一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，属于线缆覆冰监测技术领域，包括图像采集相机、现场设备端和光伏太阳能板；所述图像采集相机安装在线塔上用于实时拍摄输电线路的画面；所述现场设备端包括逆变器、蓄电池、监测终端和组网服务器，所述监测终端用于接收所述图像采集相机拍摄的覆冰图像信号，通过图像信号计算出输电线路的覆冰厚度，包括核心计算模块、电源模块、数据存储模块、气象监测模块和图像处理模块。通过图像采集相机实时采集输电线路的真实画面，监测终端通过内部的核心计算模块计算出输电线路的覆冰厚度，再将监测结果发送给后台监控中心，便于监控人员实时掌握输电线路的覆冰情况。

An on-line monitoring device of transmission line icing based on image recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置
本专利技术涉及线缆覆冰监测
，特别涉及一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置。
技术介绍
我国是世界上输电线路覆冰最严重的国家之一，覆冰将使输电线路发生如倒杆(塔)、绝缘子串闪络等严重危害电力系统安全运行的事故，造成巨大的经济损失。因此，做好输变电设备覆冰的监测和预防工作对电力系统的安全运行具有重要意义。传统的覆冰监测装置仍存在一定的缺陷，现有的监测装置有的采用摄像头拍摄覆冰画面人眼判断的方式进行监测，因覆冰监测不及时，判断误差大而导致输电线路上的覆冰无法得到及时的处理，造成损失，并且摄像头安装在温度较低的室外，容易导致镜头被冰附着，导致拍摄的覆冰画面模糊、不清晰，也影响相机的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述覆冰监测装置监测不及时，容易出现误差，传来的画面不清晰的问题而提供一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，具有基于图像处理的在线监测装置，监测及时更准确，相机使用寿命长的优点。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，包括图像采集相机、现场设备端和光伏太阳能板；所述图像采集相机安装在线塔上用于实时拍摄输电线路的画面；所述现场设备端包括逆变器、蓄电池、监测终端和组网服务器，所述监测终端用于接收所述图像采集相机拍摄的覆冰图像信号，通过图像信号计算出输电线路的覆冰厚度，包括核心计算模块、电源模块、数据存储模块、气象监测模块和图像处理模块，所述图像处理模块采用FPGA芯片作为处理芯片，用于对图像信号进行模糊化处理、滤波、亮度和颜色处理，所述核心计算模块采用可编程CPU芯片通过图像边缘化算法计算出图像中输电线路的覆冰厚度，所述组网服务器用于实现所述监测终端与后台控制中心的数据互连。优选的，所述图像采集相机的顶端设置连接架，连接架通过安装架固定在线塔上。优选的，所述图像采集相机包括机壳和镜头，所述机壳的底端设置围绕镜头一圈的防护罩。优选的，所述防护罩上设置加热机构，加热机构包括风机和用于加热空气的电热丝，且风机的吹风端对着镜头的表面。优选的，所述光伏太阳能板与逆变器电性连接，逆变器与蓄电池电性连接。优选的，所述蓄电池为监测终端和图像采集相机内部的电器元件提供电能。优选的，所述数据存储模块用于存储图像采集相机拍摄的图像，气象监测模块采用气象传感器检测输电线路附近的气象环境。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、通过图像采集相机实时采集输电线路的真实画面，监测终端先通过图像处理模块对拍摄的图像进行优化出来，再内部的核心计算模块计算出输电线路的覆冰厚度，最后通过现场设备端的组网服务器将监测结果发送给后台监控中心，便于监控人员实时掌握输电线路的覆冰情况。2、通过在图像采集相机的机壳下方设置防护罩，对镜头进行防护，防护罩的内部还安装加热机构，采用风机吹向电热丝的方式对吹出的空气进行加热，热空气可以对镜头进行加热，避免镜头覆冰以后影响拍摄画面的清晰度，也延长相机的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的整体装置结构示意图。图2为本专利技术的现场设备端内部系统结构示意图。图3为本专利技术的图像采集相机结构示意图图4为本专利技术的整体装置装配示意图。图5为本专利技术的核心计算模块算法流程图。图中：1、图像采集相机，2、现场设备端，3、光伏太阳能板，4、连接架，5、安装架，6、机壳，7、镜头，8、防护罩，9、加热机构，10、风机，11、电热丝。