基于視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù)的智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法研究

張 宇,楊浩然

(國(guó)能大渡河大崗山發(fā)電有限公司,四川 雅安 625400)

0 引言

智能水電站內(nèi)電氣設(shè)備數(shù)量較多,運(yùn)行過(guò)程中,受到各方不確定因素的干擾影響,運(yùn)行狀態(tài)可能存在不同程度地波動(dòng)[1]。一旦電氣設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常而得不到及時(shí)運(yùn)維處理,會(huì)降低智能水電站運(yùn)行的質(zhì)量與效率,嚴(yán)重情況下,引發(fā)不可控的電力事故[2]。為了提高智能水電站運(yùn)行的安全性與可靠性,需要采用科學(xué)合理的自動(dòng)巡檢方法,定期對(duì)智能水電站的各個(gè)電氣設(shè)備進(jìn)行巡檢,判斷智能水電站運(yùn)行中是否存在安全風(fēng)險(xiǎn)隱患,實(shí)時(shí)展示智能水電站的運(yùn)行狀態(tài)變化[3]?，F(xiàn)階段,傳統(tǒng)的水電站自動(dòng)巡檢方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,存在巡檢周期較長(zhǎng)、巡檢結(jié)果與水電站實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)偏差較大的問(wèn)題。視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù)能夠優(yōu)化這一問(wèn)題,充分挖掘水電廠(chǎng)內(nèi)所有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源,將其以無(wú)縫集成的方式,集成到控制系統(tǒng)中,能夠起到節(jié)約巡檢時(shí)間、降低自動(dòng)巡檢強(qiáng)度、提高巡檢精度的作用[4]。基于此,在傳統(tǒng)水電站巡檢方法的基礎(chǔ)上,本文引入視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù),提出了一種全新的智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法。

1 智能水電站自動(dòng)巡檢方法設(shè)計(jì)

1.1 視頻與智能水電站聯(lián)動(dòng)

在本文設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法中,首先,利用視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù),對(duì)智能水電站與視頻進(jìn)行聯(lián)動(dòng)處理。通過(guò)視頻服務(wù)器的高效運(yùn)行,調(diào)控現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī),實(shí)時(shí)采集智能水電站電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)狀態(tài)相關(guān)圖像,并反饋給發(fā)起請(qǐng)求的客戶(hù)端。

本文設(shè)計(jì)的視頻與智能水電站聯(lián)動(dòng)運(yùn)行流程見(jiàn)圖1所示。

圖1 視頻與智能水電站聯(lián)動(dòng)運(yùn)行流程

如圖1所示,在智能水電站運(yùn)行動(dòng)作發(fā)生變化的前提條件下,調(diào)節(jié)電氣設(shè)備的改變接口,記錄與智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)有關(guān)的各項(xiàng)信息,并將記錄的信息發(fā)送至智能水電站一體化信息平臺(tái)接口,對(duì)監(jiān)測(cè)狀態(tài)記錄文件進(jìn)行多維度解析。其次,提取解析文件內(nèi)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息,包括電氣設(shè)備運(yùn)行動(dòng)作、設(shè)備編號(hào)等,判斷各項(xiàng)關(guān)鍵信息是否與水電站管理系統(tǒng)的信息匹配,進(jìn)而確定智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)編碼[5]。將編碼錄入到日志表內(nèi),量測(cè)智能水電站信息配置,獲取監(jiān)測(cè)狀態(tài)巡檢關(guān)鍵信息。通過(guò)視頻與智能水電站聯(lián)動(dòng)業(yè)務(wù)處理模塊,播放智能水電站運(yùn)行狀態(tài)視頻,提取聯(lián)動(dòng)信息與監(jiān)測(cè)狀態(tài)圖像,為后續(xù)自動(dòng)巡檢奠定基礎(chǔ)。

1.2 監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別

完成視頻與智能水電站聯(lián)動(dòng)后,獲取到智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像,接下來(lái),對(duì)視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。首先,對(duì)智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別進(jìn)行程序化設(shè)計(jì),AD轉(zhuǎn)換視頻圖像。其次,設(shè)定監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別的主要參數(shù),如表1所示。

表1 監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別主要參數(shù)

按照表1所示的參數(shù),設(shè)計(jì)智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別模式。在此基礎(chǔ)上,利用大視場(chǎng)模板,匹配識(shí)別視頻圖像目標(biāo),調(diào)整云臺(tái)預(yù)置位,將視頻圖像目標(biāo)標(biāo)定到智能水電站視場(chǎng)中心,根據(jù)匹配識(shí)別結(jié)果,判斷智能水電站運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢

基于智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)視頻圖像識(shí)別完畢后,初步得知水電站的運(yùn)行狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢。

