CN110766749A - 一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，涉及高压输电线路巡视领域，所述系统包括：第一图像采集单元、识别单元、处理单元、计算单元、转换单元、判断单元、通信单元和监控终端，本系统实现了基于对输电线路两侧树木的图像识别，获得树木距离输电线路的距离，进而判断其是否影响到输电线路，当判断需要清理时，利用自动清理设备进行自动清理。

Description

一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统
技术领域
本发明涉及高压输电线路巡视领域，具体地，涉及一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统。
背景技术
输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。
架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。19世纪80年代首先成功地实现了直流输电。但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制。19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替。交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代。
高压输电线路需要定期巡视，以保障输电线路的安全，在现有技术中，输电线路两侧通常具有树木，当树木的树枝生长延伸到输电线路后，会导致输电线路存在安全隐患，因此，需要人工定期巡视输电线路两侧树木的生长情况，对靠近输电线路的树枝进行清理，传统的人工巡视和人工清理需要耗费大量人力，效率较差，且人工判断容易出现漏判的情况，导致停电断电的事故发生。
发明内容
本发明提供了一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，目的是为了解决现有技术中传统的人工巡视和人工清理需要耗费大量人力，效率较差，且人工判断容易出现漏判技术问题，本系统能够快速高效的判断出输电线路两侧树木的生长情况，并自动对靠近输电线路的树枝进行清理，效率较高且判断准确的。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，所述系统包括：
第一图像采集单元，用于采集高压输电线路两侧图像信息；
识别单元，用于对第一图像采集单元采集的图像中的树木及输电线路进行识别，获得树木及树木及输电线路的图像；
处理单元，用于获得树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘；
计算单元，用于将树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘在同一坐标系中进行表示，计算出在该坐标系下树木图像的边缘距离输电线路图像的边缘的第一最近距离值；
转换单元，用于基于坐标系距离与树木与输电线路实际距离之间的转换关系，计算出树木距离输电线路的最小实际距离；
判断单元，用于将树木距离输电线路的最小实际距离与预设安全距离进行比较，当树木距离输电线路的最小实际距离小于或预设危险距离时，则判断为危险状态；当树木距离输电线路的最小实际距离大于预设危险距离时，则判断为安全状态；
通信单元，用于将判断单元的判断结果发送到监控终端；
监控终端，用于在判断结果为危险状态时，将自动清理设备发送清理指令，自动清理设备对输电线路两侧的树木进行清理。
其中，本发明的原理为：首先利用第一图像采集单元采集高压输电线路两侧图像信息；然后利用识别单元对第一图像采集单元采集的图像中的树木及输电线路进行识别，获得树木及树木及输电线路的图像；然后利用处理单元获得树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘；然后利用计算单元将树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘在同一坐标系中进行表示，计算出在该坐标系下树木图像的边缘距离输电线路图像的边缘的第一最近距离值；然后利用转换单元基于坐标系距离与树木与输电线路实际距离之间的转换关系，计算出树木距离输电线路的最小实际距离；然后利用判断单元将树木距离输电线路的最小实际距离与预设安全距离进行比较，当树木距离输电线路的最小实际距离小于或预设危险距离时，则判断为危险状态；当树木距离输电线路的最小实际距离大于预设危险距离时，则判断为安全状态；然后利用通信单元将判断单元的判断结果发送到监控终端；然后利用监控终端在判断结果为危险状态时，将自动清理设备发送清理指令，自动清理设备对输电线路两侧的树木进行清理。
即本系统实现了基于对输电线路两侧树木的图像识别，获得树木距离输电线路的距离，进而判断其是否影响到输电线路，当判断需要清理时，利用自动清理设备进行自动清理。
优选的，所述系统还包括地理位置采集单元，用于在第一图像采集单元采集图像时，获得此时第一图像采集单元的实时地理位置信息，并将采集到的实时地理位置信息发送到监控终端，监控终端基于实时地理位置信息，控制自动清理设备移动至该实时地理位置。
优选的，所述自动清理设包括：
可移动载体、升降单元、控制器、处理器、第二图像采集单元、切割单元、防护单元和收集单元；其中，升降单元、控制器、处理器和第二图像采集单元均安装在可移动载体上，切割单元、防护单元和收集单元均安装在升降单元顶部，控制器用于控制可移动载体的移动，以及控制升降单元的升降，以及控制第二图像采集单元的图像采集操作，以及控制切割单元的切割操作，以及控制防护单元和存放单元的开启和关闭操作；
