一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種可用于特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測領域，針對特高壓輸電線的弧垂點變化范圍進行預警監(jiān)測的裝置及其方法，所述的預警監(jiān)測裝置包括視頻圖像分析模塊、通訊模塊和電源管理模塊；監(jiān)測方法是通過視頻圖像分析模塊對視頻圖像信號進行實時分析與處理,包括視頻場景標定、電力線曲線點檢測、電力線曲線識別，弧垂點檢測，并對弧垂點變化范圍進行判斷，超出預設范圍則利用通訊模塊實時上傳預警信息和相關視頻圖像數據到監(jiān)控管理中心。本發(fā)明裝置的方法應用了視頻圖像智能分析技術，實現了對輸電線路弧垂點變化情況的實時監(jiān)測，能做到主動預警輸出，及時發(fā)現線路弧垂點變化多大的安全隱患，并減輕工作強度。
【專利說明】
-種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置及方 法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及到輸電線路在線監(jiān)測領域，具體地說，是設及到一種基于視頻圖像智 能分析技術的智能預警裝置及其預警方法。
【背景技術】
[0002] 輸電線路弧垂測量，就是通常所說的弛度測量，即架線后輸電線的松緊程度。特 高壓輸電線的特性和金屬一樣有熱脹冷縮的特性，溫度越升高，導線就伸得越長，弛度就越 大，溫度越降低，導線就縮的越短，弛度也就越小。輸電線路一個耐張段長達幾公里，寒熱季 節(jié)正負溫差幾十度，導線伸縮的總長度就更大，導線弧垂變化范圍過大的話就可能造成倒 桿塔事故。對輸電線路的弧垂點進行監(jiān)測將會給電網的安全穩(wěn)定運行帶來保障。
[0003] 輸電線路弧垂點測量的特點和難點是地形條件復雜，即要求技術人員有較好的個 體素質，又要求線路施工測量隊伍有較全面的群體素質。在線路弧垂測量施工中，不正確的 操作方法、不嚴密的技術方案，都是釀成事故的隱患。
[0004] 目前輸電線的弧垂點測量都是W通過工作人員對輸電線的觀測計算進行測量。 常用的觀測計算測量方法有： 1、等長法測量。等長法又稱平行四邊形法，是最常用的觀測弧垂的方法，從觀測檔兩側 架空線懸掛點垂直向下量取選定的弧垂觀測值，綁上弧垂板，調整架空線的拉力，當架空線 與弧垂板連線相切時，中間弧垂即為使用要求的弧垂。
[0005] 等長法的測量適用于平原地帶、開闊地帶的桿塔弧垂測量，且需要測量人員攀登 至桿塔上部，勞動強度很大。
[0006] 2、異常法弧垂測量技術。觀測檔兩側弧垂板綁扎位置不等長的弧垂觀測方法為異 常法，又稱不等長法。異常法觀測弧垂適用于丘陵地帶、坡度較緩的山坡地帶的桿塔弧垂測 量。測量人員需要攀登至桿塔上部進行測量，且異常法測量步驟過多，容易產生誤差。
[0007] 3、角度法弧垂測量技術。角度法是使用經締儀觀測弧垂的一種方法，是指觀測架 空輸電線線弧垂的角度W代替觀測垂直距離，實現用經締儀在地面直接控制架空線弧垂。 在輸電線路施工中常采用檔端角度法。觀測弧垂的步驟：（〇確定經締儀位置，并復核與觀 測檔架空線懸掛點間的高差。（2)計算在相同溫度下的弧垂觀測角0。（3)調整緊線弧垂， 使架空線的軸線與經締儀的橫絲視線相切，運時架空線中點弧垂就是架線弧垂。（4)水平偏 轉望遠鏡筒，使邊線與橫絲相切，即為邊線弧垂。測量人員雖然不用攀登到桿塔上部進行測 量工作，比較省時省力。但儀器位移次數多非常容易造成誤差。
[0008] 綜上所述，目前常規(guī)的電力線弧垂點測量方法，首先都需要測量人員必須到實地 進行觀測。其次測量者操作儀器的熟練程度和感覺器官的鑒別能力有一定的局限性，在選 擇測量位置、角度、讀取測量值等觀測過程中每個人的主觀判斷都有不同，容易使觀測值產 生主觀上的誤差。
