本发明专利技术公开了一种基于雷达和视频融合的输电线路立体防护装置，适用于电力输电线路在线监测技术领域，本发明专利技术包括入侵探测雷达、相机、智能分析单元，所述入侵探测雷达将探测到的移动物体信息传递给智能分析单元，所述智能分析单元根据雷达传递过来的移动物体信息，结合相机传递过来的视频信息，来计算出入侵物体是否接近高压线的警戒距离，若进入高压警戒区域需及时报警阻止和通知后台管理人员。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于输电线路在线监测领域，尤其涉及输电线路防外力破坏装置。
技术介绍
近年来，在国民经济持续发展的带动下，我国的电力需求快速增长，随着电网规模不断扩大，电力建设发展成为以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网，变电站和电网输送容量越来越大，电力设施一旦出现事故将带来难于估量的经济损失和产生巨大的社会影响，由于电力输电线路具有分布区域广、传输距离长、地形条件复杂多变、受环境气候影响大等特点，同时，由于输配电网络大量穿越城市、乡村，更易受到人们生活、生产活动的干扰，据电力部门统计，电力设备尤其是输电线路的外力破坏跳闸事故发生率已上升为仅次于雷击跳闸事故发生率的第二位，严重影响电力生产安全运行。目前市面上的主要产品都是采用激光对射、监控视频移动侦测的方式防外力破坏检测，激光对射的原理是通过一个激光发射装置和一个激光接收装置形成的一条防护线，当有入侵物体遮挡住激光时，接收装置收不到激光信号则报警，认为有超高物体。但是激光对射只有一条激光线，输电线走廊宽度范围内无法完全监测到，超高物体能够碰到激光线的概率较小，故非常容易漏报。移动侦测通过判断防护区内是否有移动物体来确定是否有超高物体，但是防护区域内的背景复杂，容易受到塔下正常行驶的车辆、风吹动的树叶的干扰，产生误报，频繁的报警给台管理人员带来不便。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种输电线路立体防护装置，旨在解决现有产品误报率高、识别精度低、无法探测到安全间距等技术问题。本专利技术提出一种基于雷达和视频融合的输电线路立体防护装置，其包括入侵探测雷达、高清相机、智能分析单元和警报单元；所述入侵探测雷达和高清相机的输出分别与智能分析单元相连，所述智能分析单元输出与警报单元相连；其中：所述高清相机为像素高于200万的数码相机，用于对防护区域进行视频监控；所述入侵探测雷达用于对进入防护区域目标进行探测，将探测到的移动物体空间位置信息传递给智能分析单元；所述智能分析单元分别与入侵监测雷达和相机两路信号的输出相连，其包括依序串接的目标检测模块、目标特征提取模块、目标分类模块和目标危险程度判别模块；所述目标检测模块对高清相机传来的视频信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区；所述目标特征提取模块用于从帧图像中提取目标轮廓信息；所述目标分类模块用于对检测的目标进行分类，将将同一类型目标信号送入危险程度判别模块；所述危险程度判别模块用于将高清相机传来的图像坐标信号与雷达检测目标位置信号进行融合处理，使得每一个图像坐标系中的目标都一个对应的雷达坐标；完成信息融合后，危险程度判别模块计算目标距离，一旦小于预设安全距离，立即向警报单元发出警报指令；所述警报单元与智能分析单元输出端相连，其包括声光警告模块和警讯发送模块；在接收到智能分析单元发来的警报指令后，声光警告模块能发出声、光警示信号，警讯发送模块能呼叫值班通信设备或发出短信；工作时，将所述入侵探测雷达和高清相机安装在载重云台的护罩里，令高清相机光轴和雷达面的中心轴线平行，根据入侵探测雷达及高清相机安装位置，获取入侵雷达安装俯角，高清相机安装俯角。进一步的，所述智能分析单元工作流程如下：(1)目标检测模块对高清相机传来的视频信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区；是则判定有目标进入，将视频信号传入目标特征提取模块，转步骤(2)；否则继续监测；(2)目标特征提取模块从帧图像中提取目标轮廓信息；(3)目标分类模块用于对检测的目标分类，将同一类型目标信号送入危险程度判别模块；(4)危险程度判别模块将高清相机传来的信号与入侵探测雷达送来的信号进行融合处理，使得每一个图像坐标系中的目标都一个对应的雷达坐标；结合目标轮廓信息和入侵物体的三维坐标信息来算出入侵物体接近高压线的距离H；同一类型的多个目标计算出多个距离数据H；(5)判别其中是否有距离H小于预设的安全距离，有则发出报警指令，触发警报单元；否则转回到步骤(1)，继续监测。进一步的，所述危险程度判别模块元对雷达和视频融合处理方法为：选取雷达探测区域的某点为坐标原点，建立高清相机的图像坐标系和入侵探测雷达的雷达坐标系之间的映射关系；使得每一个移动目标的图像坐标和雷达坐标都一一对应起来；移动目标在该坐标上的形状通过高清相机获得，移动目标的位置通过雷达探测得到，从而实现雷达与视频监控的融合。进一步的，所述高清相机可以是可见光相机或红外相机。进一步的，所述高清相机和雷达可以固定安装在载重云台上，可以通过云台的转动，形成360°全方位的保护区。进一步的，所述智能分析单元采用高速FPGA图像处理板实现。本专利技术中，所述入侵探测雷达可以设置向不同方向发射固定频率的电磁波，发射角度可以任意设置，形成一个入侵探测扇形区域，雷达可同时探测到多个移动物体的纵向距离、横向距离及高度信息。本专利技术的有益效果是：通过雷达探测物体，可以全天候工作。