第二图像采集单元用于对待切割树木进行图像采集，处理器基于第二图像采集单元采集的图像计算出树木的高度以及树枝距离输电线路的最短距离，基于树木的高度计算出升降单元的升降距离以及切割单元的切割位置，在切割单元切割前，防护单元开启对输电线路进行保护，切割时，收集单元位于切割单元的正下方，对切割掉落的树枝进行收集，切割完成后，防护单元关闭，升降单元收回。
其中，利用自动清理设备可以自动清理树枝，且能够利用防护单元在清理时对输电线路进行防护，利用控制器和处理器能够实现准确的切割和控制，利用收集单元能够对切割的树枝进行收集。
优选的，防护单元为防护网。
优选的，所述识别单元还用于对输电线路两侧的物体进行识别，若识别出具有障碍物，则判断单元直接判断为紧急状态，并将采集的障碍物图像传输至后台监控系统，后台监控系统的显示器对障碍物进行显示，监控人员可以获得障碍物的类型和位置，进而获得相应的解决方案。
优选的，所述识别单元还用于对输电线路两侧的树木的类型进行识别，当树木的类别为保护树木时，则将该类型树木区域设为保护区域，停止该保护区域内树木的清理。传统的清理，是直接将靠近输电线路的树枝进行清理，这样会损坏一些保护树木，不利用环境，本系统能够对这些保护树木进行保护，同时让其不影响输电线路的正常使用。
优选的，所述系统还包括调整单元，用于将保护区域树枝的生产方向调整为远离输电线路的方向，其中在实际过程中调整单元可以为树枝生长方向校正器，用于对树枝的生长方向进行调整或校正。
优选的，所述识别单元采用深度学习对树木的类型进行识别，具体包括：
建立深度学习模型，采集保护树木的图片，基于采集的保护树木图片，建立训练数据集和测试数据集，基于训练数据集和测试数据集，对模型进行训练和测试，利用测试后的模型对待识别树木的类型进行识别。
优选的，所述系统还包括粉碎单元，用于对收集单元收集的树枝进行粉碎。
优选的，所述系统还包括施肥单元，用于将粉碎后的树枝粉末中加入发酵物，并将加入发酵物后的树枝粉末均匀铺洒在树木根部的土地上方。其中，利用粉碎单元和施肥单元可以实现对收集单元中切割下来的树枝的良好运用，利用其实现对树木的施肥，保护树木和环境。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本系统实现了基于对输电线路两侧树木的图像识别，获得树木距离输电线路的距离，进而判断其是否影响到输电线路，当判断需要清理时，利用自动清理设备进行自动清理。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请中高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统的组成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
请参考图1，本申请提供了一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，所述系统包括：
第一图像采集单元，用于采集高压输电线路两侧图像信息；
识别单元，用于对第一图像采集单元采集的图像中的树木及输电线路进行识别，获得树木及树木及输电线路的图像；
处理单元，用于获得树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘；
计算单元，用于将树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘在同一坐标系中进行表示，计算出在该坐标系下树木图像的边缘距离输电线路图像的边缘的第一最近距离值；
转换单元，用于基于坐标系距离与树木与输电线路实际距离之间的转换关系，计算出树木距离输电线路的最小实际距离；
判断单元，用于将树木距离输电线路的最小实际距离与预设安全距离进行比较，当树木距离输电线路的最小实际距离小于或预设危险距离时，则判断为危险状态；当树木距离输电线路的最小实际距离大于预设危险距离时，则判断为安全状态；
通信单元，用于将判断单元的判断结果发送到监控终端；
监控终端，用于在判断结果为危险状态时，将自动清理设备发送清理指令，自动清理设备对输电线路两侧的树木进行清理。
其中，本发明的原理为：首先利用第一图像采集单元采集高压输电线路两侧图像信息；然后利用识别单元对第一图像采集单元采集的图像中的树木及输电线路进行识别，获得树木及树木及输电线路的图像；然后利用处理单元获得树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘；然后利用计算单元将树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘在同一坐标系中进行表示，计算出在该坐标系下树木图像的边缘距离输电线路图像的边缘的第一最近距离值；然后利用转换单元基于坐标系距离与树木与输电线路实际距离之间的转换关系，计算出树木距离输电线路的最小实际距离；然后利用判断单元将树木距离输电线路的最小实际距离与预设安全距离进行比较，当树木距离输电线路的最小实际距离小于或预设危险距离时，则判断为危险状态；当树木距离输电线路的最小实际距离大于预设危险距离时，则判断为安全状态；然后利用通信单元将判断单元的判断结果发送到监控终端；然后利用监控终端在判断结果为危险状态时，将自动清理设备发送清理指令，自动清理设备对输电线路两侧的树木进行清理。
即本系统实现了基于对输电线路两侧树木的图像识别，获得树木距离输电线路的距离，进而判断其是否影响到输电线路，当判断需要清理时，利用自动清理设备进行自动清理。
其中，在本发明实施例中，所述系统还包括地理位置采集单元，用于在第一图像采集单元采集图像时，获得此时第一图像采集单元的实时地理位置信息，并将采集到的实时地理位置信息发送到监控终端，监控终端基于实时地理位置信息，控制自动清理设备移动至该实时地理位置。
其中，在本发明实施例中，所述自动清理设包括：
