【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于gcb全息數據采集分析，特別涉及一種gcb全息數據采集分析裝置及方法。
技術介紹
1、目前，水電站安全運行以及智能化的需求使得gcb(發電機斷路器)需要監測的物理量越來越多，如何統一、規范地管理監測的數據顯得尤為重要，由于監測設備廠家眾多，監測裝置功能過于細分，軟硬件耦合程度高，造成工程現場監測裝置數量較多，成本較高，不利于設備狀態感知技術的推廣，制約了設備輕量化小型化的發展。此外，傳感器獲得的各種類型的數據由于缺乏統一有效的管理平臺，數據只是簡單使用，有些數據甚至只是簡單的進行存儲，并沒有進行有效利用；同時，在儲存時系統不挖掘數據的內涵，難以對設備的狀態進行準確且合理的判斷。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種gcb全息數據采集分析裝置及方法，能夠以標準的硬件和通信接口采集用于gcb狀態檢測的諸多物理量，增加系統的可拓展性，并對采集的數據進行有效處理和利用，便于gcb設備的狀態監測。
2、為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：
3、一種gcb全息數據采集分析裝置，包括電源模塊、數據采集模塊、時序同步模塊和主控模塊；
4、所述的電源模塊為數據采集模塊、時序同步模塊和主控模塊供電；
5、所述的時序同步模塊用于保證由數據模塊傳輸到主控模塊的數據保持時序同步；
6、所述的數據采集模塊包括應力應變傳感器、電流傳感器、行程傳感器、振動傳感器、可見光傳感器、sf6氣體傳感器；數據采集模塊
7、所述的主控模塊負責對傳輸過來的傳感器數據進行處理、儲存。
8、優選地，sf6氣體傳感器與氣體監測模塊電連接，可見光傳感器與隔離開關分合閘監測模塊電連接，應力應變傳感器與應力應變模塊電連接，電流傳感器、行程傳感器和振動傳感器與機械特性模塊電連接；氣體監測模塊、隔離開關分合閘監測模塊、應力應變模塊和機械特性模塊用于將gcb狀態數據傳輸至主控模塊。
9、優選地，隔離開關分合閘監測模塊用于獲取可見光圖像，圖像預處理采用圖像灰度化、直方圖修正和濾波降噪；
10、應力應變模塊用于將接收到的應變信息繪制成應變曲線，并在檢測到異常應力值時報警，對異常應力位置做出定位；
11、機械特性模塊用于獲取電流、振動、行程傳感器的信號。
12、一種gcb全息數據采集分析裝置的分析方法，包括以下步驟：
13、啟動gcb全息數據采集分析裝置；
14、將應力應變傳感器、電流傳感器、行程傳感器、振動傳感器和sf6氣體傳感器采集的數據傳輸至主控模塊；
15、通過圖像處理與分析得到隔離開關的狀態信息；
16、通過信號處理與特征提取得到電流、振動、行程傳感器的特征參量；
17、將各類傳感器數據存儲起來，以便后續分析和診斷；
18、基于圖像處理得到的隔離開關狀態信息，以及電流、振動、行程傳感器的特征參量。
19、具體地，所述的將應力應變傳感器、電流傳感器、行程傳感器、振動傳感器和sf6氣體傳感器采集的數據傳輸至主控模塊；包括以下步驟：
20、步驟2.1：連接成功后，主控模塊向數據采集模塊發送配置文件；
21、步驟2.2：數據采集模塊對配置文件進行校驗；
22、若校驗成功：開啟信號量；
23、若校驗失敗：回復主控端錯誤代碼，等待重新發送配置文件；
24、步驟2.3：數據采集模塊開啟時序同步模塊，為傳感器數據采集做準備；
25、步驟2.4：主控模塊采用輪詢的方式，默認設置輪詢間隔時間為1秒，開啟一次輪詢；
26、步驟2.5：數據采集模塊讀取配置文件中各傳感器地址，按照問詢格式排列，向傳感器發送問詢后等待回復；
27、步驟2.6：數據采集模塊校驗回復數據；
28、若數據正常：將數據打包發送給主控模塊；
29、若校驗失敗：重新發起問詢；多次問詢均失敗則將異常數據和異常信息打包發送給主控模塊，并訪問下一個傳感器數據，直到所有傳感器數據采集完畢。
30、具體地，所述的通過圖像處理與分析得到隔離開關的狀態信息，包括以下步驟：
31、步驟3.1：隔離開關分合閘監測模塊獲取可見光圖像；
32、步驟3.2：圖像預處理：
33、圖像灰度化：將彩色圖像轉換為灰度圖像；公式為：
34、igray(x,y)＝0.299·r(x,y)+0.587·g(x,y)+0.114·b(x,y)；
35、其中，igray(x,y)表示灰度圖像，r(x,y)、g(x,y)、b(x,y)分別表示紅、綠、藍通道的像素值；
36、直方圖修正：應用直方圖均衡化算法，使圖像細節更加清晰，公式為：
37、
38、其中，s(k)是新的像素強度，p(rj)是像素強度，rj是的概率，l是灰度級的數量；k表示從0到l-1的一個索引值；
39、濾波降噪：對圖像進行濾波處理，去除噪聲，公式為：
40、
41、其中，ifiltered(x,y)表示濾波后的圖像，n是濾波窗口的大小；(x,y)表示當前要處理的像素的位置坐標；
42、步驟3.3：采用計算機視覺技術進行圖像識別：
43、邊緣檢測：使用sobel算子進行邊緣檢測，公式為：
44、