[0009] 由于高壓輸電線大多在野外，且弧垂測量工作的強度和復雜度都很大，所W人員 不可能經常對弧度變化進行實地測量。目前，線路運維人員對高壓輸電線的弧垂點的監(jiān)測 還是W人工定期巡檢為主。在巡檢間隔期內，不能及時掌握線路弧垂點的變化狀態(tài)。因此， 最好是能有一種裝置和方法，能對輸電線的弧垂點的變化先做一個實時監(jiān)測，在弧垂點變 化范圍超過預警值時，能主動提醒線路運維人員到現場進行實地準確的測量，避免因為檢 測不及時帶來線路運行的安全隱患嚴重化和擴大化。

【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的是針對上述現有弧垂點測量技術和方法中存在的不足，提供了一種 新的針對特高壓輸電線弧垂點變化進行監(jiān)測的裝置及方法。本發(fā)明專利充分挖掘圖像分析 技術在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應用，W實現對特高壓輸電線路弧垂點的變化范圍進行自主 監(jiān)測，主動預警，及時發(fā)現弧垂點變化過大的安全隱患并減輕工作強度。
[0011] 為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明專利提供的技術方案如下： 本發(fā)明首先是提供了一種針對特高壓輸電線弧垂點變化進行監(jiān)測的裝置。該裝置通過 直流電源進行供電，可安裝在特高壓輸電線路的塔上或者塔下合適的觀測位置，接入CVbs 模擬視頻信號或者SDI數字視頻信號并對視頻信號進行圖像分析和處理。
[0012] 一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置，其特征在于，該預警監(jiān)測 裝置包括有： 視頻圖像分析模塊，與廣角定焦攝像機連接使用，用于對特高壓輸電線進行曲線點 檢測與識別，計算出弧垂點位置并跟蹤該弧垂點位置的變化，并將監(jiān)測信息輸送至通信模 塊； 通信模塊，用于將視頻圖像分析模塊輸入的圖像、視頻和預警信息通過無線通信的方 式傳輸至監(jiān)控中屯、； 電源管理模塊，分別連接視頻圖像分析模塊和通信模塊，用于為視頻圖像分析模塊和 通信模塊提供電源管理工作； 所述的視頻圖像分析模塊中包括有視頻圖像核屯、處理器電路、CVbs視頻采集電路和 SDI視頻采集電路，所述的CVbs視頻采集電路和SDI視頻采集電路分別對通過BNC接口輸 入的CVbs模擬視頻信號或者SDI高清數字視頻信號進行數據采集，分別輸出BT656信號 和BT1120信號至視頻圖像核屯、處理器電路；所述的視頻圖像核屯、處理器電路對輸入的輸 出BT656信號或BT1120信號進行分析，通過包括圖像濾波、區(qū)域增強、特征值提取、曲線點 檢測、曲線識別、模式識別、圖像編碼及圖像壓縮在內的圖像處理，將分析結果和視頻圖像 輸出至通信模塊。
[0013] 在本發(fā)明特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置中，所述的電源管理模 塊包括有電源保護電路和電源管理電路，電源管理電路對視頻圖像分析和模塊通信模塊及 外部電源進行分路開關管理，電源保護電路在復雜電磁環(huán)境下做防雷擊、防電磁干擾保護。
[0014] 本發(fā)明其次是提供了一種針對特高壓輸電線進行弧垂點檢測的方法。該方法首先 實現對電力線的曲線點檢測與曲線識別，然后根據識別出來的曲線軌跡計算出弧垂點的位 置，分析判斷其變化范圍是否超過預設的安全值。
