CN110536111A - 一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，包括监控中心综合管理平台、监测装置和供电装置，所述监测装置包括图像监测单元、智能微气象监测单元、拉力监测单元和无线通讯单元，所述供电装置包括充放电保护单元、太阳能供电单元和电池供电单元，该基于基于图像分析的新型覆冰监测技术设计合理，能够有效的提高全息感知能力、泛在连接能力和平台资源利用率。

Description

一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术

技术领域

本发明属于覆冰监测技术领域，特别涉及一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术。

背景技术

随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量(稳定性、不间断性及伴随服务)要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。

2008年1-2月全国受大范围强降雪天气的侵袭，冰雪灾害给电力系统造成严重影响，湖北、湖南、江西、浙江、安徽、贵州、重庆、四川、云南、广西、广东等地区都发生了输电线路覆冰断线倒塔事故。据国家电网公司统计，220千伏及以上输电线路杆塔损毁1505基，10千伏-110千伏输电线路杆塔损毁14.1万多基，低压电杆倒塌51.7万多根，损毁线路15.3万千米。线路停运7917条，变电站停运707座，因此，输电线路的覆冰监测具有重要意义，但是，现在的覆冰监测系统和技术全息感知能力和泛在连接能力较差，为此，本发明提出一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，该基于基于图像分析的新型覆冰监测技术设计合理，能够有效的提高全息感知能力、泛在连接能力和平台资源利用率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，包括监控中心综合管理平台、监测装置和供电装置；

所述监测装置包括图像监测单元、智能微气象监测单元、拉力监测单元和无线通讯单元，所述图像监测单元主要采用视频处理、图像优化和云计算图像识别算法，搭载高性能ARM内核处理器和高清全彩夜视摄像头，实现全天候彩色摄像能力，应用于电力输电线路及重要区域进行图片拍摄，可完成对输电通道及外破等隐患进行全天候24小时监控，能够拓展夜间防护手段，提高运维准确度及安全性，采用定制微光级传感器，采用覆冰监测CCD深度调教专利技术，最终实现了在极微弱光线环境下实现彩色夜视效果，针对输电线路及通道监测，同时强大的成像效果还能清晰捕捉输电设备及线路覆冰情况及其他隐患，7*24小时全天候大数据采集，针对大雾和霾尘的能见度低极低气候，通过透雾镜头与自研算法联合处理，即使在大雾、灰尘、烟雾，小雨等恶劣环境中，智能覆冰检测仪能在白天及夜间获得极为精细准确成像，真实反映情况，使用创新材料，将主机及镜头进行高活性纳米镀层，涂层有优异的憎水性，在主机表面形成30μm以下的干涂膜，即可防冰雪附着，同时具有抗腐蚀、耐磨损、防老化、防冰雪不粘覆结构，如有遇更为极端暴雪极寒气候，主机传感芯片会自行感知，对镜头部分进行加热融冰，保障数据采集完整性，通过创新材料镀层和主动感知融冰，防御主被结合，全方位抵御极端天气对设备造成的影响，保障极端气候下设备正常运行，数据正常采集，线路正常运维，所述智能微气象监测单元采用气象传感器，气象传感器集成风速、风向、温度、湿度和大气压力共五种参数的测量，具有结构紧凑、没有任何移动部件和坚固耐用的特点，而且不需维护和现场校准，所述拉力监测单元采用电阻应变片组成惠斯顿电桥，通过检测弹性体应变测量出传感器所受的应力，其结构紧凑，测量精度高，抗偏能力强，将柱式拉力传感器做成球头挂环的形式，取代球头挂环，安装在绝缘子串与横梁之间，测量导线的综合载荷力，所述无线通讯单元采用目前先进的4G无线公网数据传输技术解决视频数据传输和报警信号传输；

所述供电装置包括充放电保护单元、太阳能供电单元和电池供电单元，所述充放电保护单元的功能是将太阳能供电单元供给的电压转换成稳定直流电压，给监测装置供电，并给电池供电单元充电，完成电能的存储，在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时，由电池供电单元继续给监测装置供电；

