一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，包括铁塔、摄像头、反光板、天线和水平云台，所述铁塔的顶部设有天线和水平云台，水平云台的下方设有激光发射器，铁塔的下部设有摄像头和反光板，摄像头、反光板和激光发射器的位置关系满足激光发射器发射的激光束经过反光板后被摄像头捕捉，铁塔的内部设有预警系统；本实用新型专利技术的有益效果是：1、利用图像识别技术，可以计算机实时监测测量铁塔姿态和沉降，远端监控，设定报警阈值，远端控制和监控铁塔。2、云台的配合使用，提高模块激光垂度的准确性，对姿态和沉降进行精确计算。计算。计算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置


[0001]本技术涉及电力
，具体是一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置。

技术介绍

[0002]随着国家高铁网络建设和应用规模的不断扩大，铁路无线通信技术的快速发展，铁塔越来越多的应用于铁路通信，然而铁塔沿着高铁线路建设，安装环境复杂多样，列车运行、地质变化、气候变化和人为等因素都会对通信铁塔的安全造成影响，容易使铁塔出现倾斜甚至倒塌，直接威胁到人身和列车运行安全。因此对铁塔的姿态、沉降、天线倾角进行高精度监测和实时响应已成为通信铁塔安全维护所急需的功能。
[0003]图像识别技术是信息时代的一门重要的技术，其产生目的是为了让计算机代替人类去处理大量的物理信息。计算机的图像识别技术在公共安全、生物、工业、农业、交通、医疗等很多领域都有应用。通过图像的获取、预处理、特征抽取和选择、分类器设计和分类决策，识别有效信息。
[0004]激光测距是以激光器作为光源进行测距，利用激光对目标的距离进行准确测定。激光测距模块在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。
[0005]本技术提出一种图像识别和激光测距的的铁塔姿态预警装置，用于解决现有技术的不足。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，包括铁塔、摄像头、反光板、天线和水平云台，所述铁塔的顶部设有天线和水平云台，水平云台的下方设有激光发射器，铁塔的下部设有摄像头和反光板，摄像头、反光板和激光发射器的位置关系满足激光发射器发射的激光束经过反光板后被摄像头捕捉，铁塔的内部设有预警系统。
[0009]作为本技术的进一步技术方案：所述预警系统包括水平云台部分、后台监控平台、主控部分和监控摄像头，主控部分分别连接水平云台部分、后台监控平台和监控摄像头。
[0010]作为本技术的进一步技术方案：所述主控部分包括路由器、ARM主控芯片及外设和步进电机驱动器，ARM主控芯片及外设分别连接路由器和步进电机驱动器。
[0011]作为本技术的进一步技术方案：所述后台监控平台包括图像识别模块、数据后处理模块、前端显示界面和数据接收存储模块。
[0012]作为本技术的进一步技术方案：所述水平云台部分包括激光测距模块、三轴
陀螺仪、角度编码器和步进电机，激光测距模块、三轴陀螺仪、角度编码器均连接ARM主控芯片及外设，步进电机连接步进电机驱动器。
[0013]作为本技术的进一步技术方案：所述路由器分别连接监控摄像头和后台监控平台。
[0014]作为本技术的进一步技术方案：所述主控部分还包括电源模块和电源转换模块。
[0015]一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警方法，具体步骤如下：主控部分通过串口控制激光测距模块进行测距，采集距离后上传到监控中心，同时主控部分打开监控摄像头，采集激光光斑在反光板的位置，并通过路由器上传到后台监控平台，后台监控平台将实时图像进行特征点识别，确定激光光斑圆心的位置，解算出塔顶相对于水平方向的位移和方向，通过后处理算法，结合激光测距距离，解算出实现姿态和沉降测量，并仿真到铁塔形变的模型，根据数据模拟出铁塔正常的姿态和沉降模型，将二维正态分布简化为一维正态分布，通过对平均值和方差的确定，设置铁塔形变预警阈值，一旦姿态和沉降数据超过阈值，依次验证铁塔是否在合理的范围。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、利用图像识别技术，可以计算机实时监测测量铁塔姿态和沉降，远端监控，设定报警阈值，远端控制和监控铁塔。2、云台的配合使用，提高模块激光垂度的准确性，对姿态和沉降进行精确计算。3、加入数据后处理，将光斑分布简化为正态分布，设置方差和平均值，进一步提高预警准确度。4、结合激光射线的直射，将空间相对定位和绝对垂线相结合，测量铁塔姿态的同时，可以验证铁塔姿态。