[0015] 一種基于上述預警監(jiān)測裝置對特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法， 其特征在于，該方法實現對特高壓輸電線路監(jiān)控中的弧垂點變化范圍進行檢測，實現該方 法包括特高壓輸電線路中的電力線進行：a.曲線點檢測，b.曲線識別，c.弧垂點檢測，d.弧 垂點偏差值分析： 所述的曲線點檢測包括有： al，采用高斯平滑函數對當前圖像進行濾波處理，W得到平滑的圖像，所述的當前圖像 或者是實時操作時接收的圖像，或者是視頻中的當前帖圖像； a2,利用當前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構建化SSian矩陣，對該 Hessian矩陣的特征值和特征向量進行分析，W獲取當前圖像的平滑圖像中的檢測點； a3,將檢測點的Hessian矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最 大的檢測點作為起始捜索點； a4,確定檢測點的延伸方向的角度； a5,判斷檢測點是否為曲線點，沿著當前曲線點的延伸方向在周圍鄰域內確定n個檢 測點，在當前點為中屯、的4 X 4像素模塊內沿著當前檢測點的延伸方向存在的檢測點，分別 計算各檢測點與當前曲線點的延伸方向的角度差，取最小的角度差對應的檢測點，如果該 檢測點的曲率強度大于闊值T，則認為該檢測點為疑似下一曲線點，當前曲線點的初始值為 起始捜索點； 所述的曲線識別包括有： bl，基于化SSian矩陣曲線點檢測算法檢測曲線點，并將檢測點的化SSian矩陣的最大 特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最大的檢測點作為起始捜索點； b2,獲取當前平滑圖像的二值圖像的曲線點并連接運些曲線點W形成曲線； b3,判斷當前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當前曲線是否發(fā) 生曲線消退，并對消退的曲線進行連接 b4,判斷當前曲線是否連接準確，判斷當前圖像內曲線是否檢測完畢并輸出連接正確 的曲線； 所述的弧垂點檢測是利用對稱性分析來確定弧垂點在圖像中的位置，包括有： Cl，在邊緣檢測圖像用于標定的矩形區(qū)域中，沿水平X軸進行掃描，保持分布距離大于 曲線邊緣距離的兩個曲線點； c2,在對圖像相鄰的下一水平行重復上述Cl步驟的過程，同樣保存得到的兩個曲線點 位置，直到檢測不到對應的兩個曲線點為止，進入c3 ; c3,分析掃描得到的對稱點，通過計算對稱對的中點位置，統(tǒng)計構建出一條對稱軸，貝U 對稱軸與邊緣圖像相交的點就是對應弧垂點的位置； 所述的弧垂點偏差值分析是指通過圖像處理計算電力線現在的弧垂點位置，與原始的 弧垂點位置進行比較，計算弧垂點的偏差值，將偏差值與用戶預先設置的弧垂偏差值進行 比較，超過預設偏差值則標記為W此偏差過大事件，同時統(tǒng)計發(fā)生弧垂點偏差過大事件連 續(xù)發(fā)生的時間，若超過用于預設的時間闊值，則標記為最終弧垂點變化范圍過大事件，主動 發(fā)出報警，從而實現對弧垂點變化的預警監(jiān)測。
[0016] 所述的一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法，對化SSian矩陣的 特征值和特征向量進行分析包括有如下步驟： 首先，獲取每點的Hessian矩陣的最大特征值和法線方向； 其次，采用假設法來判斷當前圖像的平滑圖像每一點是否為檢測點，假設點 為曲線上一點，設點的鄰邊點移卓胃深乎I#沿法線方向:錢堿策的一階導 數為0,可W計算得到I齡索建，如果滿巧
，則認為點輪游 是檢測點，否則認為點《嚴.深;I不是檢測點； 最后，構建一個與當前的平滑圖像相應的二值圖像，該二值圖像中檢測點的灰度值設 為255,非檢測點的灰度值設為0。
