一种特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及到一种可用于特高压输电线路状态监测领域，针对特高压输电线的弧垂点变化范围进行预警监测的装置及其方法，所述的预警监测装置包括视频图像分析模块、通讯模块和电源管理模块；监测方法是通过视频图像分析模块对视频图像信号进行实时分析与处理,包括视频场景标定、电力线曲线点检测、电力线曲线识别，弧垂点检测，并对弧垂点变化范围进行判断，超出预设范围则利用通讯模块实时上传预警信息和相关视频图像数据到监控管理中心。本发明专利技术装置的方法应用了视频图像智能分析技术，实现了对输电线路弧垂点变化情况的实时监测，能做到主动预警输出，及时发现线路弧垂点变化多大的安全隐患，并减轻工作强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到输电线路在线监测领域，具体地说，是涉及到一种基于视频图像智能分析技术的智能预警装置及其预警方法。
技术介绍
输电线路弧垂测量，就是通常所说的弛度测量，即架线后输电线的松紧程度。特高压输电线的特性和金属一样有热胀冷缩的特性，温度越升高，导线就伸得越长，弛度就越大，温度越降低，导线就缩的越短，弛度也就越小。输电线路一个耐张段长达几公里，寒热季节正负温差几十度，导线伸缩的总长度就更大，导线弧垂变化范围过大的话就可能造成倒杆塔事故。对输电线路的弧垂点进行监测将会给电网的安全稳定运行带来保障。输电线路弧垂点测量的特点和难点是地形条件复杂，即要求技术人员有较好的个体素质，又要求线路施工测量队伍有较全面的群体素质。在线路弧垂测量施工中，不正确的操作方法、不严密的技术方案，都是酿成事故的隐患。目前输电线的弧垂点测量都是以通过工作人员对输电线的观测计算进行测量。 常用的观测计算测量方法有：1、等长法测量。等长法又称平行四边形法，是最常用的观测弧垂的方法，从观测档两侧架空线悬挂点垂直向下量取选定的弧垂观测值，绑上弧垂板，调整架空线的拉力，当架空线与弧垂板连线相切时，中间弧垂即为使用要求的弧垂。等长法的测量适用于平原地带、开阔地带的杆塔弧垂测量，且需要测量人员攀登至杆塔上部，劳动强度很大。2、异常法弧垂测量技术。观测档两侧弧垂板绑扎位置不等长的弧垂观测方法为异常法，又称不等长法。异常法观测弧垂适用于丘陵地带、坡度较缓的山坡地带的杆塔弧垂测量。测量人员需要攀登至杆塔上部进行测量，且异常法测量步骤过多，容易产生误差。3、角度法弧垂测量技术。角度法是使用经纬仪观测弧垂的一种方法，是指观测架空输电线线弧垂的角度以代替观测垂直距离，实现用经纬仪在地面直接控制架空线弧垂。在输电线路施工中常采用档端角度法。观测弧垂的步骤：（1）确定经纬仪位置，并复核与观测档架空线悬挂点间的高差。（2）计算在相同温度下的弧垂观测角θ。（3）调整紧线弧垂，使架空线的轴线与经纬仪的横丝视线相切，这时架空线中点弧垂就是架线弧垂。（4）水平偏转望远镜筒，使边线与横丝相切，即为边线弧垂。测量人员虽然不用攀登到杆塔上部进行测量工作，比较省时省力。但仪器位移次数多非常容易造成误差。综上所述，目前常规的电力线弧垂点测量方法，首先都需要测量人员必须到实地进行观测。其次测量者操作仪器的熟练程度和感觉器官的鉴别能力有一定的局限性，在选择测量位置、角度、读取测量值等观测过程中每个人的主观判断都有不同，容易使观测值产生主观上的误差。由于高压输电线大多在野外，且弧垂测量工作的强度和复杂度都很大，所以人员不可能经常对弧度变化进行实地测量。目前，线路运维人员对高压输电线的弧垂点的监测还是以人工定期巡检为主。在巡检间隔期内，不能及时掌握线路弧垂点的变化状态。因此，最好是能有一种装置和方法，能对输电线的弧垂点的变化先做一个实时监测，在弧垂点变化范围超过预警值时，能主动提醒线路运维人员到现场进行实地准确的测量，避免因为检测不及时带来线路运行的安全隐患严重化和扩大化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有弧垂点测量技术和方法中存在的不足，提供了一种新的针对特高压输电线弧垂点变化进行监测的装置及方法。本专利技术专利充分挖掘图像分析技术在输电线路状态监测中的应用，以实现对特高压输电线路弧垂点的变化范围进行自主监测，主动预警，及时发现弧垂点变化过大的安全隐患并减轻工作强度。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：本专利技术首先是提供了一种针对特高压输电线弧垂点变化进行监测的装置。