所述监控中心综合管理平台用于收集输电线路历史监测数据和输电线路实时监测数据，计算出覆冰造成威胁程度及输电通道实时监控，向用户发出冰灾提前预警信息和冰灾实时报警信息，提供灾情地理位置定位功能，当报警发生时，平台向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本，当处于离线状态时，平台支持信息记忆能力，当平台通信恢复时，将及时通知用户，可向用户推送微信报价及网页报警，以确保预警的及时性，提供实时监测在线设备的工作状态的信息，以防设备在故障状态下，平台向用户发送错误报警，根据预警情况，用户采纳预警情况(报警真实性)，平台采用AI人工智能，能够进行智能学习，自动屏蔽误报警，以提高平台实时报警和预报警的准确性，平台具备行业定制化深度学习能力，随数据量越大，AI人工智能会不断成长进化，识别精度及效率也会越来越高，精准的图像对比算法能够及时准确的分析出通道可视化险情，能够准确的反应通道内的异常变动,考虑到环境的复杂性和可能出现平台使用人员误操作等删除了数据，为了避免该情况的发生，平台自带数据自动恢复功能,平台将根据各线路覆冰情况进行归纳，并自动生成统计图，便于用户理解,平台支持在线自动升级，以增强平台的综合能力。

作为本发明的一种优选方式，所述4G无线公网数据传输技术包括TD-SCDMA、W-CDMA和CDMA2000。

作为本发明的一种优选方式，所述气象传感器的规格为：直径170mm，高度250mm，金属外壳，重量约2.5KG。

作为本发明的一种优选方式，所述拉力传感器的最大量程为600kN。

本发明的有益效果：本发明的一中基于基于图像分析的新型覆冰监测技术包括监控中心综合管理平台、监测装置、供电装置、图像监测单元、智能微气象监测单元、拉力监测单元、无线通讯单元、充放电保护单元、太阳能供电单元和电池供电单元。

1、此基于基于图像分析的新型覆冰监测技术采用图像实时监视、小型气象站及检测导线拉力的综合方法来实时监测架空输电线路覆冰情况，能够对线路覆冰形成的气象条件、覆冰形成过程和覆冰的严重程度进行全过程的实时监控，并且基于公网无线TD-SCDMA、W-CDMA和CDMA2000的数据通道为传输手段，从而实现对高压输电线路覆冰情况进行在线实时监测同时具备强大的监控中心，既能支持告警实时抓拍图片、传输实时视频，也能监测线路微气象、拉力的数据。同时通过自身太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监控的效果，能够满足当前的高压输电线路覆冰监测实际需求，将使高压输电线路、塔基的安全防护系统建设成为安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化的综合型、高水平的安全防范系统，能够为提高电力行业高压输电线路的现代化管理水平提供有力的保障。

2、此基于基于图像分析的新型覆冰监测技术通过监测装置采集图像视频、微气象和导线拉力等线路数据，然后把数据进行数字化压缩编码，最后利用无线通讯单元将现场数据发送到数据监控中心综合管理平台，将海量监测装置的各种类数据进行融汇汇通，统一数据统一管理，实现数据应用服务化，能够有效的提高全息感知能力，实现终端数据汇集、传输和转换，利用于各环节，状态全感知，业务全穿透，提高泛在连接能力，实现内部设备，用户和数据的及时连接，实现各区域运维数据，运维公司的全实时泛在连接。

3、此基于基于图像分析的新型覆冰监测技术能够提高平台资源利用率，物联网技术物物相息，实现终端及数据统一物联管理，提升平台软硬件利用率，灵活调度，快速响应，并且具有灾情地理位置定位功能，当报警发生时，系统向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本。

附图说明

图1为一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术的功能模块图；

图中：1-监控中心综合管理平台、2-监测装置、3-供电装置、4-图像监测单元、5-智能微气象监测单元、6-拉力监测单元、7-电池供电单元、8-无线通讯单元、9-充放电保护单元、10-太阳能供电单元。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，包括监控中心综合管理平台1、监测装置2和供电装置3；

