一种电力线安全距离动态监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电力线安全距离动态监测方法及装置，该方法包括以下步骤：获取电力线激光点云图像中的电力线特征以及坐标；获取作业人员的三维坐标；基于电力线特征以及坐标和作业人的位置信息，自动发出报警信息。本发明专利技术采用了基于非接触远距离高精度的激光雷达测量方法，利用网格特征提取技术与三维红外成像技术有效获取了作业人员与输电线路的实时距离，并开发了一套实时采集、处理和可视化软件平台。该平台根据获取的人员位置信息判断分析人员位置是否在相应工作安全区域内，有效保障了工作人员人身安全，设备安全，降低了人员实地巡检风险发生的概率。实地巡检风险发生的概率。实地巡检风险发生的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种电力线安全距离动态监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及输电线路运行状态评估
，特别是一种电力线安全距离动态监测方法及装置。

技术介绍

[0002]为保障各类电力设备的正常运行、满足传输电能时的安全与稳定，需要对电力线路进行实时有效的监测和维护，在电力设施不足的情况下甚至需要带电作业。
[0003]现阶段，我国常采用作业人员实地巡检和低空巡检两种巡检方式，这些方式都存在一定的问题或缺陷。实地勘察时，配电线路结构复杂，作业项目难度较高，容易引起作业人员因安全距离不足或触碰带电体等问题导致发生触电事故；而低空巡检方法则主要采用直升机进行肉眼巡查或手持仪器进行数据采集，劳动强度大，工作效率低，难以适应现代化电力网络建设与维护的发展。
[0004]因此，我们迫切需要一种高精度的电力线安全距离动态监测方法，实现作业现场的实时监控，为作业人员的安全防护提供保障。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供了一种电力线安全距离动态监测方法及装置，在检修人员处于安全距离不足或易触碰带电体区域时立即启动告警功能，实现了作业安全监测以及可视化监控，为作业人员的安全防护提供保障。
[0006]本专利技术公开了一种电力线安全距离动态监测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：获取电力线激光点云图像中的电力线特征以及坐标；
[0008]步骤2：获取作业人员的三维坐标；
[0009]步骤3：基于电力线特征以及坐标和作业人的位置信息，自动发出报警信息。
[0010]进一步地，所述步骤1包括：
[0011]步骤11：通过熵权法对电力线激光点云图像进行初步去噪，得到第一去噪电力线激光点云图像；
[0012]步骤12：通过网格法对所述第一去噪电力线激光点云图像进行去噪，得到第二去噪电力线激光点云图像；
[0013]步骤13：采用内外切圆法，增强所述第二去噪电力线激光点云图像中的电力线的特征。
[0014]进一步地，所述步骤11包括：
[0015]设置阈值区间优化评估，其计算公式为：
[0016][0017]式中，i＝1，2
…
，m，j＝1，2
…
，n，e
ij
表示第i个特征对三维点云中第j个点的评价值；利用ω
i
表示第i个特征的熵权，0≤ω
i
≤1，∑ω
i
＝1；
[0018]综合特征评价矩阵的计算公式为：
[0019][0020]式中，ω
HGS
为三维点云图像中垂直地面方向上最低点的高度特征，ω
VRR
为垂直范围与输电线路长度之比，ω
HA
为各激光点的水平角，ω
SV
为各激光点的均匀性，ω
LI
为各激光点的线性度，ω
CC
为线路曲率变化的程度。
[0021]进一步地，所述步骤12包括：
[0022]使用网格法并处理该网格的阈值矩阵，除去所述第一去噪电力线激光点云图像在XOY投影上的干扰。
[0023]进一步地，设定网格时，先将网格的大小设置为点云间距的2至3倍大小，以滤除聚集干扰；此时，将该网格图视为一个由m
×
n元素点组成的矩阵H
m
×
n
，表示为：
[0024][0025]其中，h
ij
为任意微网格。
[0026]进一步地，若所述网格图中存在有色像素点且占比大于50％，记为1；若不存在有色像素点或有色像素点数目小于50％，记为0；
[0027]对于任意微网格，其周围八个微网格任意两个或以上元素为1，则认为其为干扰点；若任意微网格h
ij
的周围网格矩阵中一旦出现两个以上元素为1，即不包括h
ij
，则该矩阵中的点h
i
被视为干扰点：
[0028][0029]进一步地，所述步骤13包括：
[0030]步骤31：确定线性方程AX+BY+C＝0，计算电力线单元内各点在XY平面上的重心p，取该重心p为内接圆和外接圆的公共圆心；其中，A是坐标X的系数，B是坐标Y的系数，C是常数项；
[0031]步骤32：计算所有点与每个元素的重心p之间的距离，将外接圆半径R设置为两根电力线之间距离的一半至一倍距离，即d/2<R<d；
[0032]步骤33：基于重心p以及通过设置缓冲区，得到有效点云和干扰点云。
