变电站仪表读数识别方法的设计与实现

摘要

电力系统中变电站是连接发电端与用电端的一个中枢环节，它既要满足电压转换的需求又要稳定用户端瞬时变化的电力波动，为整个电网提供一个安全和可靠的运行环境，因此变电站的作用举足轻重。目前变电站的运维管理大都是人工巡检的方式为主，这影响了巡检的效率，特别是人工智能、物联网时代即将开启，在泛在电力物联网的新背景下，如何采用计算机技术、图像识别与人工智能技术，实现安全高效的变电站运维对于电力系统的正常运行具有重大意义。本文针对变电站内种类繁多、形状不一的仪表现状，通过二维码识别出设备信息并结合图像识别算法，针对变电站内的指针式仪表与数显式仪表分别给出了相应的仪表数据的识别与采集方法，为实现变电站的智能化、自动化巡检提供了支持。　　变电站内的仪表主要分为指针式仪表和数显式仪表，各仪表的基本信息不尽相同，这给变电站中仪表读数的自动化识别带来了一定的挑战，本文将二维码与图像识别方法相结合进行识别：先将仪表的基本信息存储在二维码中，然后在仪表识别时首先识别二维码，从中获取仪表的基本信息，并根据这些基本信息确定仪表的具体类型，再根据特定的类型分别进行仪表读数的识别，最终将结果显示出来。通过使用这种方法我们就能避免复杂仪表类型检测工作，从而简化算法提高识别速度与效率。在算法选取上，本文使用EDCircles和EDLines分别用来获取圆(包括近似圆)和直线，它们比Hough算法更快更具鲁棒性，因此识别效果也更好；另外本文利用二维码的角点信息进行透视变换以校正图像，优化了校正方法，简化了程序设计；最后，在对数显式仪表的识别时，本文改进的穿线法进行数字识别，在识别前先对数字进行了斜边的倾斜矫正，经验证这样处理能进一步降低误识率。　　本文的方法经过验证具有较好精确性和识别速度，并已经在变电站环境中初步得到使用。

目录

声明

第1章绪 论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容

1.4论文的组织结构

第二章 仪表识别方法的介绍

2.1仪表识别常用方法

2.1.1灰度化

2.1.2 RGB 与 HSV 之间的转换

2.1.3 图像平滑滤波

2.1.4 边缘检测器

2.1.5 图像增强

2.1.6 形态学处理

2.1.7 二值化

2.1.8 透视变换

2.1.9 图像缩放

2.2 引用的主要方法介绍

2.2.1 ED 算法简介

2.2.2 EDLines 算法简介

2.2.3 EDCircles 算法简介

2.3本章小结

第三章 变电站仪表识别分析

3.1 变电站管理现状分析

3.2 变电站仪表识别的设计

3.2.1 总体设计框架

3.2.2 基于二维码技术的仪表设备信息获取

3.3 本章小结

第四章 指针式仪表的识别

4.1 圆形指针式仪表的识别

4.1.1 圆形仪表倾斜校正

4.1.2 圆形表盘的定位

4.1.3 指针的提取

4.1.4 指针读数识别

4.1.5 实验结果分析

4.2 方形指针式仪表的识别

4.2.1 方形表盘的定位

4.2.2 方形表指针的提取

4.2.3 方形表的指针读数识别

4.2.4 实验结果分析

4.3 本章小结

第五章 数显式仪表的识别

5.1 图像预处理

5.2 数字区域的提取

5.3 数字分割

5.4 数字识别

5.5 实验结果分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