45、其中，gx和gy分別表示水平和垂直方向的梯度，g表示梯度幅度；
46、特征提取：使用卷積神經網絡進行特征提取與分類：
47、f(x)＝σ(w*x+b)；
48、其中，w是權重矩陣，b是偏置項，σ是激活函數，*表示卷積操作。
49、具體地，所述的通過信號處理與特征提取得到電流、振動、行程傳感器的特征參量；包括以下步驟：
50、步驟4.1：對電流、振動、行程傳感器的數據進行處理；
51、電流信號處理：進行零偏置處理和中值濾波，平滑處理；
52、icorrected(t)＝i(t)-μzero；
53、其中，icorrected(t)是校正后的電流信號，i(t)是原始電流信號，μzero是零電流時的平均值；
54、振動信號處理：提取振動信號的特征；公式為：
55、
56、其中，vrms是振動信號的有效值，t是積分區間長度；t表示周期，即電壓變化完成一個完整周期所需的時間；dt表示微小的時間增量，這是微積分中的概念，用于表示無限細分的時間段；v(t)表示時間t時刻的瞬時電壓值；
57、行程信號處理：提取行程信號的特征；公式為：
58、
59、其中，ddavg是行程信號的平均值，di是第i個采樣點的行程值，n是采樣點總數；
60、步驟4.2：將處理本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種GCB全息數據采集分析裝置，其特征在于：包括電源模塊、數據采集模塊、時序同步模塊和主控模塊；
2.根據權利要求1所述的一種GCB全息數據采集分析裝置，其特征在于：SF6氣體傳感器與氣體監測模塊電連接，可見光傳感器與隔離開關分合閘監測模塊電連接，應力應變傳感器與應力應變模塊電連接，電流傳感器、行程傳感器和振動傳感器與機械特性模塊電連接；氣體監測模塊、隔離開關分合閘監測模塊、應力應變模塊和機械特性模塊用于將GCB狀態數據傳輸至主控模塊。
3.根據權利要求2所述的一種GCB全息數據采集分析裝置，其特征在于：隔離開關分合閘監測模塊用于獲取可見光圖像，圖像預處理采用圖像灰度化、直方圖修正和濾波降噪；
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種GCB全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種GCB全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于：所述的將應力應變傳感器、電流傳感器、行程傳感器、振動傳感器和SF6氣體傳感器采集的數據傳輸至主控模塊；包括以下步驟：
6.根據權利要求4所述的一
7.根據權利要求4所述的一種GCB全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于：所述的通過信號處理與特征提取得到電流、振動、行程傳感器的特征參量；包括以下步驟：
8.根據權利要求4所述的一種GCB全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于：將各類傳感器數據存儲起來，以便后續分析和診斷；
9.根據權利要求4所述的一種GCB全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于：所述的基于圖像處理得到的隔離開關狀態信息，以及電流、振動、行程傳感器的特征參量；包括以下內容：
10.一種計算機設備，包括：一個或多個處理器；
...【技術特征摘要】
1.一種gcb全息數據采集分析裝置，其特征在于：包括電源模塊、數據采集模塊、時序同步模塊和主控模塊；
2.根據權利要求1所述的一種gcb全息數據采集分析裝置，其特征在于：sf6氣體傳感器與氣體監測模塊電連接，可見光傳感器與隔離開關分合閘監測模塊電連接，應力應變傳感器與應力應變模塊電連接，電流傳感器、行程傳感器和振動傳感器與機械特性模塊電連接；氣體監測模塊、隔離開關分合閘監測模塊、應力應變模塊和機械特性模塊用于將gcb狀態數據傳輸至主控模塊。
3.根據權利要求2所述的一種gcb全息數據采集分析裝置，其特征在于：隔離開關分合閘監測模塊用于獲取可見光圖像，圖像預處理采用圖像灰度化、直方圖修正和濾波降噪；
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種gcb全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征在于包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種gcb全息數據采集分析裝置的分析方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴子成，張昆，劉舉，譚政，郭毅，王晟，毛雕，陳剛，林建華，邱成姣，王朝廷，袁歡，
申請(專利權)人：中國長江電力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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