基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法

1.基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：能够进行对二次设备预制舱内的二次设备运行状态的智能辨识，对二次设备预制舱内的故障设备进行定位，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，具体包括以下步骤，步骤（A），建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系；
步骤（B），通过滑轨高清摄像头在二次设备预制舱内的轨道自动巡视，利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，将辨识信号通过GOOSE网络上传至远端监控端；
步骤（C），视频巡查系统根据GOOSE关联方式，从GOOSE网络捕获并解析GOOSE报文，如果有新的GOOSE事件发生，则根据步骤（A）的映射关系映射到相应的前端摄像机编号和预置位，并切换视频通道信号；
步骤（D），根据摄像机编号、预置位以及相应摄像机对应的视频通道号，控制摄像机转向预置位，切换摄像机对应的视频通道号，启动照明和录像设备，同时，传送报警信息和对应的视频图像给远端监控端，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认；
其中，步骤（A），建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系，包括以下步骤，
（A1）确定前端摄像机编号、预置位与预制舱系统配置描述SCD文件中二次设备的对应关系；
（A2）搜索SCD文件中二次设备的GOOSE事件控制块，确定相应的应用标识，根据GOOSE事件控制块和其数据集来源于同一个物理设备，同时代表GOOSE事件内容的GOOSE变量列表成员数据是GOOSE控制块采用的数据集在GOOSE报文中的实现，GOOSE变量列表成员数据与二次设备名称的对应通过由GOOSE事件控制块唯一的应用标识与二次设备名称的对应来反映；
（A3）根据前端摄像机编号、预置位与二次设备名称的对应、GOOSE变量列表成员数据与二次设备名称的对应，确定前端摄像机编号、预置位与GOOSE变量列表成员数据之间的对应关系，获得相应的配置文件，形成映射关系；
步骤（B），通过滑轨高清摄像头在二次设备预制舱内的轨道自动巡视，利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，包括以下步骤，（B1）视频图像的预处理，包括图像平滑滤波和边界提取，采用均值滤波过程去除图像噪声；采用边界提取过程获得图像形状的进一步处理信息；
（B2）实现静态背景下运动目标的检测；
（B3）二次设备预制舱内二次设备的运行状态辨识，包括以下步骤，
（1）获取预制舱内二次设备图像的目标区域；
（2）计算目标区域的中心，得到点i(x,y)；
（3）计算目标区域中红色、黄色和绿色区域的中心位置，得到点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)；
（4）计算点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)与点i(x,y)之间的距离，在水平和垂直上分别记为△x、△y，然后计算△x、△y与运动区域长度的比值，在高度和宽度上分别记为x’和y’；
（5）比较红、黄、绿色区域计算得到的x’和y’值和运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围，若x’和y’值均位于定义范围内，将其值归为“1”；否则归为“0”；
（6）对红、黄、绿色区域计算得到的三个值进行或运算获得最终结果，如果为“1”，则辨识该二次设备的运行状态正常；如果为“0”，则辨识该二次设备的运行存在非正常情况，可联动报警。
2.根据权利要求1所述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤（A）前端摄像机的预置位包括位置信息、距离信息和焦距信息。
3.根据权利要求1所述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤（C），根据GOOSE关联方式，从GOOSE网络捕获并解析GOOSE报文的过程为，视频巡查系统采用GOOSE接口，通过GOOSE网络接收远端监控端和测控装置的位置、告警和遥控的GOOSE信息以及保护动作GOOSE信号，得到二次设备位置变位、遥控前和保护动作时的摄像头定位组合联动。
4.根据权利要求1所述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：所述运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围可根据变电站二次设备指示标识技术规范确定，x方向上的阈值上限为0.36，y方向上的阈值为0.45 0.48。