所述监测装置2包括图像监测单元4、智能微气象监测单元5、拉力监测单元6和无线通讯单元8，所述图像监测单元4主要采用视频处理、图像优化和云计算图像识别算法，搭载高性能ARM内核处理器和高清全彩夜视摄像头，实现全天候彩色摄像能力，应用于电力输电线路及重要区域进行图片拍摄，可完成对输电通道及外破等隐患进行全天候24小时监控，能够拓展夜间防护手段，提高运维准确度及安全性，采用定制微光级传感器，采用覆冰监测CCD深度调教专利技术，最终实现了在极微弱光线环境下实现彩色夜视效果，针对输电线路及通道监测，同时强大的成像效果还能清晰捕捉输电设备及线路覆冰情况及其他隐患，7*24小时全天候大数据采集，针对大雾和霾尘的能见度低极低气候，通过透雾镜头与自研算法联合处理，即使在大雾、灰尘、烟雾，小雨等恶劣环境中，智能覆冰检测仪能在白天及夜间获得极为精细准确成像，真实反映情况，使用创新材料，将主机及镜头进行高活性纳米镀层，涂层有优异的憎水性，在主机表面形成30μm以下的干涂膜，即可防冰雪附着，同时具有抗腐蚀、耐磨损、防老化、防冰雪不粘覆结构，如有遇更为极端暴雪极寒气候，主机传感芯片会自行感知，对镜头部分进行加热融冰，保障数据采集完整性，通过创新材料镀层和主动感知融冰，防御主被结合，全方位抵御极端天气对设备造成的影响，保障极端气候下设备正常运行，数据正常采集，线路正常运维，所述智能微气象监测单元5采用气象传感器，气象传感器集成风速、风向、温度、湿度和大气压力共五种参数的测量，具有结构紧凑、没有任何移动部件和坚固耐用的特点，而且不需维护和现场校准，所述拉力监测单元6采用电阻应变片组成惠斯顿电桥，通过检测弹性体应变测量出传感器所受的应力，其结构紧凑，测量精度高，抗偏能力强，将柱式拉力传感器做成球头挂环的形式，取代球头挂环，安装在绝缘子串与横梁之间，测量导线的综合载荷力，所述无线通讯单元8采用目前先进的4G无线公网数据传输技术解决视频数据传输和报警信号传输；

所述供电装置3包括充放电保护单元9、太阳能供电单元10和电池供电单元7，所述充放电保护单元9的功能是将太阳能供电单元10供给的电压转换成稳定直流电压，给监测装置2供电，并给电池供电单元7充电，完成电能的存储，在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时，由电池供电单元7继续给监测装置2供电；

所述监控中心综合管理平台1用于收集输电线路历史监测数据和输电线路实时监测数据，计算出覆冰造成威胁程度及输电通道实时监控，向用户发出冰灾提前预警信息和冰灾实时报警信息，提供灾情地理位置定位功能，当报警发生时，平台向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本，当处于离线状态时，平台支持信息记忆能力，当平台通信恢复时，将及时通知用户，可向用户推送微信报价及网页报警，以确保预警的及时性，提供实时监测在线设备的工作状态的信息，以防设备在故障状态下，平台向用户发送错误报警，根据预警情况，用户采纳预警情况报警真实性，平台采用AI人工智能，能够进行智能学习，自动屏蔽误报警，以提高平台实时报警和预报警的准确性，平台具备行业定制化深度学习能力，随数据量越大，AI人工智能会不断成长进化，识别精度及效率也会越来越高，精准的图像对比算法能够及时准确的分析出通道可视化险情，能够准确的反应通道内的异常变动,考虑到环境的复杂性和可能出现平台使用人员误操作等删除了数据，为了避免该情况的发生，平台自带数据自动恢复功能,平台将根据各线路覆冰情况进行归纳，并自动生成统计图，便于用户理解,平台支持在线自动升级，以增强平台的综合能力。