[0033]进一步地，所述步骤33包括：
[0034]设置步骤32中待确定的直线两侧的缓冲区，如果点到直线的距离不大于缓冲区宽
度的一半，则该点被认为是内切圆边缘点的候选；如果缓冲区中没有点，则增加缓冲区宽度，直到一个点位于线两侧缓冲区宽度的一半处；
[0035]计算候选边缘点到重心p的距离，将最大距离设置为内接圆的半径，即对任意属于电力线上的点(x
p
,y
p
)，内外切圆具有如下表达式：
[0036]Ax+By+C
i
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0037](x
‑
x
p
)2+(y
‑
y
p
)2＝r2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0038][0039]所述内外切圆的圆心在线性方程AX+BY+C＝0上移动，视为小圆内的点为有效点云，内圆至外圆的点为干扰点云；其中，C
i
表示同一点云图像上各输电线路对应的特征常数项，r表示内切圆的半径，R表示外切圆的半径，i为正整数。
[0040]进一步地，所述步骤3包括：
[0041]进行激光点云坐标系与红外成像坐标系的融合，设作业人员与电力线的临界距离为d
sup
，则任意时刻，当如下表达式成立时系统发出警报：
[0042][0043]式中，x
d
,y
d
,z
d
表示来自于点云坐标系中电力线的空间坐标，x
h
,y
h
,z
h
表示来自于红外三维成像坐标系中作业人员的空间坐标。
[0044]本专利技术还公开了一种电力线安全距离动态监测装置，包括：
[0045]第一获取模块，用于获取电力线激光点云图像中的电力线特征以及坐标；
[0046]第二获取模块，用于获取作业人员的三维坐标；
[0047]报警模块，用于基于电力线特征以及坐标和作业人的位置信息，自动发出报警信息。
[0048]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术设计并实现了一套基于多激光雷达的高精度动态距离监测系统，在检修人员处于安全距离不足或易触碰带电体区域时立即启动告警功能，实现了作业安全监测以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力线安全距离动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取电力线激光点云图像中的电力线特征以及坐标；步骤2：获取作业人员的三维坐标；步骤3：基于电力线特征以及坐标和作业人的位置信息，自动发出报警信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11：通过熵权法对电力线激光点云图像进行初步去噪，得到第一去噪电力线激光点云图像；步骤12：通过网格法对所述第一去噪电力线激光点云图像进行去噪，得到第二去噪电力线激光点云图像；步骤13：采用内外切圆法，增强所述第二去噪电力线激光点云图像中的电力线的特征。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤11包括：设置阈值区间优化评估，其计算公式为：式中，i＝1，2
…
，m，j＝1，2
…
，n，e
ij
表示第i个特征对三维点云中第j个点的评价值；利用ω
i
表示第i个特征的熵权，0≤ω
i
≤1，∑ω
i
＝1；综合特征评价矩阵的计算公式为：式中，ω
HGS
为三维点云图像中垂直地面方向上最低点的高度特征，ω
VRR
为垂直范围与输电线路长度之比，ω
HA
为各激光点的水平角，ω
SV
为各激光点的均匀性，ω
LI
为各激光点的线性度，ω
CC
为线路曲率变化的程度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤12包括：使用网格法并处理该网格的阈值矩阵，除去所述第一去噪电力线激光点云图像在XOY投影上的干扰。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，设定网格时，先将网格的大小设置为点云间距的2至3倍大小，以滤除聚集干扰；此时，将该网格图视为一个由m
×
n元素点组成的矩阵H
m
×
n
，表示为：其中，h
ij
为任意微网格。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述网格图中存在有色像素点且占比大于50％，记为1；若不存在有色像素点或有色像素点数目小于50％，记为0；对于任意微网格，其周围八个微网格任意两个或以上元素为1，则认为其为干扰点；若任意微网格h
ij
的周围网格矩阵中一旦出现两个以上元素为1，即不包括h
ij
，则该矩阵中的点h
i

【专利技术属性】
技术研发人员：李永福，龙英凯，刘佳，王谦，杨财伟，杜茗茗，王有元，佘倩豪，李思全，邓群，罗骁枭，李勇，洪欣媛，陈伟根，杜林，李剑，张海兵，黄昊，籍勇亮，宫林，叶艺楠，
申请(专利权)人：重庆大学国网重庆市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：