[0017] 在本發(fā)明一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法中，在完成曲線點 檢測的基礎上，先做噪聲濾除，再做邊緣檢測和干擾去除：噪聲濾除采用中值濾波算法進行 處理；邊緣檢測算法采用Canny邊緣檢測算子，提取圖像的邊緣信息為對稱性分析提供保 證；干擾去除是基于曲線的邊緣距離在某一固定范圍內，距離比較小，而干擾物的邊緣在標 定區(qū)域內可能表現為單邊緣或干擾物的邊緣間的距離較大，利用運一特征進行干擾排除。
[0018] 基于上述
【發(fā)明內容】
，本發(fā)明專利申請與現有技術相比具有如下技術優(yōu)點： 1. 本發(fā)明充分挖掘圖像分析技術在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應用，通過對電力線的曲線 點檢測與曲線識別，進而求出弧垂點的位置，跟蹤監(jiān)測弧垂點的變化并對其變化范圍是否 超出預設的安全區(qū)域范圍進行判斷，實現了對特高壓輸電線的弧垂點變化范圍進行測量， 可W自行監(jiān)測，主動預警輸出，避免運些事件的發(fā)生給國民經濟和工農業(yè)、人民生活用電帶 來重大損失 2. 本發(fā)明對特高壓輸電線弧垂點監(jiān)測裝置采用視頻圖像處理對輸電線路的視頻場景 進行曲線點檢測和識別，是一種基于視頻監(jiān)控技術，圖像分析技術的弧垂點監(jiān)測方法，大大 減少人為的主管測量誤差，減輕了線路維護人員工作強度。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的特高壓輸電線路弧垂點的監(jiān)測裝置的內部原理說明圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的特高壓輸電線路弧垂點監(jiān)測方法中弧垂點檢測信號處理流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面我們結合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的特高壓輸電線路弧垂點變化范 圍的預警監(jiān)測裝置及預警監(jiān)測方法做進一步的詳細闡述，W求更為清楚明白的理解該其結 構連接方式和處理方法流程，但不能W此來限制本發(fā)明專利申請保護范圍。
[0022] 圖1是本發(fā)明所述的特高壓輸電線路弧垂點監(jiān)測裝置的內部原理說明圖。本發(fā)明 弧垂點變化預警監(jiān)測裝置內部由3個模塊組成，其中視頻圖像分析模塊1對特高壓輸電線 進行曲線點檢測與識別，計算出弧垂點位置并跟蹤其變化。通信模塊2提供了 3G、WIFI等 無線網絡通信方式，可將預警監(jiān)測裝置的報警信息和相關圖像與視頻數據通過無線通信的 方式傳至監(jiān)控中屯、。電源管理模塊3則為其他兩個模塊提供電源管理工作。
[0023] 視頻圖像處理模塊1由視頻圖像核屯、處理器電路11、CVbs視頻采集電路12、SDI 視頻采集電路13組成。其中核屯、處理器電路11的核屯、處理器采用美國TI公司的DM8127。 視頻圖像處理模塊2首先要對輸入的視頻信號進行數據采集，運部分的電路包括CVbs視頻 采集電路12, Sdi視頻采集電路13。視頻圖像處理模塊2的輸入接口為BNC接口，可接入 CVbs模擬視頻信號或者SDI高清數字視頻信號。Cvbs視頻采集電路12兼容模擬視頻輸入， SDI視頻采集電路13兼容高清數字SDI視頻輸入。CVbs視頻采集電路12的輸出為BT656 信號；SDI視頻采集電路13的輸出為BT1120信號。BT656信號和BT1120信號都送入核屯、 處理器電路11。
[0024] 核屯、處理器電路11對BT656或者BT1120數字視頻信號進行分析，通過一系列如 圖像濾波、區(qū)域增強、特征值提取、曲線點檢測，曲線識別、模式識別、圖像編碼、圖像壓縮等 信號處理后，將分析結果和視頻圖像數據送至通信模塊2。
