电力通信监测技术论文提纲

关键词： 数据网 厂站 电力通信 电力

论文题目：基于图像识别的电力通信设备运行状态监测装置开发

摘要：电力调度数据网是保证我国电力系统安全稳定运行的基础,其中的电力通信设备运行异常时会造成通信业务中断,给厂站以及用户带来极大的经济损失。而当前对于纵向加密认证网关、路由器、交换机三种设备的运行状态监测存在三个问题:（1）上级调度只能定位异常站点和设备,厂站接到反馈后派人员到现场查看。（2）新能源厂站位置偏僻且为无人值守,日常巡检仍依靠人工完成。（3）部分厂站人员对通信设备运行状态所掌握的知识比较少,无法及时准确判断。基于电力调度数据网的实时性要求,为辅助工作人员监测设备的运行状态,缩短故障排查时间,本课题将图像识别技术应用于电力通信设备运行状态监测,在硬件装置上实现图像的采集、处理、分析,并通过搭建服务器的方式将监测结果上传以供工作人员在远程计算机上实时查看。针对于这三种设备的运行状态识别和监测装置开发,本课题研究的主要内容如下:（1）对从现场获取到的设备图像进行数据增强,解决数据集样本不足的问题。分别使用基于阈值的分割方法、基于区域的分割方法以及基于边缘的分割方法对目标设备进行分割,在相同数量样本的基础上,比较三种方法的准确性后得出结论,三种方法均不能满足定位设备的要求。然后使用模板匹配法对三种设备分别进行识别检测,其中交换机因为网线遮挡的原因,导致识别准确率很低。最后选用基于卷积神经网络的YOLO v3模型训练数据集样本,学习大量的样本特征,再根据损失函数的变化来调整模型训练参数,输出检测到的目标位置信息,识别准确率达到98.89%、98.01%、97.32%。（2）根据设备指示灯在设备面板上的固定位置,截取指示灯区域,缩小待处理图像的尺寸,减少计算量。转换到HSV颜色空间后,设定红、绿、黄三种指示灯颜色的取值范围,选取特定颜色并查找轮廓后计数。针对三个设备分别定义一个数组存放计数结果,数组长度由指示灯闪烁周期决定。通过查阅设备说明书明确指示灯与设备状态的对应关系,然后根据数组中的存储值变化,匹配设备的不同状态后输出结果。（3）在硬件平台上安装嵌入式操作系统后,将设备识别和指示灯检测程序移植到装置上,同时在python3环境中配置程序运行所需要的相关依赖项—OpenCV和Flask。利用Flask框架搭建Web服务器,使用HTML文件设计浏览器网页的标题和表单,最后设置URL上传识别结果到表单中。启动服务器程序后,用浏览器访问设置好的IP端口打开监测页面,装置能够稳定运行并准确识别设备的运行状态。

关键词：图像识别;深度学习;OpenCV;YOLO v3;电力通信设备运行状态监测;Web服务器

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 监测装置的应用背景及意义

1.1.2 基于图像识别技术的应用

1.1.3 基于图像识别的设备状态监测的应用

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究内容

1.4 本章小结

第2章 电力通信设备的状态识别

2.1 数据集样本扩充

2.2 设备的定位方法研究

2.2.1 基于阈值的设备定位方法

2.2.2 基于区域的设备定位方法

2.2.3 基于边缘检测的设备定位方法

2.2.4 设备定位方法的比较

2.3 设备的识别方法研究

2.3.1 基于模板匹配的设备识别方法

2.3.2 基于目标检测的设备识别方法

2.3.3 设备识别方法的比较

2.4 设备运行状态的识别研究

2.4.1 转换颜色空间

2.4.2 指示灯轮廓查找

2.5 本章小结

第3章 监测装置的算法设计及实现

3.1 获取权重文件

3.2 识别算法的设计

3.2.1 框架结构

3.2.2 设备识别算法设计

3.3 指示灯状态的分析

3.3.1 纵向加密认证网关指示灯分析

3.3.2 路由器指示灯分析

3.3.3 交换机指示灯分析

3.3.4 判断设备状态的整体流程

3.4 本章小结

第4章 监测装置的环境配置及显示界面设计

4.1 硬件选型及运行环境配置

4.1.1 硬件选型

4.1.2 运行环境配置

4.2 Web服务搭建

4.2.1 Flask介绍

4.2.2 Web服务器工作流程

4.2.3 创建服务器项目

4.3 浏览器界面设计

4.3.1 HTML模板编辑

4.3.2 状态显示汉化

4.4 监测装置的测试

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