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基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，属于智能变电站运行及维护技术领域。\n背景技术\n[0002] 二次设备预制舱是一种先进的变电站建设模式，其突出特点是变电站各种功能单元实现工厂模块化制作，生产过程实现工厂预制化。与同等电压等级的传统变电站相比，二次设备预制舱占地面积可减少30％以上，充分体现了资源节约和环境友好的理念；土建施工周期大幅缩短，提升了变电站的建设效率。\n[0003] 从现有智能变电站建设技术水平来看，变电站的二次设备预制舱运维和检修方案上只进行试点探索，依然沿用保护小室的巡视管理策略，不具备系统性和可操作性，未形成实用化、专业化的系统，难以满足运维一体化需求。\n[0004] 生产辅助控制系统作为智能变电站的重要组成部分起到越来越重要的作用，其中视频监视系统起到了非常重要的作用。为适应智能变电站的高级应用，目前，有一些视频监控系统和变电站的监控系统SCADA系统进行了一些联动，实现断路器操作、隔离开关操作时能够将视频监控系统的摄像头进行联动进行监视，实现顺控等的联动监视。\n[0005] 因此，变电站监控系统与视频系统的智能联动对于无人值班变电站和智能变电站内的二次设备预制舱的运维意义重大，对于智能变电站的顺控操作，虽然，SCADA系统能够通过各种位置信号判断操作是否正确，但对于监控人员而言，如果能够在顺控操作或者远方操作时直接能通过视频看到断路器和隔离开关分合位置信号，甚至分合过程，这无疑能提高操作的安全性。同时，对于事故跳闸后，如果能够快速定位于故障断路器，或者相关故障设备，则便于监控人员更快、更准地对事故进行分析确认，提高事故处理速度和准确度，因此，如何达到目的，是当前急解决的问题。\n发明内容\n[0006] 本发明目的是为了克服在现有的智能变电站监控系统中工作人员无法直接通过视频系统看到二次设备断路器和隔离开关的动作信号，并且无法快速对预制舱内二次设备的故障信息进行定位的问题。本发明的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，能够进行二次设备预制舱内二次设备运行状态的智能辨识，对舱内故障设备进行快速、准确的定位，结合监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，具有良好的应用前景。\n[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：\n[0008] 一种基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：能够进行对二次设备预制舱内的二次设备运行状态的智能辨识，对二次设备预制舱内的故障设备进行定位，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，具体包括以下步骤，[0009] 步骤(A)，建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系；\n[0010] 步骤(B)，通过滑轨高清摄像头在二次设备预制舱内的轨道自动巡视，利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，将辨识信号通过GOOSE网络上传至远端监控端；\n[0011] 步骤(C)，视频巡查系统根据GOOSE关联方式，从GOOSE网络捕获并解析GOOSE报文，如果有新的GOOSE事件发生，则根据步骤(A)的映射关系映射到相应的前端摄像机编号和预置位，并切换视频通道信号；\n[0012] 步骤(D)，根据摄像机编号、预置位以及相应摄像机对应的视频通道号，控制摄像机转向预置位，切换摄像机对应的视频通道号，启动照明和录像设备，同时，传送报警信息和对应的视频图像给远端监控端，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认。\n[0013] 前述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤(A)前端摄像机的预置位包括位置信息、距离信息和焦距信息。\n[0014] 前述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤(A)，建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系，包括以下步骤，[0015] (A1)确定前端摄像机编号、预置位与预制舱系统配置描述SCD文件中二次设备的对应关系；\n[0016] (A2)搜索SCD文件中二次设备的GOOSE事件控制块，确定相应的应用标识，根据GOOSE事件控制块和其数据集来源于同一个物理设备，同时代表GOOSE事件内容的GOOSE变量列表成员数据是GOOSE控制块采用的数据集在GOOSE报文中的实现，GOOSE变量列表成员数据与二次设备名称的对应通过由GOOSE事件控制块唯一的应用标识与二次设备名称的对应来反映；\n[0017] (A3)根据前端摄像机编号、预置位与二次设备名称的对应、GOOSE变量列表成员数据与二次设备名称的对应，确定前端摄像机编号、预置位与GOOSE变量列表成员数据GOOSE变量列表成员数据之间的对应关系，获得相应的配置文件，形成映射关系。