[00巧]通信模塊2中有支持3G、WIFI的網絡通信電路21。通信模塊2負責建立視頻圖 像處理模塊1至后臺監(jiān)控中屯、的無線通信通道，將監(jiān)測預警裝置的數據和信息上傳至后臺 監(jiān)控中屯、，并接收來自后臺監(jiān)控中屯、的指令。
[0026] 電源管理模塊3主要由電源保護電路31與電源管理電路32組成。電源管理電路 32對整個裝置的供電進行分路開關管理。電源保護電路31則是考慮了監(jiān)測裝置應用在特 高壓輸電線路環(huán)境下復雜的電磁環(huán)境的要求，對電源管理電路做了防雷擊防電磁干擾的保 護。
[0027] 如圖2所示，圖2是本發(fā)明的特高壓輸電線路弧垂點監(jiān)測方法中弧垂點檢測信號 處理流程圖。本發(fā)明設及到的智能預警裝置W如下的一種方法來實現電力輸電線路監(jiān)控中 的曲線的檢測。主要的實現步驟有： 步驟一： 采用高斯平滑函數對當前圖像(其中，當前圖像可W是實時操作時接收的圖像，也可W 是一段視頻中的當前帖圖像）進行濾波處理，W得到平滑的圖像。
[0028] 步驟二： 利用當前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構建化SSian矩陣，對該化SSian 矩陣的特征值和特征向量進行分析，W獲取當前圖像的平滑圖像中的檢測點。
[0029] 首先獲取每點的Hessian矩陣的最大特征值和法線方向。
[0030] 然后采用假設法來判斷當前圖像的平滑圖像每一點是否為檢測點。假設點I深,寒i 為曲線上一點，設點《載轉的鄰邊點批.去繫綱詩鶴!騙法線方陸絳,為糸的一階導數為0， 可W計算得到I載:嚴素，如果滿足
則認為點I載瓣是檢測 點，否則認為點撫轉不是檢測點。構建一個與當前的平滑圖像相應的二值圖像，該二值圖 像中檢測點的灰度值設為255,非檢測點的灰度值設為0。
[003U 步驟 將檢測點的化SSian矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最大的 檢測點作為起始捜索點。
[00礎步驟四： 確定檢測點的延伸方向的角度，檢測點的延伸方向的角度為
， 按此方向角度捜索下一個曲線檢測點； 步驟五： 判斷檢測點是否為曲線點。
[0033] 沿著當前曲線點的延伸方向在周圍鄰域內確定n個檢測點，即在當前點為中屯、的 4X4像素模塊內沿著當前檢測點的延伸方向存在的檢測點，分別計算各檢測點與當前曲線 點的延伸方向的角度差，取最小的角度差對應的檢測點，如果該檢測點的曲率強度大于闊 值T，則認為該檢測點為疑似下一曲線點，當前曲線點的初始值為起始捜索點。
[0034] 該方法的優(yōu)勢在于能夠對噪聲，環(huán)境干擾具有一定的抵抗力，算法計算速度快，能 夠準確檢測曲線信息，為電力線識別提供有用的曲線點檢測點。
[0035] 本發(fā)明設及到的智能預警裝置W如下的一種方式來實現電力輸電線路監(jiān)測中電 力線的曲線識別。
[0036] 具體實現過程是： 步驟一： 基于化SSian矩陣曲線點檢測算法檢測曲線點，并將檢測點的Hessian矩陣的最大特 征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最大的檢測點作為起始捜索點。
[0037] 步驟二： 該步驟獲取當前平滑圖像的二值圖像的曲線點并連接運些曲線點W形成曲線。
[0038] 步驟S : 判斷當前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當前曲線是否發(fā)生 曲線消退，并對消退的曲線進行連接。
[0039] 步驟四：判斷當前曲線是否連接準確，判斷當前圖像內曲線是否檢測完畢并輸出 連接正確的曲線。
