一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，涉及3D卷积识别技术领域。该基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法通过AI智能图像分析技术实现外破危险因素监测识别，通过3D双目识别技术实现危险情况的监测距离自识别和预判，并基于边缘计算技术实现现场海量视频数据的前端计算分析，再将分析结果实时传回指挥中心。智能杆塔防外破监控系统可通过样本训练识别树木倾倒、吊车扬臂、异物悬浮等诸多外破因素，并通过3D卷积目标检测技术自动识别监测距离预判危险。在节省大量人力的同时，有效提高防外破工作的监控效率和精度，增强主动预警能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法
本专利技术涉及3D卷积识别
，具体为一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法。
技术介绍
树木倾倒、吊车泵车违章施工作业、风筝挂载输电线等外破行为会严重影响杆塔及输电线路的安全稳定运行，但依靠人工视频监控的传统防外破工作模式主要存在以下几个问题：1、需要人工24小时连续监控作业，但大部分时间均无外破行为发生，人工劳动强度大却效率低下；2、严重依赖工作人员的工作状态；3、安全隐患点众多、全面覆盖需投入的人力资源巨大；4、实际运行情况往往是视频监控预警的实时性差，监控视频资料主要用于事后调查取证。因此，为了保障电网的安全运行，必将通过自动化的图像分析技术替代人工进行视频监控分析工作，解决实效性、稳定性、工作效率等问题。智能杆塔防外破监控系统可广泛应用于电力杆塔和输电线路中外力破坏监控和预警环节，对外力破坏电力设施而引起的事故和故障起到根本性的预警作用。当系统监测到危险情况时自动生成告警信息和分析报告，并可通过灵活的组网方式以各种消息形式向后端监控分析中心和值班人员推送告警数据，提示相关人员进行处理，同时也可通过IP高音喇叭播放语言的形式制止现场危险作业。应用智能杆塔防外破监控系统可取得可观的经济效益和社会效益：对于巡视人员不易到达的地区，可极大地减少巡视次数；系统的长期运行，能够有效减少由于外力破坏等因素引起的电力事故，提高输电网持久稳定运行的可靠性；由于提高了运行可靠性，实现了少停电、多供电，增加了整体经济效益。国内外现有的输电线路杆塔状态智能监控的方法主要有：(1)基于传感器信息融合的检测方法：监测终端杆塔部件的机械形变和结构破损情况。这种方法的缺点是只能对杆塔受损状态进行监控，不能对外物的违禁行为提前做出预警，不能做到防患于未然；(2)基于视频流的传统目标检测算法：通过从视频流中隔帧抽取图片，采用传统算法对图像中是否出现外物进行监控。这种方法的缺点是检测结果不够精确，在雨雾天气及阴暗光照下检测效果极差，且不能对运动物体的连续行为进行判断；(3)基于普通摄像头的二维图像检测。这种方法的缺点是图像没有深度信息，无法对外物的立体位置进行计算，若外物与杆塔发生平面上的重叠，无法判断外物的位置；(4)智能辅助和人工结合的方式。即应用前述方法结合人工巡检复核的方式。这种方法的缺点是智能化程度依旧偏低、实时性差，仍需大量人力，无法完全实现自动监控。目前
虽然存在众多计算机视觉和卷积深度神经网络方面的识别算法，但如何有效结合电力系统的特征和3D视觉技术，通过软硬件结合的方式实现电力系统的智能防外破监控，这方面的研究成果比较少。于是，本申请人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，以期达到更具有更加实用价值性的目的。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，解决了现有的3D视觉技术算法中没有有效结合电力系统特征的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，包括电缆塔、系统检测主机、双目摄像机、云台、语音播报喇叭和太阳能蓄电池供电模块，所述系统检测主机包括边缘计算服务器，所述双目摄像机与系统检测主机电性连接，所述双目摄像机通过云台安装在电缆塔上，所述系统检测主机与语音播报喇叭电性连接，所述电缆塔上安装有语音播报喇叭，所述太阳能蓄电池供电模块安装在电缆塔上，所述太阳能蓄电池供电模块与系统检测主机电性连接，还包括如下步骤：步骤一：双目摄像机将30m范围内的物体采集扫描点,第一次扫描点集合为A＝{(X1，Y1，Z1)}；步骤二：双目摄像机在采集一次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第二次扫描点集合为B＝{(X2，Y2，Z2)}；步骤三：边缘计算服务器将第二次扫描点集合和第一次扫描点集合进行相减得到第一特征点集合C＝{(XN，YN，ZN)}；步骤四：双目摄像机在采集第二次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第三次扫描点集合为D＝{(X3，Y3，Z3)}；步骤五：边缘计算服务器将第三次扫描点和第二次扫描点进相减得到第二特征点集合E＝{(XT，YT，ZT)}；步骤六：以XY平面作为基准平面，对比第二特征点集合和第一特征点集合的区别并整合计算第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点在XY平面内所移动的距离；步骤七：以XZ平面作为基准平面，对比第二特征点集合和第一特征点集合的区别并整合计算第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点在XZ平面内所移动的距离；步骤八：结合步骤六和步骤七中第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点分别在XY平面内所移动的距离、XZ平面内所移动的距离来计算出第一特征点在XYZ空间中的移动距离和移动方向；步骤九：将第一特征点在XYZ空间中的