智能变电站指针式仪表自动识别方法的研究

发布时间：2017-04-06 14:46

  本文关键词：智能变电站指针式仪表自动识别方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：指针式仪表由于其所具有的构造组成简单、使用维护方便快捷、示数识别的可靠性高、重复率强、成本低、价格便宜,适用于各种恶劣使用环境等优点,被广泛应用于电力、化工等领域。目前,电力系统变电站中许多设备的运行状态显示采用了许多的指针式仪表,如电压表、电流表、气压表、温度表、功率表、油温表、油压表、避雷器表等等。这些仪表一般都不具有数据线接口的功能,无法实现对指针式仪表所测量的参数的实时监控、记录与分析,从而无法实现对智能变电站运行的自动化控制,也不能在设备出现故障或存在重大安全隐患的情况下及时快速的进行报警。此外,记录指针仪表的数据主要是靠人眼近距离的观测,人工手动记录,人工数据分析,检测出来的示数精度低,重复性、可靠性差,人的劳动强度大,多次重复劳动容易引起人体视觉疲劳,容易造成识别数据、记录数据出现错误。针对以上的问题,需要提出一种对智能变电站指针式仪表示数的自动识别的方法。本文针对所摄取的指针式仪表图像,开发一种指针数据自动识别系统,并基于MATLAB软件平台,完成了对图像的缩放、图像的滤波去噪、图像的倾斜检测与校正、图像的灰度化和二值化、Hough变换检测图像特征等图像处理,并利用匹配法实现了对数字的识别,利用插值法将刻度线区域从扇形转换到直线状态分布,对刻度线缺失部分进行完善等处理工作。由于本文将刻度线所在区域进行了直线化分布的处理,从而避免了直接利用距离法对扇形刻度区域求取所带来的误差,并且针对光照不均匀情况下的表盘的刻度线模糊、丢失的情况进行了完善处理,提高了自动识别的精度和准确率。通过对实测的指针式仪表的示数分析,本文所提出的方法可以完成对智能变电站中指针式仪表的自动采集与识别。
【关键词】：智能变电站 指针式仪表 距离法识别 Hough变换
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TM63
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 课题的国内外研究依据10-12
• 1.2.1 国外的研究依据10-11
• 1.2.2 国内的研究依据11-12
• 1.3 本课题研究的主要内容12-13
• 1.4 课题研究的方向13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 指针式仪表自动识别系统结构及工作原理14-19
• 2.1 设计指导思想14
• 2.2 硬件系统构成14-17
• 2.2.1 图像采集装置的选择15-16
• 2.2.2 系统中照明光源的选择16
• 2.2.3 系统中照明方式的选择16-17
• 2.3 图像的文件格式17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 指针式仪表图像的预处理19-35
• 3.1 图像中各点像素的表示方法19-20
• 3.2 图像的缩放处理20-23
• 3.2.1 图像缩放的变换公式20-21
• 3.2.2 图像的缩放算法21-23
• 3.3 图像的平滑去噪处理23-27
• 3.3.1 邻域均值滤波法24-25
• 3.3.2 中值滤波25-27
• 3.4 表盘的倾斜检测及校正27-29
• 3.4.1 表盘的倾斜检测27-28
• 3.4.2 表盘图像的旋转校正28-29
• 3.5 表盘图像的灰度化处理29-31
• 3.6 表盘图像的二值化处理31-34
• 3.6.1 最大类间方差法（Otsu算法）33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第4章 图像的特征提取35-48
• 4.1 图像分割35-37
• 4.2 表盘图像的边缘检测37-40
• 4.2.1 Robert算子37-38
• 4.2.2 Prewitt算子38-39
• 4.2.3 Sobel算子39-40
• 4.3 指针的定位与识别40-43
• 4.3.1 几种检测指针所在直线的方法40-43
• 4.3.2Hough变换拟合直线法的改进43
• 4.4 刻度线的识别与提取43-46
• 4.4.1 刻度线点弧线极值投影法44-45
• 4.4.2 扇形分布刻度线的直线分布处理45-46
• 4.5 刻度线缺失的表盘图像的修复处理46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 刻度线数字识别与提取48-57
• 5.1 数字定位48
• 5.2 单个刻度数字的分割48-50
• 5.3 引进数字的数据库50
• 5.4 对刻度数字的预处理与识别50-54
• 5.4.1 对刻度数字的大小归一化处理50-51
• 5.4.2 对刻度数字的识别51-54
• 5.5 刻度线数字和刻度线的相互标定54
• 5.6 对指针式仪表示数的识别54-55
• 5.7 本章小结55-57
• 第6章 指针式仪表示数自动识别系统软件设计57-62
• 6.1 软件设计程序流程图57
• 6.2 软件运行的界面设计57-58
• 6.3 图像的预处理程序设计58-59
• 6.4 图像的特征信息提取的程序设计59
• 6.5 计算指针所指示数的程序设计59-60
• 6.6 识别结果60-62
• 第7章 总结与展望62-63
• 参考文献63-66
• 在学研究成果66-67
• 致谢67

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