电力系统输电线路在线监测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及电力线路在线监测领域，尤其涉及一种电力系统输电线路在线监测方法和系统，本发明专利技术用于对输电线路的异物入侵进行监测，根据环境风速，将环境分为相对静态环境和相对动态环境，在相对静态环境中，通过摄像机自带的处理器运行图像相似度计算程序用于判断异物入侵情况，在相对动态环境中，则将监测视频上传到服务器，通过图像识别模型判断异物入侵情况；这样，在相对静态环境中，不需要图像的上传操作和图像识别模型的运行操作，减少了电能能耗，使太阳能更好的应用到输电线路在线监测系统各个模块中。统各个模块中。统各个模块中。

【技术实现步骤摘要】
电力系统输电线路在线监测方法和系统


[0001]本专利技术属于电力线路在线监测领域，尤其设计一种电力系统输电线路在线监测方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国基础设计建设的不断完善和经济水平的高速发展，输电线路建设也随之进入了高速发展时期，但同时输电线路的安全运行也遭遇了各种挑战。根据统计，近十年来全国输电线路跳闸事故原因中，异物入侵原因占据了很大比重，异物入侵指的是存在危险源进入了输电线路的安全距离内的区域，包括线路通道不规范施工等人为原因造成了输电线路异物入侵，以及线路通道树木随风力摇摆等自然原因造成的异物入侵；因此，输电线路的异物入侵事故必须得以有效防范和遏制，以保障电力安全、稳定、可靠地输送。
[0003]现有技术中一般通过设置摄像机实时采集图像信息，并对图像进行识别从而对危险源进行识别，例如，中国专利技术专利(CN211509200U)公开了一种基于人工智能技术的输电线路防外破监控系统，如附图1所示，包括视频监控摄像机、与所述视频监控摄像机信号连接的监控终端，其中所述监控终端包括地面设备、图形处理器、数据存储器，所述视频监控摄像机将视频信号发送至所述图形处理器，处理后的视频数据储存至所述数据存储器中，所述图形处理器与所述数据存储器与所述地面设备电联接；通过对视频进行自动识别，无需作业人员实时监控，能够及时发现危险并实时推送警告信息，安全效益显著；然而，上述技术方案需要将实时的图像均上传到图形处理器，且图形处理器一直在执行图像识别程序，导致一直在进行数据传输以及一直在运行图像识别程序，而数据上传和处理器运行均需要消耗大量电能，现有技术中一般采用太阳能板作为在线监测系统中摄像机的供能设备，这对在线监测系统的摄像机的供能设备的不间断供能是个很大的考验。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是针对上述技术方案的不足，提供一种电力系统输电线路在线监测方法和系统，用于对输电线路的异物入侵进行监测，根据环境风速情况，将环境分为相对静态环境和相对动态环境，在相对静态环境中，通过摄像机自带的处理器运行图像相似度计算程序用于判断异物入侵情况，在相对动态环境中，则将监测视频上传到服务器，通过图像识别模型判断异物入侵情况；这样，在相对静态环境中，不需要图像的上传操作和图像识别模型的运行操作，减少了能耗。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，一种电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1：通过在线监测系统的摄像机采集监测现场视频；
[0007]所述摄像机为一台高像素监控抓拍一体机，为了使摄像机等装置在输电线路户外独立环境能够正常工作，本实施例选用太阳能电池板发电，考虑到太阳能电池板在夜晚无法发电以及阴雨天气产生电力较少的情况，还必须为其配备合适容量的锂电池作为备用电
池。
[0008]更进一步地，为使摄像机具有更好的监控效果，对摄像机的安装位置也应进行具体的考量，一方面，输电线路的电压等级不同，对输电线路安全距离的要求也不同，因此需要确定摄像机距离输电线路的安全距离，使摄像机的安装不能影响输电线路的正常工作运行；同时，考虑到摄像机拍摄图像的清晰度，摄像机的安装位置也不能过高，安装过高，使监测的目标物距离太远给图像识别增加难度。
[0009]步骤2：所述摄像机对采集的视频图像进行预处理操作；
[0010]受现场环境、光线、天气等影响，采集的现场视频中会夹杂一些噪音，因此，需要对视频图像进行预处理操作；所述预处理操作包括颜色转换、图像增强、图像滤波；颜色转换主要完成视频由彩色图像向灰度图像的转换，以利于进一步的图像识别；图像增强是对转换后的图像进行图像增强，调整图像对比度，突出目标细节特征，图像滤波则是通过滤波，消除噪声干扰，提高特征提取的准确率；总之，对图像预处理的目的是去除图像中的噪声，突出图像中的有用信息，同时解决图像采集时的曝光、聚焦问题，改善图像对比度。
[0011]步骤3：风速传感器检测风速等级；
[0012]所述风速传感器型号为西门子风速传感器QVM62.1，其具有体积小，安装简捷，测量精度高，量程范围宽，稳定性好，抗干扰能力强等特点，在国家电网中具有很好的应用；
[0013]步骤4：判断所述风速等级，若所述风速等级小于6级，则进行步骤5；若所述风速等级大于6级，则执行步骤6；