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3所示，一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，包括图像采集相机1、现场设备端2和光伏太阳能板3；图像采集相机1安装在线塔上用于实时拍摄输电线路的画面；现场设备端2包括逆变器、蓄电池、监测终端和组网服务器，监测终端用于接收图像采集相机1拍摄的覆冰图像信号，通过图像信号计算出输电线路的覆冰厚度，包括核心计算模块、电源模块、数据存储模块、气象监测模块和图像处理模块，图像处理模块采用FPGA芯片作为处理芯片，用于对图像信号进行模糊化处理、滤波、亮度和颜色处理，核心计算模块采用可编程CPU芯片通过图像边缘化算法计算出图像中输电线路的覆冰厚度，组网服务器用于实现监测终端与后台控制中心的数据互连，数据存储模块用于存储图像采集相机1拍摄的图像，气象监测模块采用气象传感器检测输电线路附近的气象环境，通过图像采集相机拍摄输电线路的覆冰画面，并将画面传输给图像处理模块进行优化，优化后的图像再发送给核心计算模块计算出覆冰厚度，最后将监测结果发送给后台监控中心，监控人员实时了解覆冰情况，便于及时清冰。如图5所示，核心计算模块计算流程包括图像分割法分离出背景图，得到二值图像；利用Sobel算子提取输电线的边缘；通过Hough变换对边缘进行直线检测；通过图像上的距离和实际导线直径的比例关系求出覆冰的厚度。其中图像分割法、边缘计算法和直线计算法均为现有图像计算方法。Sobel算子一个离散的一阶差分算子，它包含2组3*3的矩阵，分别从横向和纵向对图像矩阵A作平面卷积，得到横向和纵向的亮度差分近似值，其算法原理如下：由式(1)和式(2)得出图像中的每一个像素的横向和纵向梯度近似值，然后计算出梯度大小G和方向θ：如图1或图3所示，图像采集相机1的顶端设置连接架4，连接架4通过安装架5固定在塔上，安装架5通过螺栓固定，图像采集相机1包括机壳6线和镜头7，机壳6的底端设置围绕镜头7一圈的防护罩8，防护罩8对镜头7起到保护的作用，防护罩8上设置加热机构9，加热机构9包括风机10和用于加热空气的电热丝11，且风机10的吹风端对着镜头7的表面，当风机10和电热丝11开启时，风机10吹出的风经过电热丝11加热，然后到达镜头7表面，即使镜头7上附着冰也会被热风熔化，避免覆冰堆积，影响图像采集相机1进行画面拍摄，光伏太阳能板3与逆变器电性连接，逆变器与蓄电池电性连接，逆变器用来将光伏太阳能板3转化的直流电变为交流电，再存储入蓄电池中，蓄电池为监测终端和图像采集相机1内部的电器元件提供电能。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于：包括图像采集相机(1)、现场设备端(2)和光伏太阳能板(3)；/n所述图像采集相机(1)安装在线塔上用于实时拍摄输电线路的画面；/n所述现场设备端(2)包括逆变器、蓄电池、监测终端和组网服务器，所述监测终端用于接收所述图像采集相机(1)拍摄的覆冰图像信号，通过图像信号计算出输电线路的覆冰厚度，包括核心计算模块、电源模块、数据存储模块、气象监测模块和图像处理模块，所述图像处理模块采用FPGA芯片作为处理芯片，用于对图像信号进行模糊化处理、滤波、亮度和颜色处理，所述核心计算模块采用可编程CPU芯片通过图像边缘化算法计算出图像中输电线路的覆冰厚度，所述组网服务器用于实现所述监测终端与后台控制中心的数据互连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于：包括图像采集相机(1)、现场设备端(2)和光伏太阳能板(3)；
所述图像采集相机(1)安装在线塔上用于实时拍摄输电线路的画面；
所述现场设备端(2)包括逆变器、蓄电池、监测终端和组网服务器，所述监测终端用于接收所述图像采集相机(1)拍摄的覆冰图像信号，通过图像信号计算出输电线路的覆冰厚度，包括核心计算模块、电源模块、数据存储模块、气象监测模块和图像处理模块，所述图像处理模块采用FPGA芯片作为处理芯片，用于对图像信号进行模糊化处理、滤波、亮度和颜色处理，所述核心计算模块采用可编程CPU芯片通过图像边缘化算法计算出图像中输电线路的覆冰厚度，所述组网服务器用于实现所述监测终端与后台控制中心的数据互连。


2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于：所述图像采集相机(1)的顶端设置连接架(4)，连接架(4)通过安装架(5)固定在线塔上。


3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世东，王荣波，
申请(专利权)人：安徽久壬电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34