阅读说明：本技术 多传感器融合的超导体失超检测预警系统 (Superconductor quench detection early warning system with multi-sensor fusion ) 是由 姜海明 张子旭 谢康 夏宏燕 申方成 彭迪 于 2020-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统,包括图像采集模块、失超检测模块和预警模块；图像采集模块用于采集被检测区域的可见光图像和红外图像；失超检测模块用于根据红外图像对超导电力设备的运行状态进行分析,在超导电力设备发生失超时输出预警指令,并将红外图像与可见光图像进行融合；预警模块用于在接收到预警指令后控制被检测区域内的报警器发出预警信号。本发明通过设置图像采集模块,可将超导电力设备的失超过程可视化,具有较强的抗电磁干扰能力,由于采用了多传感器融合的方式将可见光图像与红外图像进行融合,不仅提高了失超检测准确率,还可对失超部位进行精确定位。(The invention discloses a superconductor quench detection early warning system with multi-sensor fusion, which comprises an image acquisition module, a quench detection module and an early warning module; the image acquisition module is used for acquiring visible light images and infrared images of the detected area; the quench detection module is used for analyzing the running state of the superconducting power equipment according to the infrared image, outputting an early warning instruction when the superconducting power equipment quenches, and fusing the infrared image and the visible light image; the early warning module is used for controlling an alarm in the detected area to send out an early warning signal after receiving the early warning instruction. The image acquisition module is arranged, so that the quenching process of the superconducting power equipment can be visualized, the anti-electromagnetic interference capability is strong, and the visible light image and the infrared image are fused in a multi-sensor fusion mode, so that the quenching detection accuracy is improved, and the quenching part can be accurately positioned.)

多传感器融合的超导体失超检测预警系统

技术领域

本发明实施例涉及电力自动化控制技术领域，尤其涉及一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统。

背景技术

电力工业作为国民经济的支柱产业，将成为超导技术发展的有力立足点，超导技术在电力系统中的应用，可以降低在输送电力时的损耗的同时提高稳定性。

然而在超导技术的发展进程中，失超现象的发生却阻碍着超导技术的推广及应用，因此，如何快速检测失超的发生并确定失超位置成为了本领域所迫切需要解决的问题，决定着是否能够在电力系统中大规模推广及应用超导技术，具有重要的现实意义。

目前现有的失超检测方法主要有电压信号检测、压力信号检测、流速信号检测、超声波检测、光纤检测等方法，这些方法虽然能实现失超发生的快速检测，但均存在一定的缺陷，比如灵敏度不高，不能快速确定失超的位置，对外界电磁噪声的抗干扰能力差，实时性差等。

因此，本领域亟需研究出一种可以实现失超检测且不存在上述缺陷的方法。

发明内容

本发明提供一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统，包括图像采集模块、失超检测模块和预警模块；

所述图像采集模块、失超检测模块和预警模块依次连接；

所述图像采集模块用于采集被检测区域的可见光图像和多帧红外图像；

所述失超检测模块用于根据采集的红外图像对超导电力设备的运行状态进行分析，在所述超导电力设备发生失超时输出预警指令，并将所述红外图像与所述可见光图像进行融合；

所述预警模块用于在接收到所述预警指令后控制被检测区域内的报警器发出预警信号。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述失超检测模块包括图像预处理单元、图像特征提取单元、图像融合单元和异常诊断单元；

所述图像预处理单元用于将采集的所述红外图像进行预处理；

所述图像特征提取单元用于从预处理后的前后两帧红外图像中确定超导电力设备上的异常温度点，并提取所述异常温度点的红外温度特征；

所述图像融合单元用于将经过所述图像预处理单元和所述图像特征提取单元处理后的红外图像与可见光图像进行融合；

所述异常诊断单元用于将提取的所述红外温度特征与设定阈值进行比对，从而判断所述超导电力设备是否发生失超，并在发生失超时向所述预警模块输出预警指令。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述失超检测模块还包括图像采集卡；

所述图像采集卡用于对所述图像采集模块采集到的红外图像和可见光图像完成数字化转换，形成所述图像预处理单元可处理的数字化图像信息。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述失超检测模块还包括存储单元和图像查看单元；

所述存储单元用于存储融合后的图像；

所述图像查看单元用于响应于用户的图像查看请求，将所述存储单元中存储的融合后的图像进行输出。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述图像预处理单元包括图像去噪子单元、图像增强子单元和图像分割子单元；

所述图像去噪子单元用于对采集的所述红外图像进行滤波去噪处理；

所述图像增强子单元用于对滤波去噪处理后的所述红外图像进行图像增强处理，使超导电力设备区域与背景区域区分开；

所述图像分割子单元用于对图像增强处理后的所述红外图像进行超导电力设备区域的边缘检测，并分割出超导电力设备区域。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述异常诊断单元包括异常诊断子单元和预警指令生成子单元；

所述异常诊断子单元用于将提取的所述红外温度特征与设定阈值进行比对，从而判断所述超导电力设备是否发生失超；

所述预警指令生成子单元用于在判断发生失超时，生成预警指令并向所述预警模块输出。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述报警器包括声音报警器和/或灯光报警器。