[0040] 本發(fā)明設及到的智能預警裝置W如下的一種方式來實現電力輸電線路監(jiān)測中電 力線的弧垂點的檢測。
[0041] 弧垂點位置所在的軸線通常為輸電線兩側的對稱線，而此對稱線與曲線的交點位 置即為弧垂點的真實位置。所W，弧垂點可采用基于曲線對稱性分析的檢測方式。
[0042] 在前面完成圖像的曲線點檢測的基礎上，先做噪聲濾除，再做邊緣檢測和干擾去 除。噪聲濾除采用中值濾波算法進行處理，能夠在保證紋理信息不被平滑的同時，去除干擾 噪聲點。邊緣檢測算法采用Canny邊緣檢測算子，提取圖像的邊緣信息；采用Canny邊緣 檢測算子的好處是能夠自適應的調整闊值，有效地提取出所需要的邊緣信息，為后面對稱 性分析提供保證。干擾去除主要是考慮到檢測的邊緣信息，除了包含曲線的邊緣信息外， 還包括一些干擾物的邊緣信息，若不去除，對于后期的曲線對稱性分析，容易得到錯誤的結 果；干擾去除主要是基于曲線的邊緣距離在某一固定范圍內，距離比較小，而干擾物的邊緣 在標定區(qū)域內可能表現為單邊緣或干擾物的邊緣間的距離較大，利用運一特征進行干擾排 除的一種機制。
[0043] 對稱性分析用來確定弧垂點在圖像中的位置，W能夠及時地跟蹤弧垂點位置情 況，作出相應判斷是否發(fā)生異常等情況；對稱性分析是基于曲線邊緣圖像進行處理，曲線的 邊緣點W通過弧垂點位置的一直線形成對稱分布運樣一特征，來判斷弧垂點的位置，具體 實現的步驟如下： 步驟一：在邊緣檢測圖像用戶標定的矩形區(qū)域內，沿水平X軸進行掃描，保存分布距離 大于曲線邊緣距離的兩個曲線點； 步驟二：在對圖像相鄰的下一水平行重復上述步驟一的過程，同樣保存得到的兩個曲 線點位置，直到檢測不到對應的兩個曲線點為止，進入步驟=; 步驟分析掃描得到的對稱點，通過計算對稱對的中點位置，統(tǒng)計構建出一條對稱 軸，則對稱軸與邊緣圖像相交的點就是對應弧垂點的位置。
[0044] 通過圖像處理計算輸電線的現在的弧垂點位置，與原始的弧垂點位置進行比較， 計算弧垂點的偏差值。將偏差值在與用戶預先設置的弧垂偏差值進行比較，超過預設偏差 值則標記為一次偏差過大事件。同時統(tǒng)計發(fā)生弧垂點偏差過大事件連續(xù)發(fā)生的時間，若超 過用戶預設的時間闊值，則標記為最終弧垂點變化范圍過大事件，主動發(fā)出報警，從而實現 對弧垂點變化的預警監(jiān)測。
[0045] 在具體應用過程中可W采用如下步驟來完成特高壓輸電線路弧垂點變化的預警 監(jiān)測工作： 第一步，將智能預警裝置安裝好，并接好外部電源，接入視頻信號。
[0046] 本發(fā)明的智能預警裝置可安裝在高壓輸電線路鐵塔上，或者兩個鐵塔連線中間的 地面區(qū)域上，選擇定焦攝像機能對兩塔之間的電力線的空中姿態(tài)形成最佳觀察效果的位置 即可。智能預警裝置的外部電源輸入為直流12V即可，一般由太陽能電源提供。智能預警 裝置可通過安裝廣角定焦鏡頭攝像機，獲取高壓輸電線的視頻場景圖像，定焦鏡頭攝像機 輸出的視頻信號通過BNC接頭與智能預警裝置內的視頻圖像處理模塊1相連接。
[0047] 第二步，弧垂點預警監(jiān)測裝置加電后會自動開始工作。
[0048] 監(jiān)測裝置上電啟動工作后會主動向后端管理平臺中屯、發(fā)設備注冊信息，表示設備 已經開始在線工作，裝置與后端管理軟件平臺之間的通信已經建立。工作人員運時可W在 后端管理平臺軟件上看到已經注冊的預警監(jiān)測裝置的信息，并看到裝置回傳回來的現場的 輸電線的視頻場景。監(jiān)測裝置檢測出來的視頻場景內的輸電線的弧垂點的位置也會疊加顯 示在視頻圖像上。
[0049] 第=步，在后端管理平臺軟件界面上，進入檢測規(guī)則設置頁面，設置弧垂點變化范 圍的安全區(qū)域，設置方式為直接在視頻畫面上畫一個閉合矩形區(qū)域為安全區(qū)域范圍，運個 矩形區(qū)域的位置坐標信息將通過無線通信發(fā)送到前端預警監(jiān)測裝置，預警監(jiān)測裝置將保存 運些信息。
