基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GF‑2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，包括以下步骤：1)对GF‑2卫星全色影像进行滤波处理，采用阈值算法提取输电线路近区故障隐患点的二值图；2)采用距离算法，计算故障隐患点与输电线路的最小距离；3)根据步骤2)计算的最小距离和风险指标，判断故障隐患点对输电线路造成的隐患风险。本发明专利技术利用我国自主研制的高分二号卫星的全色影像数据与资料，评估输电线路附近房屋建设、吊车施工的故障隐患风险，为智能巡查奠定基础。通过对GF‑2卫星影像数据做滤波和阈值分割处理，提高了识别输电线路近区房屋建设、吊车施工的准确性。本发明专利技术所述方法的计算结果准确，计算值与实测值的误差在5％以内。

【技术实现步骤摘要】
基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法
本专利技术涉及输变电设施运行与维护
，具体涉及一种基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患的评估方法。
技术介绍
输电线路是国家的重要基础设施，输电线路故障隐患的巡查是电力生产的重要任务。目前，基于小型无人机的输电线路巡查已得到了广泛的应用，但小型无人机的续航能力较差，输电线路的无人机巡查仍局限在由飞手操控或设置机场(机巢)的方式作业，与智能电网建设要求的智能巡查和减人增效的期望还有很大的差距。随着卫星技术的发展，结合卫星影像数据、资料，与无人机巡查结合，构建卫星与无人机融合的巡查系统，实现对大量的输电线路巡查智能化是线路巡查的发展方向。本专利技术提出利用我国自主研制的高分二号(GF-2)卫星的全色影像数据与资料，评估输电线路附近房屋建设、吊车施工的故障隐患风险，为智能巡查奠定基础。
技术实现思路
本专利技术的目的为：针对在输电线路近区有违规建设房屋或吊车作业危及输电线路安全运行的问题，该问题属于外力破坏范畴。例如，输电线路下违规建设房屋或吊车在输电线路附近施工，都可能造成输电线路的带电导线通过房屋或吊车对地放电，不仅可能造成人员伤亡、财产损失，并且可能造成输电线路或电网大面积停电。本专利技术基于GF-2卫星的全色影像的数据、资料，提出了一种对输电线路近区违规建设房屋或吊车作业故障隐患的评估方法，能快速计算房屋建设或吊车作业点到输电线路的距离，及时发现和报警房屋建设或吊车作业隐患，为构建智能巡查系统奠定基础。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，包括以下步骤：1)对GF-2卫星全色影像进行滤波处理，采用阈值算法提取输电线路杆塔近区故障隐患点的二值图；2)采用距离算法，计算故障隐患点与输电线路杆塔的最小距离；3)根据步骤2)计算的最小距离和风险指标，判断故障隐患点对输电线路杆塔造成的事故风险。在上述方案的基础上，步骤1)具体为：将GF-2卫星全色影像中的每个像素点转化为坐标信息，根据输线电路杆塔和故障隐患点的信息，采用阈值算法提取输电线路杆塔和故障隐患点在二值图中的坐标点集，并作滤波处理，根据输电线路杆塔云数据整理的点集为：G＝{a1(lon1,lat1),a2(lon2,lat2),...,an(lonn,latn)}(1)式中：G为输电线路杆塔散点集；a1—an为输电线路杆塔名称；lonn为输电线路杆塔an的经度坐标，latn为输电线路杆塔an的纬度坐标；根据输电线路杆塔信息、目视解译、坐标拾取，确定输电线路杆塔的像素坐标点集为：U＝{a1(x1,y1),a2(x2,y2),...,an(xn,yn)}(2)式中U为输电线路杆塔的坐标点集，ai为输电线路杆塔名称，xi为二值图的像素坐标的横坐标，yi为二值图像素坐标的纵坐标，i＝1,2,…,n；设F(xi，yi)为故障隐患点(xi，yi)在二值图中的坐标，若F(xi，yi)＝0，说明输电线路杆塔附近有故障隐患点；若F(xi，yi)＝1，说明输电线路杆塔附近无故障隐患点。在上述方案的基础上，所述距离算法为中心距离搜索方法或网格距离搜索方法。在上述方案的基础上，所述距离算法为中心距离搜索方法，具体步骤为：某输电线路杆塔的位置为aj(xj，yj)，j＝1,2,…,n，以(xj，yj)为圆心作半径为R的圆，作为输电电路杆塔的搜素区，其中R＝100m，设图像分辨率为M，单位为米，每个像素点代表的是M×M的点，由此可得：M*r＝100，r为图像中的半径，单位为像素，以经纬度坐标表示，某输电线路杆塔搜索区边界圆的方程为：搜索区内的点满足：从圆心向外侧搜索，若存在点(xi，yi)满足式(12)，且在提取的二值图中，F(xi，yi)＝0，则有故障隐患点在该输电线路杆塔的搜索区内，应产生告警，并计算输电线路杆塔距离故障隐患点的最小距离，该输电线路杆塔与故障隐患点的最下距离如下式所示：在上述方案的基础上，所述距离算法为网格距离搜索方法，具体步骤为：某输电线路杆塔的坐标为(xj，yj)，以该输电线路杆塔的坐标为中心，作边长为200m的正方形网格，正方形网格为输电线路杆塔的搜索区，搜索区的四个顶点用A、B、C、D表示，A、B、C、D四个端点的坐标分别为(x1，y1)；(x2，y2)；(x3，y3)；(x4，y4)，设图像分辨率为M，单位为米，则每一个像素点代表的是M×M的点，由此可得：M(x2-xj)＝100(6)通过式(6)得到x2＝100/M+xj，依上式搜索二值图中的故障隐患点，若F(xi，yi)＝0，且满足则说明有故障隐患点位于杆塔搜索区内，则根据(13)式计算输电电路杆塔到故障隐患点的最小距离。在上述方案的基础上，在提取的二值图中，隐患部分的函数值为0，非隐患部分的函数值为1，搜索区域内的函数值平均值为：若则该搜索区域内无故障隐患点，若则该搜索区域内有故障隐患点；输电线路杆塔搜索区域故障隐患占比H为根据经验和相关标准，用风险指标V衡量故障情况，风险指标V由输电线路杆塔与故障隐患点的距离d和输电线路杆塔搜索区域内隐患占比H决定，风险指标V如下式所示：其中C1＝0.75，C2＝0.25，V是小于1的数字，当V越小时，表示故障隐患点发生事故的风险越大；对风险指标V等级划分如下：(1)当d＝0m时，为特级隐患风险，可能发生事故；(2)当V＜0.1时，为一级隐患风险；(3)当0.1≤V＜0.4时，为二级隐患风险；(4)当0.4≤V＜1时，为三级隐患风险。在上述方案的基础上，所述故障隐患点包括房屋建设和吊车作业。本专利技术的有益效果：1、通过对GF-2卫星影像数据做滤波和阈值分割处理，提高了识别输电线路近区房屋建设、吊车施工的准确性。GF-2卫星全色影像的分辨率为0.81m，能实现对房屋建设、吊车施工定位的亚米的精度。定位案例如图3所示，线路杆塔、导线和房屋清晰可见。2、比较本专利技术算法的计算值和现场实测值，本专利技术所述算法的计算结果准确，计算值与实测值的误差在5％以内。在卫星与无人机融合的巡检系统中，可采用本专利技术所述方法先大范围巡查房屋建设、吊车施工故障隐患，再派出无人机巡查，可提高巡查的能效。3、GF-2卫星影像的幅宽为45km，5天内可对地表任意地区做重复观测，考虑阴雨天气因素的影响，利用遥感卫星技术可实现以10天为周期的巡查，具有周期短、无安全隐患等等优势。附图说明本专利技术有如下附图：图1输电线路与房屋建设、吊车施工距离算法示意图；图2输电线路与房屋建设、吊车施工网格距离算法示意图；图3滤波和阈值分割处理后的GF-2卫星全色影像资料示意图；图4输电线路近区房屋建设场景提取及隐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)对GF-2卫星全色影像进行滤波处理，采用阈值算法提取输电线路杆塔近区故障隐患点的二值图；/n2)采用距离算法，计算故障隐患点与输电线路杆塔的最小距离；/n3)根据步骤2)计算的最小距离和风险指标，判断故障隐患点对输电线路杆塔造成的事故风险。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对GF-2卫星全色影像进行滤波处理，采用阈值算法提取输电线路杆塔近区故障隐患点的二值图；
2)采用距离算法，计算故障隐患点与输电线路杆塔的最小距离；
3)根据步骤2)计算的最小距离和风险指标，判断故障隐患点对输电线路杆塔造成的事故风险。


