1.研究目標和意義

項目立項階段，開發(fā)項目組對光伏電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行了深入的市場調(diào)查，對技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性、風(fēng)險情況等進行了一系列的分析與評估。確定本系統(tǒng)面向的對象是缺人、少人值守的光伏電站的運維人員，研究目標是搭建一個集視頻監(jiān)控和日常運維管理功能于一體的新型光伏電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

針對光伏電站運營維護中依賴人力進行大范圍重復(fù)性檢查和巡視的落后性，以及日常工作中頻繁的提交巡檢和維修記錄紙質(zhì)報告的繁雜性，結(jié)合光伏電站主要依賴于數(shù)字監(jiān)控以及投入使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多是C/S架構(gòu)、不便于實時實地查看的現(xiàn)狀，本項目采集相關(guān)的業(yè)務(wù)需求，開發(fā)基于新型平臺架構(gòu)的光伏電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.硬件架構(gòu)

2.系統(tǒng)功能

（1）   設(shè)備外觀異常檢測

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備機器視覺功能。視頻監(jiān)控設(shè)備所采集的室外設(shè)備圖像，常因為環(huán)境光照不佳或者物體表面采光不均等原因，存在噪聲大、對比度不高等缺點，這對后續(xù)圖像處理帶來了不利的影響。因此，經(jīng)圖像預(yù)處理和濾波技術(shù)，消除室外環(huán)境雨雪、光照等對設(shè)備圖像清晰度的影響，再通過設(shè)備圖像精確匹配和模式識別技術(shù)，可進行設(shè)備外觀狀態(tài)的自動識別。

設(shè)備外觀異常檢測主要檢測變電設(shè)備指定區(qū)域是否有外來懸掛物，如塑料袋、鳥巢等。系統(tǒng)通過圖像預(yù)處理改變圖像質(zhì)量、再對指定區(qū)域進行特征提取和匹配處理分析，有異物的區(qū)域和正常區(qū)域的進行智能分類獲取識別結(jié)果。尤其是通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視光伏陣列電池板釆光面的是否清潔，在排除光照及天氣原因的條件下，定期檢查是否存在障礙物、樹木等遮擋光伏陣列的情況,保證發(fā)電功率正常高效輸出。

（2）   斷路器等機械開關(guān)部件監(jiān)控

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以拍攝待識別的斷路器開關(guān)或者其他設(shè)備圖像，使用數(shù)字圖像處理技術(shù)和模式識別技術(shù)對待分析圖像進行分析處理，并得到斷路器開關(guān)目前的設(shè)備狀態(tài)。機械開關(guān)狀態(tài)識別主要有兩步：開關(guān)區(qū)域提取、開關(guān)分合狀態(tài)識別。其中，開關(guān)分合狀態(tài)識別主要使用了圖像預(yù)處理消除噪聲的不利影響、特征提取構(gòu)建開關(guān)區(qū)域的特征向量、模式識別技術(shù)判別開關(guān)的狀態(tài)。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以識別顏色開關(guān)和三角儲能開關(guān)。其中，三角儲能開關(guān)既能識別開關(guān)的分合，還可以識別儲能狀態(tài)。

通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以定期檢查控制器、逆變器與其他設(shè)備連線的牢固情況，元器件是否正常無損壞。定期檢查蓄電池充電情況，螺絲松動情況。

（3）   刀閘分合狀態(tài)識別

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在巡檢過程中拍攝刀閘設(shè)備圖像并傳送至后臺，系統(tǒng)后臺可通過相應(yīng)的圖像處理技術(shù)得到刀閘區(qū)域，通過圖像預(yù)處理可以有效的去除噪聲得到清晰的刀閘區(qū)域。使用模式識別算法提取刀閘區(qū)域特征，并根據(jù)特征設(shè)計算法分離器實現(xiàn)了刀閘分合狀態(tài)的自動判別。刀閘分為折臂刀閘、接地刀閘等，種類樣式繁多。結(jié)合刀閘外形，使用圖像處理獲得刀閘的整體輪廓特征，使用多模式分類器對不同種類的刀閘進行訓(xùn)練，快速準確的做到刀閘設(shè)備的識別。

