電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01510098989.9、申請(qǐng)日為2015年3月6日、發(fā)明名稱為“電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電力維護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]在輸電電網(wǎng)的日常維護(hù)中，維護(hù)對(duì)象包括輸電設(shè)備和電力線，其中輸電線路因?yàn)槲恢霉潭?、?shù)量相對(duì)較少，易于維護(hù)人員定點(diǎn)進(jìn)行檢查和維修，然而，電力線作為電力的載體，其分布范圍極其廣泛，使用人力維護(hù)，成本較高，而且電力線一般被架在空中，很難用肉眼去觀察電力線的具體情況。
[0004]但是，如果不去對(duì)電力線進(jìn)行日常維護(hù)，會(huì)出現(xiàn)類似塑料袋、氣球、風(fēng)箏和樹枝的異物不時(shí)將電力線纏繞的情況，這些異物使得高電壓的極限放電距離縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及電網(wǎng)安全，造成大面積停電，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重人員傷害和設(shè)備故障。目前對(duì)電力線的日常維護(hù)還是采用人工巡線的方式，如上所述，由于電力線跨度區(qū)域廣、所在地理環(huán)境復(fù)雜，人工巡線不僅給人員帶來較大的工作強(qiáng)度，人員成本高，而且檢測(cè)速度較慢，效率低下。
[0005]因此，需要一種新的電力線維護(hù)系統(tǒng)，能夠替換人工巡線的方式，采用電子檢測(cè)的方式對(duì)電力線進(jìn)行快速高效的檢測(cè)，并能夠及時(shí)識(shí)別出電力線上異物類型，從而在維護(hù)輸電電網(wǎng)安全運(yùn)電的同時(shí)，提高了維護(hù)效率，減少了人工開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)，以無人機(jī)為檢測(cè)平臺(tái)，引入圖像采集設(shè)備、圖像處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線上異物類型的高精度識(shí)別，引入伽利略定位設(shè)備、無線電高度傳感器和氣壓高度傳感器的測(cè)量結(jié)果對(duì)異物進(jìn)行精確定位，從而實(shí)現(xiàn)高效的電子檢測(cè)方式對(duì)艱苦的人工巡線方式的替換。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)，所述識(shí)別系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上，包括航拍攝像設(shè)備、異物類型識(shí)別設(shè)備和嵌入式處理器，所述航拍攝像設(shè)備用于對(duì)電力線進(jìn)行圖像采集，以獲得電力線圖像，所述異物類型識(shí)別設(shè)備與所述航拍攝像設(shè)備連接，用于對(duì)所述電力線圖像進(jìn)行圖像處理，以識(shí)別出所述電力線圖像中的異物的類型，所述嵌入式處理器與所述異物類型識(shí)別設(shè)備連接，用于根據(jù)所述識(shí)別出的異物類型確定是否向地面電力線管理平臺(tái)發(fā)出異物報(bào)警信號(hào)。
[0008]更具體地，在所述電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)中，還包括:存儲(chǔ)設(shè)備，用于預(yù)先存儲(chǔ)各種異物的基準(zhǔn)圖像模板以及預(yù)先存儲(chǔ)異物類型報(bào)警對(duì)照表，每一種異物的基準(zhǔn)圖像模板為預(yù)先對(duì)每一種基準(zhǔn)異物進(jìn)行拍攝而獲得的圖像，所述異物類型報(bào)警對(duì)照表以異物類型為索引，保存了每一種異物類型的報(bào)警等級(jí)，報(bào)警等級(jí)越高，對(duì)應(yīng)類型的異物對(duì)電力線的危害越大，所述存儲(chǔ)設(shè)備還用于預(yù)先存儲(chǔ)報(bào)警等級(jí)閾值、高度差閾值、無線電高度權(quán)重和氣壓高度權(quán)重；伽利略定位設(shè)備，連接伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)；無線電高度傳感器，包括無線電發(fā)射機(jī)、無線電接收機(jī)和微控制器，所述微控制器與所述無線電發(fā)射機(jī)和所述無線電接收機(jī)分別連接，所述無線電發(fā)射機(jī)向地面發(fā)射無線電波，所述無線電接收機(jī)接收地面反射的無線電波，所述微控制器根據(jù)所述無線電發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間、所述無線電接收機(jī)的接收時(shí)間和無線電波傳播速度計(jì)算無人機(jī)的實(shí)時(shí)無線電高度，所述無線電波傳播速度為光速；氣壓高度傳感器，用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測(cè)無