同时智能分析单元接收高清相机视频，通过视场范围内的移动目标检测、目标特征提取、目标分类、目标危险程度判别等智能算法识别出入侵大型车辆、塔吊等工程车辆；通过移动目标在雷达可探测区域的探测与高清相机视场范围内的检测，若目标在雷达和高清相机中都能检测出现，且相对位置一致，认为是同一目标，然后来通过视频分析是否越界，靠近高压线。附图说明图1是雷达和高清相机安装在载重云台示意图；图2是装置所形成的空间立体防护区域示意图；图3是高清相机图像坐标系；图4雷达探测坐标系；图5移动物体雷达坐标；图6移动物体图像坐标；图7图7输出线路弧垂、警戒线及入侵物体示意图；图8雷达与视频融合计算角度示意图图9智能分析单元工作流程示意图；图10雷达所扫描形成的水平空间防护区域；图11视频区域入侵垂直空间防护区域。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1所示，本实施提供的输电线路立体防护装置包括雷达、高清相机、智能分析单元，安装在载重云台上。所述雷达和高清相机安装在载重云台的护罩里，同时需要保证安装的高清相机光轴和雷达面的中心轴线平行，形成图2所示的空间立体防护区域。高清相机探测视场区域内的物体经过CMOS探测器成像处理形成了一个图像坐标系；如图3所示。雷达探测后输出移动物体的三维坐标，我们建立雷达坐标系x,y,z轴，分别代表雷达探测区域的长、宽、高方向；如图4所示。建立了如图5所示的空间坐标系，x，y,z坐标代表着空间坐标轴，在空间坐标系中，相机，雷达、输电线路、入侵物体都有自己的绝对坐标。由于雷达坐标系也是三维坐标，都代表空间物体的位置，我们将图5所示的空间坐标系代替为雷达的坐标系，选取雷达探测区域的某点为坐标原点。本例实施中，如图5所示，进入探测区域的工程车辆A、B、C；雷达探测后输出的坐标为A″(x,y,z)、B″(x,y,z)、C″(x,y,z)；如图6所示，高清相机的图像AI、BI、CI；AI、BI、CI为分别为多个象素点组成。我们需要将AI、BI、CI在图像坐标系中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于雷达和视频融合的输电线路立体防护装置，其特征在于，包括入侵探测雷达、高清相机、智能分析单元和警报单元；所述入侵探测雷达和高清相机的输出分别与智能分析单元相连，所述智能分析单元输出与警报单元相连；其中：所述高清相机为像素高于200万的数码相机，用于对防护区域进行视频监控；所述入侵探测雷达用于对进入防护区域目标进行探测，将探测到的移动物体空间位置信息传递给智能分析单元；所述智能分析单元分别与入侵监测雷达和相机两路信号的输出相连，其包括依序串接的目标检测模块、目标特征提取模块、目标分类模块和目标危险程度判别模块；所述目标检测模块对高清相机传来的视频信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区；所述目标特征提取模块用于从帧图像中提取目标轮廓信息；所述目标分类模块用于对检测的目标进行分类，将将同一类型目标信号送入危险程度判别模块；所述危险程度判别模块用于将高清相机传来的图像坐标信号与雷达检测目标位置信号进行融合处理，使得每一个图像坐标系中的目标都一个对应的雷达坐标；完成信息融合后，危险程度判别模块计算目标距离，一旦小于预设安全距离，立即向警报单元发出警报指令；所述警报单元与智能分析单元输出端相连，其包括声光警告模块和警讯发送模块；在接收到智能分析单元发来的警报指令后，声光警告模块能发出声、光警示信号，警讯发送模块能呼叫值班通信设备或发出短信；工作时，将所述入侵探测雷达和高清相机安装在载重云台的护罩里，令高清相机光轴和雷达面的中心轴线平行，根据入侵探测雷达及高清相机安装位置，获取入侵雷达安装俯角，高清相机安装俯角。...
【技术特征摘要】
1.一种基于雷达和视频融合的输电线路立体防护装置，其特征在于，包括入侵探测雷达、高清相机、智能分析单元和警报单元；所述入侵探测雷达和高清相机的输出分别与智能分析单元相连，所述智能分析单元输出与警报单元相连；其中：所述高清相机为像素高于200万的数码相机，用于对防护区域进行视频监控；所述入侵探测雷达用于对进入防护区域目标进行探测，将探测到的移动物体空间位置信息传递给智能分析单元；所述智能分析单元分别与入侵监测雷达和相机两路信号的输出相连，其包括依序串接的目标检测模块、目标特征提取模块、目标分类模块和目标危险程度判别模块；所述目标检测模块对高清相机传来的视频信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区；所述目标特征提取模块用于从帧图像中提取目标轮廓信息；所述目标分类模块用于对检测的目标进行分类，将将同一类型目标信号送入危险程度判别模块；所述危险程度判别模块用于将高清相机传来的图像坐标信号与雷达检测目标位置信号进行融合处理，使得每一个图像坐标系中的目标都一个对应的雷达坐标；完成信息融合后，危险程度判别模块计算目标距离，一旦小于预设安全距离，立即向警报单元发出警报指令；所述警报单元与智能分析单元输出端相连，其包括声光警告模块和警讯发送模块；在接收到智能分析单元发来的警报指令后，声光警告模块能发出声、光警示信号，警讯发送模块能呼叫值班通信设备或发出短信；工作时，将所述入侵探测雷达和高清相机安装在载重云台的护罩里，令高清相机光轴和雷达面的中心轴线平行，根据入侵探测雷达及高清相机安装位置，获取入侵雷达安装俯...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，刘新，雷丞，
申请(专利权)人：武汉三江中电科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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