附图说明
[0017]图1为本技术的结构图。
[0018]图2为本技术的系统硬件连接框架示意图。
[0019]图中：水平云台-1、激光发射器-2、天线-3、摄像头-4、反光板-5、铁塔-6。
具体实施方式
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0021]请参阅图1，实施例1：一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，包括铁塔6、摄像头4、反光板5、天线3和水平云台1，所述铁塔6的顶部设有天线3和水平云台1，水平云台1的下方设有激光发射器2，铁塔6的下部设有摄像头4和反光板5，摄像头4、反光板5和激光发射器2的位置关系满足激光发射器2发射的激光束经过反光板5 后被摄像头4捕捉，铁塔6的内部设有预警系统。
[0022]如图2所示，其中，预警系统包括水平云台部分、后台监控平台、主控部分和监控摄像头，主控部分分别连接水平云台部分、后台监控平台和监控摄像头。
[0023]主控部分包括路由器、ARM主控芯片及外设和步进电机驱动器，ARM主控芯片及外设分别连接路由器和步进电机驱动器，路由器分别连接监控摄像头和后台监控平台。主控
部分还包括电源模块和电源转换模块，主控部分，通过配置芯片IO口、I2C、485串口和以太网接口，进行数据的采集、处理和传输。主控芯片通过I2C接口，采集三轴陀螺仪的三轴角度和加速度，并通过GPIO采集角度编码器进行反馈控制，同时输出电脉冲驱动步进电机旋转云台，控制云台保持水平状态。主控芯片还通过485串口读取激光测距模块的距离数据，通过以太网接口控制路由器监控摄像头。电源模块向各模块供电，激光测距对供电要求高，电源转换模块，通过电压转换、滤波和防护浪涌处理，将AC220V输入电压转换成DC12V，实现高质量的供电性能。
[0024]水平云台部分包括激光测距模块、三轴陀螺仪、角度编码器和步进电机，激光测距模块、三轴陀螺仪、角度编码器均连接ARM主控芯片及外设，步进电机连接步进电机驱动器，水平云台利用惯性测量单元(IMU)、电机磁编码器，对姿态进行调整。在云台上安装与云台固定连接的IMU，用于获取云台对地的三轴角速度Gyro和三轴加速度Acc，每个电机轴上安装的磁编码器获取云台每个轴的角度(这个角度是相对于云台的)。对IMU获取的 Gyro角速度进行积分，可得到云台转动的角度，然后反向调节电机相应的角度，既可实现云台增稳，同理其他轴向也增稳。固定在云台的激光测距模块也可时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，包括铁塔(6)、摄像头(4)、反光板(5)、天线(3)和水平云台(1)，其特征在于，所述铁塔(6)的顶部设有天线(3)和水平云台(1)，水平云台(1)的下方设有激光发射器(2)，铁塔(6)的下部设有摄像头(4)和反光板(5)，摄像头(4)、反光板(5)和激光发射器(2)的位置关系满足激光发射器(2)发射的激光束经过反光板(5)后被摄像头(4)捕捉，铁塔(6)的内部设有预警系统。2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别和激光测距的铁塔姿态预警装置，其特征在于，所述预警系统包括水平云台部分、后台监控平台、主控部分和监控摄像头，主控部分分别连接水平云台部分、后台监控平台和监...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭朝亮，吴仁利，李红云，王立国，尹鹏，院利军，周瑾，周鹏，孙晨，翟旺勋，张志韬，张岩，张晓远，董荣华，郭鹤凡，张宇鹏，
申请(专利权)人：通号工程局集团北京研究设计实验中心有限公司，
类型：新型
国别省市：