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)氣壓高度；無線通訊接口，與遠(yuǎn)端的地面電力線管理平臺(tái)建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述地面電力線管理平臺(tái)發(fā)送的控制指令，還用于將所述嵌入式處理器發(fā)送的異物位置信息、異物報(bào)警信號(hào)和高度測(cè)量有誤信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給所述地面電力線管理平臺(tái)；所述航拍攝像設(shè)備為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于對(duì)電力線進(jìn)行圖像采集，以獲得電力線圖像，所述電力線圖像的分辨率為3840X2160 ;所述異物類型識(shí)別設(shè)備與所述航拍攝像設(shè)備和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，包括中值濾波子設(shè)備、灰度化處理子設(shè)備、圖像分割子設(shè)備和異物匹配子設(shè)備；所述中值濾波子設(shè)備與所述航拍攝像設(shè)備連接，用于對(duì)所述電力線圖像進(jìn)行中值濾波，以獲得濾波圖像；所述灰度化處理子設(shè)備與所述中值濾波子設(shè)備連接，基于濾波圖像中每一個(gè)像素的RGB三顏色分量值計(jì)算每一個(gè)像素的灰度值，以獲得灰度圖像；所述圖像分割子設(shè)備與所述灰度化處理子設(shè)備和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，對(duì)于灰度圖像，選取0-255每一灰度值作為分割灰度值對(duì)灰度圖像進(jìn)行目標(biāo)和背景的圖像分割，將圖像分割后目標(biāo)和背景的灰度值方差最大的分割灰度值作為灰度分割閾值，使用灰度分割閾值對(duì)灰度圖像進(jìn)行目標(biāo)和背景的圖像分割，即具有小于等于所述灰度分割閾值的灰度值的像素被確定為目標(biāo)像素，具有大于所述灰度分割閾值的灰度值的像素被確定為背景像素，將所有目標(biāo)像素組成目標(biāo)子圖像并輸出；所述異物匹配子設(shè)備與所述圖像分割子設(shè)備和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，在目標(biāo)子圖像中識(shí)別出與各種異物的基準(zhǔn)圖像模板中某一種異物的基準(zhǔn)圖像模板匹配的異物圖案，輸出所述異物圖像匹配的異物類型以及所述異物圖案在所述灰度圖像中的相對(duì)位置；所述嵌入式處理器與所述異物匹配子設(shè)備和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，基于所述異物圖像匹配的異物類型在所述異物類型報(bào)警對(duì)照表中查找對(duì)應(yīng)的報(bào)警等級(jí)，當(dāng)查找到的報(bào)警等級(jí)大于等于所述報(bào)警等級(jí)閾值時(shí)，發(fā)出異物報(bào)警信號(hào)；所述嵌入式處理器還與所述伽利略定位設(shè)備、無線電高度傳感器、氣壓高度傳感器和無線通訊接口分別連接，在所述實(shí)時(shí)氣壓高度和所述實(shí)時(shí)無線電高度之差大于所述高度差閾值時(shí)，發(fā)出高度測(cè)量有誤信號(hào)，當(dāng)所述實(shí)時(shí)氣壓高度和所述實(shí)時(shí)無線電高度之差小于等于所述高度差閾值時(shí)，基于所述實(shí)時(shí)氣壓高度、所述實(shí)時(shí)無線電高度、所述無線電高度權(quán)重和所述氣壓高度權(quán)重計(jì)算實(shí)時(shí)高度，并根據(jù)所述實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)、所述實(shí)時(shí)高度和所述異物圖案在所述灰度圖像中的相對(duì)位置確定異物位置信息，所述異物位置信息包括異物長度、異物寬度以及異物的伽利略定位數(shù)據(jù)。
[0009]更具體地，在所述電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)中，將中值濾波子設(shè)備、灰度化處理子設(shè)備、圖像分割子設(shè)備和異物匹配子設(shè)備集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)中，所述灰度化處理子設(shè)備基于濾波圖像中每一個(gè)像素的RGB三顏色分量值計(jì)算每一個(gè)像素的灰度值具體為:H =0.299R+0.587G+0.114B ;其中，H為每一個(gè)像素的灰度值，R，G和B分別為每一個(gè)像素的RGB三顏色分量值。
[0011]更具體地，在所述電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)的所述異物類型報(bào)警對(duì)照表中的各種異物類型包括塑料袋、氣球、風(fēng)箏和樹枝。
【附圖說明】
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的電力線上異物類型識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。