[0014]在风速小于6级时，此时，对输电线路通道造成异物入侵风险的主要因素为线路通道不规范施工现象；而此种异物入侵处于相对静态环境，对图像识别系统的考验较小，此时通过图形相似度比较即可判断出是否存在异物入侵情况，运行相似度比较程序对硬件要求较低，因此，利用摄像机的处理器即可运行相似度比较程序，避免了将视频数据上传到服务器的数据传输步骤，节约了能源；而在风速大于6级时，此时输电线路和周围环境尤其是周围树木出于动态过程中，此时异物入侵处于动态环境中，图形相似度比较得到的结果误差较大，因此，智能通过图像识别模型判断是否存在异物入侵，而图像识别模型通过需要在大型处理器中运行，因此，在动态环境中需要将视频数据上传到服务器进行异物入侵判断；
[0015]步骤5：利用摄像机的处理器将经过预处理操作的视频图像转换成视频帧图片，并将当前时刻的视频帧图片与前10s时刻视频帧图片进行相似度计算；判断异物入侵情况；
[0016]具体地，本申请通过感知哈希算法进行相似度计算，感知哈希算法会为每张图片生成一个“指纹”字符串，然后比较指纹来判断两种图片的相似度；
[0017]更进一步地，所述相似度判断的步骤为：
[0018](1)缩小所述视频帧图片的尺寸。将要比较的图片缩小至10*10的尺寸，缩放是因为原图的分辨率一般都非常高，像素点太多，会增加模型运算时的能耗，因此，需要把视频帧图片缩放到非常小；
[0019](2)将所述视频帧图片灰度处理。缩放后的视频帧图片，细节己经被隐藏，但是还不够，因为它是彩色的，如果直接使用RGB值对比颜色强度差异，计算仍旧复杂，因此将原图转化为灰度图像，这样就将三维空间的比较降维到了一维进行比较；
[0020](3)进行离散余弦变换，所述离散余弦变换会将所述视频帧图片分解，得到32x 32的变换系数矩阵，所述离散余弦变换的原理如下:
[0021][0022][0023]式中，f(i，j)为原始视频帧图片，F(u，v)为离散余弦变换后的成果，N为所述视频帧图片的像素点，c(u)和c(v)为补偿系数；
[0024](4)计算得到所述变换系数矩阵的均值；
[0025](5)计算哈希值。将所述变换系数矩阵中的元素进行哈希运算，组合成一个64位的二进制数，矩阵中的元素值大于或等于所述步骤4计算的均值为“1”，小于则为“0”，计算得到的数就是该视频帧图片的指纹；
[0026](6)通过所述步骤5中的指纹进行视频帧图片的相似度比较。
[0027]在将预处理的图像转换成视频帧图片时，为方便后续的视频帧图片的相似度计算，按照一秒一帧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统输电线路在线监测方法，包括以下步骤：步骤1：通过在线监测系统的摄像机采集监测现场视频；步骤2：所述摄像机对采集的视频图像进行预处理操作；步骤3：风速传感器检测风速等级；步骤4：判断所述风速等级，若所述风速等级小于6级，则进行步骤5；若所述风速等级大于6级，则执行步骤6；步骤5：利用摄像机的处理器将经过预处理操作的视频图像转换成视频帧图片，并将当前时刻的视频帧图片与前10s时刻视频帧图片进行相似度计算；判断异物入侵情况；步骤6：将所述经过预处理操作的视频图像上传到服务器，运行图像识别模型，判断异物入侵情况。2.根据权利要求1所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述摄像机为高像素监控抓拍一体摄像机，选用太阳能电池板发电，还配备锂电池作为备用电池。3.根据权利要求1所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述预处理操作包括颜色转换、图像增强、图像滤波；所述颜色转换主要完成视频由彩色图像向灰度图像的转换；所述图像增强是对转换后的图像进行图像增强，调整图像对比度，突出目标细节特征，所述图像滤波则是通过滤波，消除噪声干扰，提高特征提取的准确率。4.根据权利要求1所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述风速传感器型号为西门子风速传感器QVM62.1。5.根据权利要求1所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述步骤4中：在风速小于6级时，将此时环境定义为相对静态环境，风速大于6级时，将此时环境定义为相对动态环境；根据风速不同，选择不同的方法对异物入侵进行判断。6.根据权利要求5所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述步骤5具体为：在处于相对静态环境时，利用所述摄像机的处理器通过图片相似度比较判断是否存在异物入侵情况，当处于动态环境时，将经过预处理的视频数据上传到服务器进行异物入侵判断。7.根据权利要求6所述的电力系统输电线路在线监测方法，其特征在于，所述相似度比较判断的步骤为：(1)缩小所述视频帧图片的尺寸，将要比较的图片缩小至10*10的尺寸；(2)将所述视频帧图片灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新斌，苏洋，肖宁红，李涛，吴昊天，段亚男，黄知伟，皮俊，吴兆刚，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司荆州供电公司，
类型：发明
国别省市：