光伏电站监控系统

1.研究目标和意义

项目立项阶段，开发项目组对光伏电站视频监控系统进行了深入的市场调查，对技术可行性、经济可行性、风险情况等进行了一系列的分析与评估。确定本系统面向的对象是缺人、少人值守的光伏电站的运维人员，研究目标是搭建一个集视频监控和日常运维管理功能于一体的新型光伏电站视频监控系统。

针对光伏电站运营维护中依赖人力进行大范围重复性检查和巡视的落后性，以及日常工作中频繁的提交巡检和维修记录纸质报告的繁杂性，结合光伏电站主要依赖于数字监控以及投入使用的视频监控系统大多是C/S架构、不便于实时实地查看的现状，本项目采集相关的业务需求，开发基于新型平台架构的光伏电站视频监控系统。

2.硬件架构

2.系统功能

（1）   设备外观异常检测

该视频监控系统具备机器视觉功能。视频监控设备所采集的室外设备图像，常因为环境光照不佳或者物体表面采光不均等原因，存在噪声大、对比度不高等缺点，这对后续图像处理带来了不利的影响。因此，经图像预处理和滤波技术，消除室外环境雨雪、光照等对设备图像清晰度的影响，再通过设备图像精确匹配和模式识别技术，可进行设备外观状态的自动识别。

设备外观异常检测主要检测变电设备指定区域是否有外来悬挂物，如塑料袋、鸟巢等。系统通过图像预处理改变图像质量、再对指定区域进行特征提取和匹配处理分析，有异物的区域和正常区域的进行智能分类获取识别结果。尤其是通过视频监控系统监视光伏阵列电池板釆光面的是否清洁，在排除光照及天气原因的条件下，定期检查是否存在障碍物、树木等遮挡光伏阵列的情况,保证发电功率正常高效输出。

（2）   断路器等机械开关部件监控

该视频监控系统可以拍摄待识别的断路器开关或者其他设备图像，使用数字图像处理技术和模式识别技术对待分析图像进行分析处理，并得到断路器开关目前的设备状态。机械开关状态识别主要有两步：开关区域提取、开关分合状态识别。其中，开关分合状态识别主要使用了图像预处理消除噪声的不利影响、特征提取构建开关区域的特征向量、模式识别技术判别开关的状态。目前视频监控系统可以识别颜色开关和三角储能开关。其中，三角储能开关既能识别开关的分合，还可以识别储能状态。

通过视频监控系统还可以定期检查控制器、逆变器与其他设备连线的牢固情况，元器件是否正常无损坏。定期检查蓄电池充电情况，螺丝松动情况。

（3）   刀闸分合状态识别

视频监控系统在巡检过程中拍摄刀闸设备图像并传送至后台，系统后台可通过相应的图像处理技术得到刀闸区域，通过图像预处理可以有效的去除噪声得到清晰的刀闸区域。使用模式识别算法提取刀闸区域特征，并根据特征设计算法分离器实现了刀闸分合状态的自动判别。刀闸分为折臂刀闸、接地刀闸等，种类样式繁多。结合刀闸外形，使用图像处理获得刀闸的整体轮廓特征，使用多模式分类器对不同种类的刀闸进行训练，快速准确的做到刀闸设备的识别。

（4）   设备缺陷管理

系统能够实时监测电站设备的运行情况，并生成设备温度、仪表读数等巡检报表和缺陷报警异常报表，提供设备缺陷或故障原因分析及处理方案，并自动将巡检数据和缺陷报警信息上送信息管理系统，与系统实现无缝对接，可以协助运行人员及时确认并处理报警信息，提高设备缺陷的应急处理能力。

（5）   仪表读数记录

通过视频监控系统定期巡检变电设备，全面检查运行情况，记录相关参数，自动识别发电电压、功率。常见的仪表类型主要有：逆变器发电功率显示窗口、油枕表、温度计、数字表、油温表等。视频监控系统在巡检过程中通过摄像机拍摄仪表图像，并传输到后台，使用数字图像处理技术对采集的仪表图像进行分析和特征处理，并使用模式识别技术得出仪表的当前读数。

对于指针式仪表读数识别主要包括：图像预处理、表盘提取、仪表指针提取、示数读取。对于数字式仪表读数识别主要包括：图像预处理、数字区域提取、数字识别，依据最新的图像处理技术与模式识别算法结合优化的程序模块识别单针仪表、多针仪表、数字仪表、油位计以及吸湿器等设备，可以对数字仪表等设备的高识别率。结合站内设备种类多样性、环境复杂性对设备进行分类型分环境条件进行逐类识别的方式有效提高单个设备的识别率。数字表有机械类数字表、黑白液晶电子表、彩色液晶电子表等，对不同类型仪表做分类型逐类处理模式，有效提高了识别率，对视频监控系统的站内应用提供很好的支撑。

（6）   安防及运动目标监测

通过视频监控系统实时监测人员出入，走动，避免安全问题发生。实时的显示出接收到的远程监控画面并对异常情况的发生给予警报。

结合人脸识别技术，视频监控系统可对作业区的运维人员跟踪识别，确认身份及工作区域，防止越区操作及进行安全管理，如发现异常可及时告警，提高设备区域的安全级。

人脸识别技术融合了计算机图像处理技术与统计学原理，利用计算机图像处理技术从视频中提取人脸特征点，利用生物统计学的原理进行分析建立数学模型,即人脸特征模板。利用已建成的人脸特征模板与被测者的面像进行特征分析，根据分析的结果来给出一个相似值，通过这个值即可确定是否为同一人。

人脸识别过程分为：人脸检测、人脸跟踪以及人脸对比与确认。机器人通过人脸识别技术可以对站内人员人脸进行登记，根据不同人员可进入不同设备区域权限差别，可以实现对出现在各个设备区的人员进行人脸认证，对不能通过认证的人员给出驱离该设备区的警报，提高设备区域的安全系数，给变电站安防提供辅助作用。