（4）   設(shè)備缺陷管理

系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電站設(shè)備的運行情況，并生成設(shè)備溫度、儀表讀數(shù)等巡檢報表和缺陷報警異常報表，提供設(shè)備缺陷或故障原因分析及處理方案，并自動將巡檢數(shù)據(jù)和缺陷報警信息上送信息管理系統(tǒng)，與系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，可以協(xié)助運行人員及時確認并處理報警信息，提高設(shè)備缺陷的應(yīng)急處理能力。

（5）   儀表讀數(shù)記錄

通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)定期巡檢變電設(shè)備，全面檢查運行情況，記錄相關(guān)參數(shù)，自動識別發(fā)電電壓、功率。常見的儀表類型主要有：逆變器發(fā)電功率顯示窗口、油枕表、溫度計、數(shù)字表、油溫表等。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在巡檢過程中通過攝像機拍攝儀表圖像，并傳輸?shù)胶笈_，使用數(shù)字圖像處理技術(shù)對采集的儀表圖像進行分析和特征處理，并使用模式識別技術(shù)得出儀表的當前讀數(shù)。

對于指針式儀表讀數(shù)識別主要包括：圖像預(yù)處理、表盤提取、儀表指針提取、示數(shù)讀取。對于數(shù)字式儀表讀數(shù)識別主要包括：圖像預(yù)處理、數(shù)字區(qū)域提取、數(shù)字識別，依據(jù)最新的圖像處理技術(shù)與模式識別算法結(jié)合優(yōu)化的程序模塊識別單針儀表、多針儀表、數(shù)字儀表、油位計以及吸濕器等設(shè)備，可以對數(shù)字儀表等設(shè)備的高識別率。結(jié)合站內(nèi)設(shè)備種類多樣性、環(huán)境復(fù)雜性對設(shè)備進行分類型分環(huán)境條件進行逐類識別的方式有效提高單個設(shè)備的識別率。數(shù)字表有機械類數(shù)字表、黑白液晶電子表、彩色液晶電子表等，對不同類型儀表做分類型逐類處理模式，有效提高了識別率，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的站內(nèi)應(yīng)用提供很好的支撐。

（6）   安防及運動目標監(jiān)測

通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測人員出入，走動，避免安全問題發(fā)生。實時的顯示出接收到的遠程監(jiān)控畫面并對異常情況的發(fā)生給予警報。

結(jié)合人臉識別技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可對作業(yè)區(qū)的運維人員跟蹤識別，確認身份及工作區(qū)域，防止越區(qū)操作及進行安全管理，如發(fā)現(xiàn)異?？杉皶r告警，提高設(shè)備區(qū)域的安全級。

人臉識別技術(shù)融合了計算機圖像處理技術(shù)與統(tǒng)計學(xué)原理，利用計算機圖像處理技術(shù)從視頻中提取人臉特征點，利用生物統(tǒng)計學(xué)的原理進行分析建立數(shù)學(xué)模型,即人臉特征模板。利用已建成的人臉特征模板與被測者的面像進行特征分析，根據(jù)分析的結(jié)果來給出一個相似值，通過這個值即可確定是否為同一人。

人臉識別過程分為：人臉檢測、人臉跟蹤以及人臉對比與確認。機器人通過人臉識別技術(shù)可以對站內(nèi)人員人臉進行登記，根據(jù)不同人員可進入不同設(shè)備區(qū)域權(quán)限差別，可以實現(xiàn)對出現(xiàn)在各個設(shè)備區(qū)的人員進行人臉認證，對不能通過認證的人員給出驅(qū)離該設(shè)備區(qū)的警報，提高設(shè)備區(qū)域的安全系數(shù)，給變電站安防提供輔助作用。