该装置通过直流电源进行供电，可安装在特高压输电线路的塔上或者塔下合适的观测位置，接入cvbs模拟视频信号或者SDI数字视频信号并对视频信号进行图像分析和处理。一种特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置，其特征在于，该预警监测装置包括有：视频图像分析模块，与广角定焦摄像机连接使用，用于对特高压输电线进行曲线点检测与识别，计算出弧垂点位置并跟踪该弧垂点位置的变化，并将监测信息输送至通信模块；通信模块，用于将视频图像分析模块输入的图像、视频和预警信息通过无线通信的方式传输至监控中心；电源管理模块，分别连接视频图像分析模块和通信模块，用于为视频图像分析模块和通信模块提供电源管理工作；所述的视频图像分析模块中包括有视频图像核心处理器电路、cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路，所述的cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路分别对通过BNC接口输入的cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号进行数据采集，分别输出BT656信号和BT1120信号至视频图像核心处理器电路；所述的视频图像核心处理器电路对输入的输出BT656信号或BT1120信号进行分析，通过包括图像滤波、区域增强、特征值提取、曲线点检测、曲线识别、模式识别、图像编码及图像压缩在内的图像处理，将分析结果和视频图像输出至通信模块。在本专利技术特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置中，所述的电源管理模块包括有电源保护电路和电源管理电路，电源管理电路对视频图像分析和模块通信模块及外部电源进行分路开关管理，电源保护电路在复杂电磁环境下做防雷击、防电磁干扰保护。本专利技术其次是提供了一种针对特高压输电线进行弧垂点检测的方法。该方法首先实现对电力线的曲线点检测与曲线识别，然后根据识别出来的曲线轨迹计算出弧垂点的位置，分析判断其变化范围是否超过预设的安全值。一种基于上述预警监测装置对特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测方法，其特征在于，该方法实现对特高压输电线路监控中的弧垂点变化范围进行检测，实现该方法包括特高压输电线路中的电力线进行：a.曲线点检测，b.曲线识别，c.弧垂点检测，d.弧垂点偏差值分析：所述的曲线点检测包括有：a1，采用高斯平滑函数对当前图像进行滤波处理，以得到平滑的图像，所述的当前图像或者是实时操作时接收的图像，或者是视频中的当前帧图像；a2，利用当前图像的平滑图像每点灰度值的二阶梯度值构建Hessian矩阵，对该Hessian矩阵的特征值和特征向量进行分析，以获取当前图像的平滑图像中的检测点；a3，将检测点的Hessian矩阵的最大特征值作为该检测点的曲率强度，将曲率强度最大的检测点作为起始搜索点；a4，确定检测点的延伸方向的角度；a5，判断检测点是否为曲线点，沿着当前曲线点的延伸方向在周围邻域内确定n个检测点，在当前点为中心的4×4像素模块内沿着当前检测点的延伸方向存在的检测点，分别计算各检测点与当前曲线点的延伸方向的角度差，取最小的角度差对应的检测点，如果该检测点的曲率强度大于阈值T，则认为该检测点为疑似下一曲线点，当前曲线点的初始值为起始搜索点；所述的曲线识别包括有：b1，基于Hessian矩阵曲线点检测算法检测曲线点，并将检测点的Hessian矩阵的最大特征值作为该检测点的曲率强度，将曲率强度最大的检测点作为起始搜索点；b2，获取当前平滑图像的二值图像的曲线点并连接这些曲线点以形成曲线；b3，判断当前曲线是否发生曲线中断，并对中断的曲线进行连接；判断当前曲线是否发生曲线消退，并对消退的曲线进行连接b4，判断当前曲线是否连接准确，判断当前图像内曲线是否检测完毕并输出连接正确的曲线；所述的弧垂点检测是利用对称性分析来确定弧垂点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置，其特征在于，该预警监测装置包括有：视频图像分析模块，连接高速球摄像头，用于对特高压输电线进行曲线点检测与识别，计算出弧垂点位置并跟踪该弧垂点位置的变化，并将监测信息输送至通信模块；通信模块，用于将视频图像分析模块输入的图像、视频和报警信息通过无线通信的方式传输至监控中心； 