[0050] 第四步，前端監(jiān)測裝置開始實時監(jiān)測導線的弧垂點的位置，如果弧垂點在視頻場 景重點坐標位置信息超出了第=步設置的矩形區(qū)域范圍，將產生預警信息，并將此時的實 時視頻和圖像傳回后端管理中屯、軟件平臺，完成一次預警監(jiān)測流程。
[0051] 本發(fā)明中的視頻圖像分析模塊通過對視頻圖像信號進行實時分析與處理，主要 包括視頻場景標定、電力線曲線點檢測、電力線曲線識別，弧垂點檢測，然后對弧垂點變化 范圍進行判斷，超出預設范圍則實時上傳預警信息和相關視頻圖像數據到監(jiān)控管理中屯、。 本發(fā)明裝置針對特高壓輸電線路的特點，應用了視頻圖像智能分析技術，實現了對輸電線 路弧垂點變化情況的實時監(jiān)測，在弧垂點變化范圍超過預設的安全區(qū)域范圍時主動向管理 中屯、報警。
[0052] W上的所述乃是本發(fā)明所運用的技術原理，若依本發(fā)明的構想所作的改變，其所 產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，仍應屬本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置，其特征在于，該預警監(jiān)測裝 置包括有： 視頻圖像分析模塊，連接高速球攝像頭，用于對特高壓輸電線進行曲線點檢測與識別， 計算出弧垂點位置并跟蹤該弧垂點位置的變化，并將監(jiān)測信息輸送至通信模塊； 通信模塊，用于將視頻圖像分析模塊輸入的圖像、視頻和報警信息通過無線通信的方 式傳輸至監(jiān)控中屯、； 電源管理模塊，分別連接視頻圖像分析模塊和通信模塊，用于為視頻圖像分析模塊和 通信模塊提供電源管理工作； 所述的視頻圖像分析模塊中包括有視頻圖像核屯、處理器電路、CVbs視頻采集電路和 SDI視頻采集電路，所述的Cvbs視頻采集電路和SDI視頻采集電路分別對通過BNC接口輸 入的CVbs模擬視頻信號或者SDI高清數字視頻信號進行數據采集，分別輸出BT656信號 和BT1120信號至視頻圖像核屯、處理器電路；所述的視頻圖像核屯、處理器電路對輸入的輸 出BT656信號或BT1120視頻信號進行圖像分析處理后，曲線點檢測，將視頻圖像和實時分 析結果輸出至通信模塊。2. 根據權利要求1所述的一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測裝置，其特 征在于，所述的電源管理模塊包括有電源保護電路和電源管理電路，電源管理電路對視頻 圖像分析和模塊通信模塊及外部電源進行分路開關管理，電源保護電路在復雜電磁環(huán)境下 做防雷擊、防電磁干擾保護。3. -種基于權利要求1所述的預警監(jiān)測裝置對特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預 警監(jiān)測方法，其特征在于，該方法實現對特高壓輸電線路監(jiān)控中的弧垂點變化范圍進行檢 ，實現該方法包括特高壓輸電線路中的電力線進行：a.曲線點檢測，b.曲線識別，C.弧垂 點檢測，d.弧垂點偏差值分析： 所述的曲線點檢測包括有： al，采用高斯平滑函數對當前圖像進行濾波處理，W得到平滑的圖像，所述的當前圖像 或者是實時操作時接收的圖像，或者是視頻中的當前帖圖像； a2,利用當前圖像的平滑圖像每點灰度值的二階梯度值構建化SSian矩陣，對該 Hessian矩陣的特征值和特征向量進行分析，W獲取當前圖像的平滑圖像中的檢測點； a3,將檢測點的Hessian矩陣的最大特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最 