移动距离除以间隔时间得到第一特征点的移动速度；步骤十：结合第一特征点的移动速度和移动方向预算出从第二特征点采集后的下一间隔时间未来5分钟后第二特征点所在位置；步骤十一：双目摄像机在采集第三次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第四次扫描点集合为F＝{(X4，Y4，Z4)}；步骤十二：边缘计算服务器将第四次扫描点和第三次扫描点进相减得到第三特征点集合E＝{(XY，YY，ZY)}；步骤十三：以XY平面作为基准平面，对比第三特征点集合和第二特征点集合的区别并整合计算第二特征点在间隔时间内到第三特征集合点在XY平面内所移动的距离；步骤十四：以XZ平面作为基准平面，对比第三特征点集合和第二特征点集合的区别并整合计算第二特征点在间隔时间内到第三特征集合点在XZ平面内所移动的距离；步骤十五：结合步骤十三和步骤十四中第二特征点在间隔时间内到第三特征集合点分别在XY平面内所移动的距离、XZ平面内所移动的距离来计算出第二特征点在XYZ空间中的移动距离和移动方向；步骤十六：将第二特征点在XYZ空间中的移动距离除以间隔时间得到第二特征点的移动速度；步骤十七：结合第二特征点的移动速度和移动方向预算出从第三特征点采集后的下一间隔时间和未来5分钟后第三特征点所在位置；步骤十八：将第二特征点在XYZ空间中的移动距离对间隔时间进行两次求导得到第二特征点的加速度和步骤十七中预算的第三特征点采集后的下一间隔时间后的所在位置结合分析第三特征点在未来的一个间隔时间后所在位置。步骤十九：将第一特征点在XYZ空间中的移动距离对间隔时间进行两次求导得到第一特征点的加速度和步骤十中预算的第二特征点采集后的下一间隔时间后的所在位置结合分析第二特征点在未来的一个间隔时间后所在位置。步骤二十：将电缆塔的扫描点植入系统检测主机，当系统检测主机预算到特征点可能会接触电缆塔时通过语音播报喇叭发出警报；步骤二十一：当系统检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，包括电缆塔、系统检测主机、双目摄像机、云台、语音播报喇叭和太阳能蓄电池供电模块，所述系统检测主机包括边缘计算服务器，所述双目摄像机与系统检测主机电性连接，所述双目摄像机通过云台安装在电缆塔上，所述系统检测主机与语音播报喇叭电性连接，所述电缆塔上安装有语音播报喇叭，所述太阳能蓄电池供电模块安装在电缆塔上，所述太阳能蓄电池供电模块与系统检测主机电性连接，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一：双目摄像机将30m范围内的物体采集扫描点,第一次扫描点集合为A＝{(X1，Y1，Z1)}；/n步骤二：双目摄像机在采集一次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第二次扫描点集合为B＝{(X2，Y2，Z2)}；/n步骤三：边缘计算服务器将第二次扫描点集合和第一次扫描点集合进行相减得到第一特征点集合C＝{(X

【技术特征摘要】
1.一种基于3D卷积技术的智能杆塔防外破监控方法，包括电缆塔、系统检测主机、双目摄像机、云台、语音播报喇叭和太阳能蓄电池供电模块，所述系统检测主机包括边缘计算服务器，所述双目摄像机与系统检测主机电性连接，所述双目摄像机通过云台安装在电缆塔上，所述系统检测主机与语音播报喇叭电性连接，所述电缆塔上安装有语音播报喇叭，所述太阳能蓄电池供电模块安装在电缆塔上，所述太阳能蓄电池供电模块与系统检测主机电性连接，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：双目摄像机将30m范围内的物体采集扫描点,第一次扫描点集合为A＝{(X1，Y1，Z1)}；
步骤二：双目摄像机在采集一次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第二次扫描点集合为B＝{(X2，Y2，Z2)}；
步骤三：边缘计算服务器将第二次扫描点集合和第一次扫描点集合进行相减得到第一特征点集合C＝{(XN，YN，ZN)}；
步骤四：双目摄像机在采集第二次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，
第三次扫描点集合为D＝{(X3，Y3，Z3)}；
步骤五：边缘计算服务器将第三次扫描点和第二次扫描点进相减得到第二特征点集合E＝{(XT，YT，ZT)}；
步骤六：以XY平面作为基准平面，对比第二特征点集合和第一特征点集合的区别并整合计算第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点在XY平面内所移动的距离；
步骤七：以XZ平面作为基准平面，对比第二特征点集合和第一特征点集合的区别并整合计算第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点在XZ平面内所移动的距离；
步骤八：结合步骤六和步骤七中第一特征点在间隔时间内到第二特征集合点分别在XY平面内所移动的距离、XZ平面内所移动的距离来计算出第一特征点在XYZ空间中的移动距离和移动方向；
步骤九：将第一特征点在XYZ空间中的移动距离除以间隔时间得到第一特征点的移动速度；
步骤十：结合第一特征点的移动速度和移动方向预算出从第二特征点采集后的下一间隔时间未来5分钟后第二特征点所在位置；
步骤十一：双目摄像机在采集第三次扫描点后间隔一段时间再采集扫描点，第四次扫描点集合为F＝{(X4，Y4，Z4)}；
步骤十二：边缘计算服务器将第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬，章耀辉，张忠，张宿新，唐磊，陈谷雨，沈留杨，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网安徽省电力有限公司马鞍山供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11