电源管理模块，分别连接视频图像分析模块和通信模块，用于为视频图像分析模块和通信模块提供电源管理工作；所述的视频图像分析模块中包括有视频图像核心处理器电路、cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路，所述的cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路分别对通过BNC接口输入的cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号进行数据采集，分别输出BT656信号和BT1120信号至视频图像核心处理器电路；所述的视频图像核心处理器电路对输入的输出BT656信号或BT1120视频信号进行图像分析处理后，曲线点检测，将视频图像和实时分析结果输出至通信模块。

【技术特征摘要】
1.一种特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置，其特征在于，该预警监测装置包括有：视频图像分析模块，连接高速球摄像头，用于对特高压输电线进行曲线点检测与识别，计算出弧垂点位置并跟踪该弧垂点位置的变化，并将监测信息输送至通信模块；通信模块，用于将视频图像分析模块输入的图像、视频和报警信息通过无线通信的方式传输至监控中心； 电源管理模块，分别连接视频图像分析模块和通信模块，用于为视频图像分析模块和通信模块提供电源管理工作；所述的视频图像分析模块中包括有视频图像核心处理器电路、cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路，所述的cvbs视频采集电路和SDI视频采集电路分别对通过BNC接口输入的cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号进行数据采集，分别输出BT656信号和BT1120信号至视频图像核心处理器电路；所述的视频图像核心处理器电路对输入的输出BT656信号或BT1120视频信号进行图像分析处理后，曲线点检测，将视频图像和实时分析结果输出至通信模块。2.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测装置，其特征在于，所述的电源管理模块包括有电源保护电路和电源管理电路，电源管理电路对视频图像分析和模块通信模块及外部电源进行分路开关管理，电源保护电路在复杂电磁环境下做防雷击、防电磁干扰保护。3.一种基于权利要求1所述的预警监测装置对特高压输电线路弧垂点变化范围的预警监测方法，其特征在于，该方法实现对特高压输电线路监控中的弧垂点变化范围进行检测，实现该方法包括特高压输电线路中的电力线进行：a.曲线点检测，b.曲线识别，c.弧垂点检测，d.弧垂点偏差值分析：所述的曲线点检测包括有：a1，采用高斯平滑函数对当前图像进行滤波处理，以得到平滑的图像，所述的当前图像或者是实时操作时接收的图像，或者是视频中的当前帧图像；a2，利用当前图像的平滑图像每点灰度值的二阶梯度值构建Hessian矩阵，对该Hessian矩阵的特征值和特征向量进行分析，以获取当前图像的平滑图像中的检测点；a3，将检测点的Hessian矩阵的最大特征值作为该检测点的曲率强度，将曲率强度最大的检测点作为起始搜索点；a4，确定检测点的延伸方向的角度； a5，判断检测点是否为曲线点；所述的曲线识别包括有：b1，基于Hessian矩阵曲线点检测算法检测曲线点，并将检测点的Hessian矩阵的最大特征值作为该检测点的曲率强度，将曲率强度最大的检测点作为起始搜索点；b2，获取当前平滑图像的二值图像的曲线点并连接这些曲线点以形成曲线；b3，判断当前曲线是否发生曲线中断，并对中断的曲线进行连接；判断当前曲线是否发生曲线消退，并对消退的曲线进行连接b4，判断当前曲线是...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭若颖，裴长生，王慧刚，王国元，钟智，赵浩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司检修分公司，上海波汇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11