大的檢測點作為起始捜索點； a4,確定檢測點的延伸方向的角度； a5,判斷檢測點是否為曲線點； 所述的曲線識別包括有： b 1，基于化S S i an矩陣曲線點檢測算法檢測曲線點，并將檢測點的化S S i an矩陣的最大 特征值作為該檢測點的曲率強度，將曲率強度最大的檢測點作為起始捜索點； b2,獲取當前平滑圖像的二值圖像的曲線點并連接運些曲線點W形成曲線； b3,判斷當前曲線是否發(fā)生曲線中斷，并對中斷的曲線進行連接；判斷當前曲線是否發(fā) 生曲線消退，并對消退的曲線進行連接 b4,判斷當前曲線是否連接準確，判斷當前圖像內曲線是否檢測完畢并輸出連接正確 的曲線； 所述的弧垂點檢測是利用對稱性分析來確定弧垂點在圖像中的位置，包括有： Cl，在邊緣檢測圖像用于標定的矩形區(qū)域中，沿水平X軸進行掃描，保持分布距離大于 曲線邊緣距離的兩個曲線點； c2,在對圖像相鄰的下一水平行重復上述Cl步驟的過程，同樣保存得到的兩個曲線點 位置，直到檢測不到對應的兩個曲線點為止，進入c3 ; c3,分析掃描得到的對稱點，通過計算對稱對的中點位置，統(tǒng)計構建出一條對稱軸，貝U 對稱軸與邊緣圖像相交的點就是對應弧垂點的位置； 所述的弧垂點偏差值分析是指通過圖像處理計算電力線現在的弧垂點位置，與原始的 弧垂點位置進行比較，計算弧垂點的偏差值，將偏差值與用戶預先設置的弧垂偏差值進行 比較，超過預設偏差值則標記為W此偏差過大事件，同時統(tǒng)計發(fā)生弧垂點偏差過大事件連 續(xù)發(fā)生的時間，若超過用于預設的時間闊值，則標記為最終弧垂點變化范圍過大事件，主動 發(fā)出報警，從而實現對弧垂點變化的預警監(jiān)測。4. 根據權利要求3所述的一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法，其特 征在于，對化SSian矩陣的特征值和特征向量進行分析包括有如下步驟： 首先，獲取每點的Hessian矩陣的最大特征值和法線方向； 其次，采用假設法來判斷當前圖像的平滑圖像每一點是否為檢測點，假設點 為曲線上一點，設點的鄰邊點移卓胃深乎I#沿法線方向:錢堿策的一階導 數為0,可W計算得到，如果滿盾貝*1認為點 是檢測點，否則認為點《嚴.深;I不是檢測點； 最后，構建一個與當前的平滑圖像相應的二值圖像，該二值圖像中檢測點的灰度值設 為255,非檢測點的灰度值設為0。5. 根據權利要求3所述的一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法，其特 征在于，在完成曲線點檢測的基礎上，先做噪聲濾除，再做邊緣檢測和干擾去除：噪聲濾除 采用中值濾波算法進行處理；邊緣檢測算法采用Canny邊緣檢測算子，提取圖像的邊緣信 息為對稱性分析提供保證；干擾去除是基于曲線的邊緣距離在某一固定范圍內，距離比較 小，而干擾物的邊緣在標定區(qū)域內可能表現為單邊緣或干擾物的邊緣間的距離較大，利用 運一特征進行干擾排除。6. 根據權利要求3所述的一種特高壓輸電線路弧垂點變化范圍的預警監(jiān)測方法，其特 征在于，判斷檢測點是否為曲線點的具體步驟是：沿著當前曲線點的延伸方向在周圍鄰域 內確定n個檢測點，在當前點為中屯、的4X4像素模塊內沿著當前檢測點的延伸方向存在的 檢測點，分別計算各檢測點與當前曲線點的延伸方向的角度差，取最小的角度差對應的檢 測點，如果該檢測點的曲率強度大于闊值T，則認為該檢測點為疑似下一曲線點，當前曲線 點的初始值為起始捜索點。
【文檔編號】G01C11/36GK105987665SQ201510058906
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】郭若穎, 裴長生, 王慧剛, 王國元, 鐘智, 趙浩
【申請人】國家電網公司, 國網山西省電力公司檢修分公司, 上海波匯科技股份有限公司