\n[0018] 前述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤(B)，通过滑轨高清摄像头在二次设备预制舱内的轨道自动巡视，利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，包括以下步骤，\n[0019] (B1)视频图像的预处理，包括图像平滑滤波和边界提取，采用均值滤波过程去除图像噪声；采用边界提取过程获得图像形状的进一步处理信息；\n[0020] (B2)实现静态背景下运动目标的检测；\n[0021] (B3)二次设备预制舱内二次设备的运行状态辨识，包括以下步骤，\n[0022] (1)获取预制舱内二次设备图像的目标区域；\n[0023] (2)计算目标区域的中心，得到点i(x,y)；\n[0024] (3)计算目标区域中红色、黄色和绿色区域的中心位置，，得到点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)；\n[0025] (4)计算点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)与点i(x,y)之间的距离，在水平和垂直上分别记为△x、△y，然后计算△x、△y与运动区域长度的比值，在高度和宽度上分别记为x’和y’；\n[0026] (5)比较红、黄、绿色区域计算得到的x’和y’值和运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围，若x’和y’值均位于定义范围内，将其值归为“1”；否则归为“0”；\n[0027] (6)对红、黄、绿色区域计算得到的三个值进行或运算获得最终结果，如果为“1”，则辨识该二次设备的运行状态正常；如果为“0”，则辨识该二次设备的运行存在非正常情况，可联动报警。\n[0028] 前述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：步骤(C)，根据GOOSE关联方式，从GOOSE网络捕获并解析GOOSE报文的过程为，视频巡查系统采用GOOSE接口，通过GOOSE网络接收远端监控端和测控装置的位置、告警和遥控的GOOSE信息以及保护动作GOOSE信号，得到二次设备位置变位、遥控前和保护动作时的摄像头定位组合联动。\n[0029] 前述的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，其特征在于：所述运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围可根据变电站二次设备指示标识技术规范确定，x方向上的阈值上限为0.36，y方向上的阈值为0.45～0.48。\n[0030] 本发明的有益效果是：本发明的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，能够进行二次设备预制舱内二次设备运行状态的智能辨识，对舱内故障设备进行快速、准确的定位，结合监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，监控人员可通过视频系统直接确定断路器和隔离开关的位置状态，并且可以实现预制舱内二次设备故障的快速定位，具有良好的应用前景。\n附图说明\n[0031] 图1为基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查系统示意图。\n[0032] 图2为基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法流程图。\n[0033] 图3为摄像机编号、预置位与GOOSE变量列表成员映射关系建立过程图。\n[0034] 图4为图像处理差分算法基本流程图。\n[0035] 图5为二次设备运行状态辨识流程图。\n[0036] 图6为基于GOOSE的组合联动方式示意图。\n具体实施方式\n[0037] 下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。\n[0038] 本发明的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，能够进行二次设备预制舱内二次设备运行状态的智能辨识，对舱内故障设备进行快速、准确的定位，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，监控人员通过视频看到断路器和隔离开关分合位置信号以及快速定位于故障断路器，如图1所示，为基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法运行在的二次设备预制舱视频巡查系统的系统框图，本发明的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，如图2所示，具体包括以下步骤，\n[0039] 步骤(A)，建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系，前端摄像机的预置位包括位置信息、距离信息和焦距信息，而且，建立各前端摄像机的编号、预置位、GOOSE事件之间的映射关系，包括以下步骤，\n[0040] (A1)确定前端摄像机编号、预置位与预制舱系统配置描述SCD文件中二次设备的对应关系；\n[0041] (A2)搜索SCD文件中二次设备的GOOSE事件控制块，确定相应的应用标识，根据GOOSE事件控制块和其数据集来源于同一个物理设备，同时代表GOOSE事件内容的GOOSE变量列表成员数据(allData)是GOOSE控制块采用的数据集在GOOSE报文中的实现，GOOSE变量列表成员数据(allData)与二次设备名称的对应通过由GOOSE事件控制块唯一的应用标识与二次设备名称的对应来反映；\n[0042] (A3)根据前端摄像机编号、预置位与二次设备名称的对应、GOOSE变量列表成员数据(allData)与二次设备名称的对应，确定前端摄像机编号、预置位与GOOSE变量列表成员数据(allData)之间的对应关系，获得相应的配置文件，形成映射关系，如图3所示为映射关系建立过程；\n[0043] 