作为本发明的一种优选方式，所述4G无线公网数据传输技术包括TD-SCDMA、W-CDMA和CDMA2000。

作为本发明的一种优选方式，所述气象传感器的规格为：直径170mm，高度250mm，金属外壳，重量约2.5KG。

作为本发明的一种优选方式，所述拉力传感器的最大量程为600kN。

工作原理：监测装置2的图像监测单元4、智能微气象监测单元5和拉力监测单元6分别采集图像视频、微气象和导线拉力线路数据，然后把数据进行数字化压缩编码，最后利用无线通讯单元8将现场数据发送到数据监控中心综合管理平台1，将海量监测装置的各种类数据进行融汇汇通，统一数据统一管理，实现数据应用服务化，能够有效的提高全息感知能力，实现终端数据汇集、传输和转换，利用于各环节，状态全感知，业务全穿透，提高泛在连接能力，实现内部设备，用户和数据的及时连接，实现各区域运维数据，运维公司的全实时泛在连接，监控中心综合管理平台1用于收集输电线路历史监测数据和输电线路实时监测数据，计算出覆冰造成威胁程度及输电通道实时监控，向用户发出冰灾提前预警信息和冰灾实时报警信息，提供灾情地理位置定位功能，当报警发生时，平台向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本，当处于离线状态时，平台支持信息记忆能力，当平台通信恢复时，将及时通知用户，可向用户推送微信报价及网页报警，以确保预警的及时性，提供实时监测在线设备的工作状态的信息，以防设备在故障状态下，平台向用户发送错误报警，根据预警情况，用户采纳预警情况报警真实性，平台采用AI人工智能，能够进行智能学习，自动屏蔽误报警，以提高平台实时报警和预报警的准确性，平台具备行业定制化深度学习能力，随数据量越大，AI人工智能会不断成长进化，识别精度及效率也会越来越高，精准的图像对比算法能够及时准确的分析出通道可视化险情，能够准确的反应通道内的异常变动,考虑到环境的复杂性和可能出现平台使用人员误操作等删除了数据，为了避免该情况的发生，平台自带数据自动恢复功能,平台将根据各线路覆冰情况进行归纳，并自动生成统计图，便于用户理解,平台支持在线自动升级，以增强平台的综合能力，此基于基于图像分析的新型覆冰监测技术采用图像实时监视、小型气象站及检测导线拉力的综合方法来实时监测架空输电线路覆冰情况，能够对线路覆冰形成的气象条件、覆冰形成过程和覆冰的严重程度进行全过程的实时监控，并且基于公网无线TD-SCDMA、W-CDMA和CDMA2000的数据通道为传输手段，从而实现对高压输电线路覆冰情况进行在线实时监测同时具备强大的监控中心，既能支持告警实时抓拍图片、传输实时视频，也能监测线路微气象、拉力的数据。同时通过自身太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监控的效果，能够满足当前的高压输电线路覆冰监测实际需求，将使高压输电线路、塔基的安全防护系统建设成为安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化的综合型、高水平的安全防范系统，能够为提高电力行业高压输电线路的现代化管理水平提供有力的保障，此基于基于图像分析的新型覆冰监测技术能够提高平台资源利用率，物联网技术物物相息，实现终端及数据统一物联管理，提升平台软硬件利用率，灵活调度，快速响应，并且具有灾情地理位置定位功能，当报警发生时，系统向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，其特征在于，包括监控中心综合管理平台(1)、监测装置(2)和供电装置(3)；