本文設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢流程,如圖2所示。

圖2 監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢流程

如圖2所示,利用智能水電站一體化信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)提取功能,獲取實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢所需的狀態(tài)數(shù)據(jù)X(i),基于狀態(tài)數(shù)據(jù)有效性檢查,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的冗余切換,全方位地提高數(shù)據(jù)的可信度。其次,利用動(dòng)態(tài)閾值越限檢測(cè)方法,實(shí)時(shí)檢測(cè)水電站是否存在異常運(yùn)行狀態(tài),若存在則立即發(fā)出報(bào)警信息。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?計(jì)算智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢任務(wù)的性能指標(biāo)S,公式為:

S=(S(X(T),X(T+1),…,X(N))

(1)

式中,T、N分別表示實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢任務(wù)開(kāi)始、結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)序號(hào)。根據(jù)S的越限與降低程度,發(fā)出相應(yīng)的巡檢報(bào)警信息,實(shí)現(xiàn)智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢的目標(biāo)。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證上述提出的實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法的可行性,進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)分析。在自動(dòng)巡檢實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,建立包含待巡檢目標(biāo)的智能水電站數(shù)據(jù)集,包括多種水電站電氣設(shè)備,如表2所示。

表2 智能水電站電氣設(shè)備說(shuō)明

表2為本次實(shí)驗(yàn)使用的電氣設(shè)備的編號(hào)與標(biāo)注說(shuō)明。為了保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性與客觀性,避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在偶然性,數(shù)據(jù)樣本采集選取了多個(gè)智能水電站場(chǎng)景與角度。搭建此次實(shí)驗(yàn)所需的自動(dòng)巡檢運(yùn)行環(huán)境,如表3所示。

表3 自動(dòng)巡檢實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境配置

按照表3所示的配置,建立此次實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境,為實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行提供良好的保障。在此基礎(chǔ)上,按照上述設(shè)計(jì)方法的自動(dòng)巡檢流程,巡檢智能水電站的狀態(tài)變化與運(yùn)行工況,進(jìn)而檢驗(yàn)方法的可行性。

2.2 結(jié)果分析

將上述設(shè)計(jì)的基于視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù)的智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組,將文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]提出的巡檢方法分別設(shè)置為對(duì)照組1與對(duì)照組2,對(duì)三種方法的自動(dòng)巡檢結(jié)果作出全方位的客觀分析,并對(duì)比。選取6種智能水電站電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢識(shí)別率作為此次實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo),其計(jì)算公式為:

Q=RM/R×100%

(2)

式中,Q表示自動(dòng)巡檢識(shí)別率;RM表示自動(dòng)巡檢識(shí)別正確的智能水電站電氣設(shè)備數(shù)量;R表示自動(dòng)巡檢識(shí)別的智能水電站電氣設(shè)備總數(shù)[6]。

自動(dòng)巡檢識(shí)別率Q值越高,說(shuō)明水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢結(jié)果與水電站實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的偏差越小,巡檢精度越高,反之同理。利用MATLAB模擬軟件,模擬整個(gè)自動(dòng)巡檢過(guò)程。總共進(jìn)行10次自動(dòng)巡檢實(shí)驗(yàn),取10次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值,并作出對(duì)比,結(jié)果如圖3所示。

圖3 智能水電站自動(dòng)巡檢識(shí)別率對(duì)比結(jié)果

通過(guò)圖3的對(duì)比結(jié)果可知,三種自動(dòng)巡檢方法應(yīng)用后,智能水電站實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢識(shí)別率結(jié)果存在較大的差距。其中,本文提出的自動(dòng)巡檢方法應(yīng)用后,6種不同類(lèi)型的智能水電站電氣設(shè)備的自動(dòng)巡檢識(shí)別率明顯高于另外兩種方法,均達(dá)到了98%以上[7]。由此可見(jiàn),提出方法的巡檢精度較高,巡檢效果更好。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,為了改善傳統(tǒng)自動(dòng)巡檢方法在智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)巡檢工作中巡檢周期較長(zhǎng)、巡檢結(jié)果精度較低的問(wèn)題,本文引入視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù),提出了基于視頻聯(lián)動(dòng)技術(shù)的智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢方法研究。通過(guò)本文的研究,有效解決了水電站內(nèi)設(shè)備圖像識(shí)別分辨率較低的問(wèn)題,選擇最佳巡檢方案,實(shí)現(xiàn)了多張智能水電站監(jiān)測(cè)狀態(tài)圖像穩(wěn)定拼接的效果,全方位地提高了智能水電站自動(dòng)巡檢結(jié)果的精度與效率,具有良好的應(yīng)用前景。