步骤(B)，通过滑轨高清摄像头在二次设备预制舱内的轨道自动巡视，利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，将辨识信号通过GOOSE网络上传至远端监控端；其中利用视频图像智能分析方法，对二次设备预制舱内二次设备的运行状态进行自动辨识，包括以下步骤，\n[0044] (B1)视频图像的预处理，包括图像平滑滤波和边界提取，采用均值滤波过程去除图像噪声；均值滤波的基本方法如下式所示，取指定像素点周围的一个区域作为模板，将指定点的像素值用周围区域模板中像素点的平均值代替，即：\n[0045]\n[0046] 其中f(k,l)为该指定像素点的初始像素值，g(x,y)为替代后的像素值，x,y∈N，M为周围区域内像素点的总数，N即该像素点的邻域；\n[0047] 采用边界提取方法获得图像形状的进一步处理信息。\n[0048] 在一幅二进制图像中，定义边缘像素点如下：该像素点的值为1，且该像素相邻区域中至少有一个点像素值为0，所以通过结构元素S对图像X采取边界提取的过程如下：\n[0049] 其中，\n[0050] 即先用结构元素S对图像X进行腐蚀操作，得到将S进行平移后包含于X的所有点构成的集合Y，消除了图像X中的无用点和孤立噪声点，再取X与腐蚀结果Y的差值即为边界提取结果β(X)；\n[0051] (B2)实现静态背景下运动目标的检测，采用帧间差分法，计算相邻两帧图像的差分值，通过与设定的阈值比较来辨识区域是否发生变化，变化区域及差分操作后图像中不为零的像素点的集合，其算法如下：\n[0052] 定义第k帧图像点集合为fx(x,y)，第k-1帧图像点集合为fk-1(x,y)，定义差分图像Dk如下：\n[0053] Dk＝|fk(x,y)-fk-1(x,y)|\n[0054] 设定一个阈值T，与差分图像Dk中像素点比较来辨识运动点集合Rk(x,y)，如公式所示：\n[0055]\n[0056] 具体流程图，如图4所示。\n[0057] (B3)二次设备预制舱内二次设备的运行状态辨识，如图5所示，包括以下步骤，[0058] (1)获取预制舱内二次设备图像的目标区域；\n[0059] (2)计算目标区域的中心，得到点i(x,y)；\n[0060] (3)计算目标区域中红色、黄色和绿色区域的中心位置，，得到点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)；\n[0061] (4)计算点r(x,y)，y(x,y)，g(x,y)与点i(x,y)之间的距离，在水平和垂直上分别记为△x、△y，然后计算△x、△y与运动区域长度的比值，在高度和宽度上分别记为x’和y’；\n[0062] (5)比较红、黄、绿色区域计算得到的x’和y’值和运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围，若x’和y’值均位于定义范围内，将其值归为“1”；否则归为“0”；\n所述运行状态辨识程序中对红、黄、绿色相应参数值的定义范围可根据变电站二次设备指示标识技术规范确定，x方向上的阈值上限为0.36，y方向上的阈值为0.45～0.48；\n[0063] (6)对红、黄、绿色区域计算得到的三个值进行或运算获得最终结果，如果为“1”，则辨识该二次设备的运行状态正常；如果为“0”，则辨识该二次设备的运行存在非正常情况，可联动报警；\n[0064] 步骤(C)，视频巡查系统根据GOOSE关联方式，从GOOSE网络捕获并解析GOOSE报文，如果有新的GOOSE事件发生，则根据步骤A映射到相应的前端摄像机编号和预置位，并切换视频通道信号，如图6所示，对于视频巡查系统而言，要实现采用GOOSE网络捕获相应二次设备的报文信息和实现二次设备事故联动等功能，安装GOOSE接口即可；此外，由于变电站监控系统采用GOOSE遥控命令以实现对二次设备断路器和隔离开关的远程操作，因此视频巡查系统也可通过二次设备测控装置的GOOSE信息实现遥控的智能联动，此种方式需视频巡查系统与相关二次设备对应的摄像头编号、预置位和视频通道号等信息进行预先的关联设定；通过GOOSE方式实现视频巡查系统的组合联动，不仅可以实现预制舱二次设备相应开关的变位联动，同时能够保证对二次设备进行遥控操作前摄像头的预先定位功能；\n[0065] 步骤(D)，根据摄像机编号、预置位以及相应摄像机对应的视频通道号，控制摄像机转向预置位，切换摄像机对应的视频通道号，启动照明和录像设备，同时，传送报警信息和对应的视频图像给远端监控端，结合变电站监控系统的告警信号实现调度端的双源确认。\n[0066] 综上所述，本发明的基于GOOSE联动的二次设备预制舱视频巡查方法，能够进行二次设备预制舱内二次设备运行状态的智能辨识，对舱内故障设备进行快速、准确的定位，结合监控系统的告警信号实现调度端的双源确认，监控人员通过视频看到断路器和隔离开关位置状态，并且可以实现预制舱内二次设备故障的快速定位，，具有良好的应用前景。\n[0067] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。