所述监测装置(2)包括图像监测单元(4)、智能微气象监测单元(5)、拉力监测单元(6)和无线通讯单元(8)，所述图像监测单元(4)主要采用视频处理、图像优化和云计算图像识别算法，搭载高性能ARM内核处理器和高清全彩夜视摄像头，实现全天候彩色摄像能力，应用于电力输电线路及重要区域进行图片拍摄，可完成对输电通道及外破等隐患进行全天候24小时监控，能够拓展夜间防护手段，提高运维准确度及安全性，采用定制微光级传感器，采用覆冰监测CCD深度调教专利技术，最终实现了在极微弱光线环境下实现彩色夜视效果，针对输电线路及通道监测，同时强大的成像效果还能清晰捕捉输电设备及线路覆冰情况及其他隐患，7*24小时全天候大数据采集，针对大雾和霾尘的能见度低极低气候，通过透雾镜头与自研算法联合处理，即使在大雾、灰尘、烟雾，小雨等恶劣环境中，智能覆冰检测仪能在白天及夜间获得极为精细准确成像，真实反映情况，使用创新材料，将主机及镜头进行高活性纳米镀层，涂层有优异的憎水性，在主机表面形成30μm以下的干涂膜，即可防冰雪附着，同时具有抗腐蚀、耐磨损、防老化、防冰雪不粘覆结构，如有遇更为极端暴雪极寒气候，主机传感芯片会自行感知，对镜头部分进行加热融冰，保障数据采集完整性，通过创新材料镀层和主动感知融冰，防御主被结合，全方位抵御极端天气对设备造成的影响，保障极端气候下设备正常运行，数据正常采集，线路正常运维，所述智能微气象监测单元(5)采用气象传感器，气象传感器集成风速、风向、温度、湿度和大气压力共五种参数的测量，具有结构紧凑、没有任何移动部件和坚固耐用的特点，而且不需维护和现场校准，所述拉力监测单元(6)采用电阻应变片组成惠斯顿电桥，通过检测弹性体应变测量出传感器所受的应力，其结构紧凑，测量精度高，抗偏能力强，将柱式拉力传感器做成球头挂环的形式，取代球头挂环，安装在绝缘子串与横梁之间，测量导线的综合载荷力，所述无线通讯单元(8)采用目前先进的4G无线公网数据传输技术解决视频数据传输和报警信号传输；

所述供电装置(3)包括充放电保护单元(9)、太阳能供电单元(10)和电池供电单元(7)，所述充放电保护单元(9)的功能是将太阳能供电单元(10)供给的电压转换成稳定直流电压，给监测装置(2)供电，并给电池供电单元(7)充电，完成电能的存储，在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时，由电池供电单元(7)继续给监测装置(2)供电；

所述监控中心综合管理平台(1)用于收集输电线路历史监测数据和输电线路实时监测数据，计算出覆冰造成威胁程度及输电通道实时监控，向用户发出冰灾提前预警信息和冰灾实时报警信息，提供灾情地理位置定位功能，当报警发生时，平台向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本，当处于离线状态时，平台支持信息记忆能力，当平台通信恢复时，将及时通知用户，可向用户推送微信报价及网页报警，以确保预警的及时性，提供实时监测在线设备的工作状态的信息，以防设备在故障状态下，平台向用户发送错误报警，根据预警情况，用户采纳预警情况(报警真实性)，平台采用AI人工智能，能够进行智能学习，自动屏蔽误报警，以提高平台实时报警和预报警的准确性，平台具备行业定制化深度学习能力，随数据量越大，AI人工智能会不断成长进化，识别精度及效率也会越来越高，精准的图像对比算法能够及时准确的分析出通道可视化险情，能够准确的反应通道内的异常变动,考虑到环境的复杂性和可能出现平台使用人员误操作等删除了数据，为了避免该情况的发生，平台自带数据自动恢复功能,平台将根据各线路覆冰情况进行归纳，并自动生成统计图，便于用户理解,平台支持在线自动升级，以增强平台的综合能力。

2.根据权利要求1所述的一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，其特征在于：所述4G无线公网数据传输技术包括TD-SCDMA、W-CDMA和CDMA2000。

3.根据权利要求1所述的一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，其特征在于：所述气象传感器的规格为：直径170mm，高度250mm，金属外壳，重量约2.5KG。

4.根据权利要求1所述的一种基于基于图像分析的新型覆冰监测技术，其特征在于：所述拉力传感器的最大量程为600kN。