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SF6是一種無(wú)色、無(wú)味的惰性氣體，因良好的絕緣和滅弧性能，在氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（gas insulated switchgear, GIS）等高壓電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。SF6氣體泄漏是造成此類(lèi)電氣設(shè)備失效的主要原因。相比于傳統(tǒng)的包扎法、肥皂法、手持式檢漏儀定性檢漏法，紅外帶電檢漏技術(shù)不需要停電作業(yè)、不用接觸電氣設(shè)備，是一種更為便捷安全且直觀有效的檢漏手段。

紅外線泄漏檢測(cè)技術(shù)是利用SF6氣體與空氣的紅外輻射特性實(shí)現(xiàn)的。SF6泄漏會(huì)向外輻射紅外線能量，對(duì)周邊環(huán)境造成一定的影響，在使用紅外成像技術(shù)進(jìn)行成像時(shí)，通過(guò)分析對(duì)比SF6氣體與空氣紅外圖像的差異，就能實(shí)時(shí)、精確地探測(cè)出SF6泄漏點(diǎn)，并生成直觀的紅外圖像。

隨著變電站自動(dòng)化和智能化水平的不斷提高，變電站巡檢機(jī)器人逐漸取代人工巡檢成為今后的發(fā)展方向。紅外圖像檢測(cè)儀是巡檢機(jī)器人搭載的重要監(jiān)測(cè)設(shè)備之一。

目前，關(guān)于紅外圖像處理的研究主要集中在紅外測(cè)溫領(lǐng)域，通過(guò)圖像處理、智能識(shí)別等算法對(duì)紅外測(cè)溫圖像中的設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，并找出故障設(shè)備。在生產(chǎn)中，紅外檢漏仍主要依賴(lài)人眼判斷，相關(guān)研究主要集中在檢測(cè)效果的加強(qiáng)方法方面。基于圖像處理的紅外檢漏方法屬于運(yùn)用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像的定位算法，主要分為幀間差分法、背景差分法、光流法。

廣州供電局有限公司電力試驗(yàn)研究院的研究人員黃柏、楊帆、鄧劍平、畢凡，根據(jù)SF6泄漏點(diǎn)在紅外圖像中相對(duì)位置固定且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)這一特點(diǎn)，在2022年第7期《電氣技術(shù)》上撰文，提出一種基于圖像處理的SF6紅外檢漏視頻定位算法，使用閾值變換分割設(shè)備區(qū)域與背景區(qū)域，基于SF6泄漏點(diǎn)的紅外圖像特性使用累積幀間差分法來(lái)實(shí)現(xiàn)漏點(diǎn)定位。它既可用于變電站自動(dòng)巡檢機(jī)器人的紅外檢漏自動(dòng)定位，也可用于手持式紅外圖像檢漏儀輔助定位。

圖1 定位案例

他們首先將紅外圖像灰度化，并利用高斯模糊技術(shù)消除噪聲干擾；其次通過(guò)閾值變換在首幀圖像中識(shí)別設(shè)備區(qū)域，得到掩膜；然后基于漏點(diǎn)位置相對(duì)固定且持續(xù)的特性，使用累積幀間差分法獲取紅外圖像的累積變化；最后根據(jù)掩膜排除不在設(shè)備區(qū)域的干擾，對(duì)SF6泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位和統(tǒng)計(jì)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，研究人員指出，該方法能準(zhǔn)確定位SF6漏點(diǎn)位置，處理速度快，抗干擾性好，適合實(shí)時(shí)視頻處理。高斯模糊和幀間差分對(duì)消除攝像機(jī)抖動(dòng)的干擾效果明顯；設(shè)備區(qū)域和背景區(qū)域劃分可以有效區(qū)分非設(shè)備區(qū)的干擾。

表1 差分法和光流法運(yùn)算速度對(duì)比

另外，他們也表示，該方法對(duì)視頻拍攝的平穩(wěn)程度有一定要求，大幅度的抖動(dòng)會(huì)造成較大的干擾；而雨天對(duì)該方法的干擾尚未經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。下一步可以充分挖掘SF6泄漏紅外圖像的紋理特征、幾何特征、動(dòng)態(tài)特征等，使用貝葉斯分類(lèi)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法來(lái)識(shí)別這些特征，或許能有更一步的改進(jìn)。

本文編自2022年第7期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基于累積幀間差分法和掩膜的SF6紅外檢漏視頻定位算法研究”，作者為黃柏、楊帆 等。本課題得到福州大學(xué)科研啟動(dòng)基金、福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目的支持。