2.如权利要求1所述的基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，其特征在于，步骤1)具体为：
将GF-2卫星全色影像中的每个像素点转化为坐标信息，根据输线电路杆塔和故障隐患点的信息，采用阈值算法提取输电线路杆塔和故障隐患点在二值图中的坐标点集，并作滤波处理，根据输电线路杆塔云数据整理的点集为：
G＝{a1(lon1,lat1),a2(lon2,lat2),...,an(lonn,latn)}(1)
式中：G为输电线路杆塔散点集；a1—an为输电线路杆塔名称；lonn为输电线路杆塔an的经度坐标，latn为输电线路杆塔an的纬度坐标；
根据输电线路杆塔信息、目视解译、坐标拾取，确定输电线路杆塔的像素坐标点集为：
U＝{a1(x1,y1),a2(x2,y2),...,an(xn,yn)}(2)
式中U为输电线路杆塔的坐标点集，ai为输电线路杆塔名称，xi为二值图的像素坐标的横坐标，yi为二值图像素坐标的纵坐标，i＝1,2,…,n；
设F(xi，yi)为故障隐患点(xi，yi)在二值图中的坐标，若F(xi，yi)＝0，说明输电线路杆塔附近有故障隐患点；若F(xi，yi)＝1，说明输电线路杆塔附近无故障隐患点。


3.如权利要求2所述的基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，其特征在于，所述距离算法为中心距离搜索方法或网格距离搜索方法。


4.如权利要求3所述的基于GF-2卫星的输电线路外力破坏故障隐患评估方法，其特征在于，所述距离算法为中心距离搜索方法，具体步骤为：
某输电线路杆塔的位置为aj(xj，yj)，j＝1,2,…,n，以(xj，yj)为圆心作半径为R的圆，作为输电电路杆塔的搜素区，其中R＝100m，
设图像分辨率为M，单位为米，每个像素点代表的是M×M的点，由此得到：M*r＝100，r为图像中的半径，单位为像素，以经纬度坐标表示，某输电线路杆塔搜索区边界圆的方程为：



搜索区内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏伟，徐国辉，温立斌，吕通发，袁晓磊，熊树田，牟鑫，吕超，段洪龙，常亮，鲍明正，何永春，吴涛，杨志超，刘文琳，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司兴安供电公司，北京天和本安电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15