0045Z)/2 ；
[0030]7)將管型母線的最大撓度與限定值/7im進行對比，若/;ax≥/7im，則判定管型母線撓度超標(biāo)，程序報警，彈出警示對話框，并顯示撓度超標(biāo)數(shù)值，撓度的最大值、最大值對應(yīng)的監(jiān)測點編號等相關(guān)信息，否則判定管型母線撓度不超標(biāo)，程序不報警。
[0031]其中步驟4)操作是為了減小攝像機標(biāo)定等操作所帯來的誤差。
[0032]管型母線撓度圖像的實時攝錄與抓拍方案如下:
[0033]a.兩臺攝像機對管型母線進行實時、同步攝錄，同步調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為同一時刻兩臺攝像機攝錄界面上所自動顯示的分、秒、時均完全相同；
[0034]b.根據(jù)變電站所在地氣候情況，在每天上午、下午、夜間各設(shè)定ー時刻(一般選擇風(fēng)載較大的時刻)作為采樣時刻；
[0035]c.兩臺攝像機每間隔一定的時間進行一次同步抓柏，間隔時間可人為設(shè)置、修改；若抓拍時刻為采樣時刻，或者分析程序計算得到的管型母線2的最大撓度超過管型母線2的外徑值ゴ與0.0045倍跨距Z的均值，即デmax≥{d+Q.0045Z)/2,則將所抓拍的兩張圖像存儲到指定的目錄文件夾，并將管型母線撓度的最大值、最大值對應(yīng)的監(jiān)測點編號，以及時間等相關(guān)信息進行保存，否則不對圖像及撓度等信息進行保存；信息保存的一個對應(yīng)的實例為:[0036]I)兩臺攝像機4、5每隔30秒鐘進行一次同步抓拍，抓拍圖像以所抓拍時刻的時間加上“l(fā)eft”、“right”進行命名，存至計算機10指定的緩存目錄中，并由后臺程序針對所抓拍的兩張圖像進行所有監(jiān)測點的提取和空間坐標(biāo)點匹配計算，得到管型母線撓度的最大值fmax 。
[0037]2)若管型母線2的撓度最大值超過設(shè)定的規(guī)程值，則程序報警，彈出警示對話框，并顯示撓度超標(biāo)數(shù)值，撓度最大值、對應(yīng)的監(jiān)測點編號，以及時間等相關(guān)信息存儲至単獨的Excel表格I中，并作為歷史數(shù)據(jù)長期保存；另外，將抓拍的兩張圖像存儲至預(yù)先指定的目錄I文件夾下，存儲完畢后刪除緩存中存儲的兩張抓拍圖像；
[0038]3)若管型母線2的撓度最大值未超過設(shè)定的規(guī)程值，則先判定所處的抓拍時刻是否為采樣時刻，若為采樣時刻，則將將抓拍的圖像存儲至指定的目錄2文件夾下，同時將這些時刻中所對應(yīng)的管型母線最大撓度值、對應(yīng)的監(jiān)測點編號，以及時間等相關(guān)信息寫入Excel表格2，形成歷史數(shù)據(jù)記錄，若不是采樣時刻，則直接刪除緩存圖像進行計時并準(zhǔn)備下一次抓拍。
[0039]4)目錄I文件夾下所存儲的圖像數(shù)據(jù)存檔期為10年，10年后提示運行人員到期的圖像，運行人員可根據(jù)需要選擇導(dǎo)出或是刪除操作，若3小時內(nèi)運行人員無操作，則自動對到期圖像進行刪除操作；目錄2文件夾所存儲的圖像數(shù)據(jù)存檔期為6個月，6個月后新存入圖像吋，自動對超過存檔期的圖像按時間順序進行刪除；所存儲的Excel表格I其數(shù)據(jù)長期保存；EXCel表格2其數(shù)據(jù)存檔期為10年，10年后提示運行人員到期的圖像，運行人員可根據(jù)需要選擇導(dǎo)出或是刪除操作，若3小時內(nèi)運行人員無操作，則自動進行刪除操作。
[0040]d.監(jiān)測程序有除自動監(jiān)測運行模式外，還有手動運行模式，運行人員可根據(jù)需要進行切換，并在手動模式下設(shè)定時間對管型母線進行定期錄像、任意時段任意時間長度錄像、手動截圖及撓度分析等操作。
【權(quán)利要求】
1. ー種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，其特征是，它包括計算機(10 )、交換機(9 )和兩臺互成角度的攝像機(4、5)，兩臺攝像機通過固定架(7)安裝在被監(jiān)測管型母線(2)的ー側(cè)且與被監(jiān)測管型母線(2)等距，每臺攝像機的攝錄視野包括設(shè)置在被監(jiān)測管型母線(2)上的所有監(jiān)測點(3)，兩攝像機(4、5)和計算機(10)均通過屏蔽雙絞通信線(8)與交換機(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，其特征是，構(gòu)成中還包括長方形的標(biāo)定板(12)，所述標(biāo)定板(12)放置在兩臺攝像機攝錄視野的交叉范圍內(nèi)，其表面噴涂有黒白相間的正方形色素格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，其特征是，被監(jiān)測管型母線(2)上設(shè)有多個監(jiān)測點(3)，所述監(jiān)測點分別設(shè)置在被監(jiān)測管型母線(2)的左半段或右半段的m等分點、以及所取半段管型母線(2 )內(nèi)的所有焊縫(11)上；所述m等分點包括管型母線的中點和ー個 端部支撐點；m>5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種變電站管型母線撓度監(jiān)測裝置，其特征是，所述攝像機的外部設(shè)有防護罩( 6)。
【文檔編號】G01M5/00GK203432771SQ201320528806
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】唐貴基, 何玉靈, 彭濤, 馬萬里, 趙振兵, 劉尚坤 申請人:華北電力大學(xué)（保定）