进一步地，所述多传感器融合的超导体失超检测预警系统中，所述图像采集模块为摄像头。

本发明实施例提供的一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统，通过设置在被检测区域内的图像采集模块采集到的超导电力设备的实时红外图像和可见光图像，可以实时获悉超导电力设备的运行状态，相较于其他检测方法有较强的抗电磁干扰能力，可将超导电力设备的失超过程可视化，为进一步分析失超原因以及失超传播特性提供有力依据，由于采用了多传感器融合的方式将可见光图像与红外图像进行融合，因此在提高失超检测准确率的同时可对失超部位进行精确定位，适于大范围推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统的功能模块示意图；

图2是本发明实施例提供的一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统的功能模块示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统的功能模块示意图。

附图标记：

图像采集模块1，失超检测模块2，预警模块3；

图像预处理单元21，图像特征提取单元22，图像融合单元23，异常诊断单元24；

图像去噪子单元211，图像增强子单元212，图像分割子单元213；

异常诊断子单元241，预警指令生成子单元242。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

请参考图1，本发明实施例提供一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统，能够对超导电力设备初始失超阶段进行检测，并基于多传感器信息融合进行失超位置的判定，抗电磁干扰能力强，空间适用性强，预警准确度高，具体由图像采集模块1、失超检测模块2和预警模块3组成；所述图像采集模块1、失超检测模块2和预警模块3依次连接；

所述图像采集模块1用于采集被检测区域的可见光图像和多帧红外图像；

所述失超检测模块2用于根据采集的红外图像对超导电力设备的运行状态进行分析，在所述超导电力设备发生失超时输出预警指令，并将所述红外图像与所述可见光图像进行融合；

所述预警模块3用于在接收到所述预警指令后控制被检测区域内的报警器发出预警信号。

其中，所述图像采集模块1为网络摄像头，支持GPRS或Wi-Fi功能，以进行采集图像的无线传输。

所述报警器包括声音报警器和/或灯光报警器，负责实现被检测区域现场的声和/或光预警。

在本实施例中，所述失超检测模块2包括图像预处理单元21、图像特征提取单元22、图像融合单元23和异常诊断单元24；

所述图像预处理单元21用于将采集的所述红外图像进行预处理；

所述图像特征提取单元22用于从预处理后的前后两帧红外图像中确定超导电力设备上的异常温度点，并提取所述异常温度点的红外温度特征；

所述图像融合单元23用于将经过所述图像预处理单元21和所述图像特征提取单元22处理后的红外图像与可见光图像进行融合；

所述异常诊断单元24用于将提取的所述红外温度特征与设定阈值进行比对，从而判断所述超导电力设备是否发生失超，并在发生失超时向所述预警模块3输出预警指令。

具体的，当取的所述红外温度特征大于设定阈值时，则可以判断确定所述超导电力设备发生失超。其中，设定阈值指的是超导电力设备的临界失超温度，可根据经验或从实际情况确定。当然，该设定阈值远低于超导体的临界温度，所以可以很好地保护超导电力设备。

优选的，所述失超检测模块2还包括图像采集卡；

所述图像采集卡用于对所述图像采集模块1采集到的红外图像和可见光图像完成数字化转换，形成所述图像预处理单元21可处理的数字化图像信息。

在本实施例中，所述失超检测模块2也还包括存储单元和图像查看单元；

所述存储单元用于存储融合后的图像；

所述图像查看单元用于响应于用户的图像查看请求，将所述存储单元中存储的融合后的图像进行输出。

由于单纯依靠红外图像不能快速确定失超的位置，因此本申请特将提取了红外温度特征的红外图像与可见光图像进行融合，使得可见光图像上标注有红外温度特征，可以通过肉眼很清楚的看到是超导电力设备的什么位置。

优选的，所述图像预处理单元21包括图像去噪子单元211、图像增强子单元212和图像分割子单元213；

所述图像去噪子单元211用于对采集的所述红外图像进行滤波去噪处理；

所述图像增强子单元212用于对滤波去噪处理后的所述红外图像进行图像增强处理，使超导电力设备区域与背景区域区分开；

所述图像分割子单元213用于对图像增强处理后的所述红外图像进行超导电力设备区域的边缘检测，并分割出超导电力设备区域。

在本实施例中，所述异常诊断单元24包括异常诊断子单元241和预警指令生成子单元242；

所述异常诊断子单元241用于将提取的所述红外温度特征与设定阈值进行比对，从而判断所述超导电力设备是否发生失超；

所述预警指令生成子单元242用于在判断发生失超时，生成预警指令并向所述预警模块3输出。

具体的，被检测区域现场安装有声音报警器和/或警报灯，可在预警指令生成子单元242的远程控制下进行现场声光预警。

本发明实施例提供的一种多传感器融合的超导体失超检测预警系统，通过设置在被检测区域内的图像采集模块1采集到的超导电力设备的实时红外图像和可见光图像，可以实时获悉超导电力设备的运行状态，相较于其他检测方法有较强的抗电磁干扰能力，可将超导电力设备的失超过程可视化，为进一步分析失超原因以及失超传播特性提供有力依据，由于采用了多传感器融合的方式将可见光图像与红外图像进行融合，因此在提高失超检测准确率的同时可对失超部位进行精确定位，适于大范围推广应用。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。