可移动载体、升降单元、控制器、处理器、第二图像采集单元、切割单元、防护单元和收集单元；其中，升降单元、控制器、处理器和第二图像采集单元均安装在可移动载体上，切割单元、防护单元和收集单元均安装在升降单元顶部，控制器用于控制可移动载体的移动，以及控制升降单元的升降，以及控制第二图像采集单元的图像采集操作，以及控制切割单元的切割操作，以及控制防护单元和存放单元的开启和关闭操作；
第二图像采集单元用于对待切割树木进行图像采集，处理器基于第二图像采集单元采集的图像计算出树木的高度以及树枝距离输电线路的最短距离，基于树木的高度计算出升降单元的升降距离以及切割单元的切割位置，在切割单元切割前，防护单元开启对输电线路进行保护，切割时，收集单元位于切割单元的正下方，对切割掉落的树枝进行收集，切割完成后，防护单元关闭，升降单元收回。
其中，利用自动清理设备可以自动清理树枝，且能够利用防护单元在清理时对输电线路进行防护，利用控制器和处理器能够实现准确的切割和控制，利用收集单元能够对切割的树枝进行收集。
其中，在本发明实施例中，防护单元为防护网。
其中，在本发明实施例中，所述识别单元还用于对输电线路两侧的物体进行识别，若识别出具有障碍物，则判断单元直接判断为紧急状态，并将采集的障碍物图像传输至后台监控系统，后台监控系统的显示器对障碍物进行显示，监控人员可以获得障碍物的类型和位置，进而获得相应的解决方案。
其中，在本发明实施例中，所述识别单元还用于对输电线路两侧的树木的类型进行识别，当树木的类别为保护树木时，则将该类型树木区域设为保护区域，停止该保护区域内树木的清理。传统的清理，是直接将靠近输电线路的树枝进行清理，这样会损坏一些保护树木，不利用环境，本系统能够对这些保护树木进行保护，同时让其不影响输电线路的正常使用。
其中，在本发明实施例中，所述系统还包括调整单元，用于将保护区域树枝的生产方向调整为远离输电线路的方向，其中在实际过程中调整单元可以为树枝生长方向校正器，用于对树枝的生长方向进行调整或校正。
其中，在本发明实施例中，所述识别单元采用深度学习对树木的类型进行识别，具体包括：
建立深度学习模型，采集保护树木的图片，基于采集的保护树木图片，建立训练数据集和测试数据集，基于训练数据集和测试数据集，对模型进行训练和测试，利用测试后的模型对待识别树木的类型进行识别。
其中，在本发明实施例中，所述系统还包括粉碎单元，用于对收集单元收集的树枝进行粉碎。
其中，在本发明实施例中，所述系统还包括施肥单元，用于将粉碎后的树枝粉末中加入发酵物，并将加入发酵物后的树枝粉末均匀铺洒在树木根部的土地上方。其中，利用粉碎单元和施肥单元可以实现对收集单元中切割下来的树枝的良好运用，利用其实现对树木的施肥，保护树木和环境。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述系统包括：
第一图像采集单元，用于采集高压输电线路两侧图像信息；
识别单元，用于对第一图像采集单元采集的图像中的树木及输电线路进行识别，获得树木及树木及输电线路的图像；
处理单元，用于获得树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘；
计算单元，用于将树木图像的边缘以及输电线路图像的边缘在同一坐标系中进行表示，计算出在该坐标系下树木图像的边缘距离输电线路图像的边缘的第一最近距离值；
转换单元，用于基于坐标系距离与树木与输电线路实际距离之间的转换关系，计算出树木距离输电线路的最小实际距离；
判断单元，用于将树木距离输电线路的最小实际距离与预设安全距离进行比较，当树木距离输电线路的最小实际距离小于或预设危险距离时，则判断为危险状态；当树木距离输电线路的最小实际距离大于预设危险距离时，则判断为安全状态；
通信单元，用于将判断单元的判断结果发送到监控终端；
监控终端，用于在判断结果为危险状态时，将自动清理设备发送清理指令，自动清理设备对输电线路两侧的树木进行清理。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述系统还包括地理位置采集单元，用于在第一图像采集单元采集图像时，获得此时第一图像采集单元的实时地理位置信息，并将采集到的实时地理位置信息发送到监控终端，监控终端基于实时地理位置信息，控制自动清理设备移动至该实时地理位置。
3.根据权利要求1所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述自动清理设包括：
可移动载体、升降单元、控制器、处理器、第二图像采集单元、切割单元、防护单元和收集单元；其中，升降单元、控制器、处理器和第二图像采集单元均安装在可移动载体上，切割单元、防护单元和收集单元均安装在升降单元顶部，控制器用于控制可移动载体的移动，以及控制升降单元的升降，以及控制第二图像采集单元的图像采集操作，以及控制切割单元的切割操作，以及控制防护单元和存放单元的开启和关闭操作；
第二图像采集单元用于对待切割树木进行图像采集，处理器基于第二图像采集单元采集的图像计算出树木的高度以及树枝距离输电线路的最短距离，基于树木的高度计算出升降单元的升降距离以及切割单元的切割位置，在切割单元切割前，防护单元开启对输电线路进行保护，切割时，收集单元位于切割单元的正下方，对切割掉落的树枝进行收集，切割完成后，防护单元关闭，升降单元收回。
4.根据权利要求4所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，防护单元为防护网。
5.根据权利要求4所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述识别单元还用于对输电线路两侧的物体进行识别，若识别出具有障碍物，则判断单元直接判断为紧急状态，并将采集的障碍物图像传输至后台监控系统。
6.根据权利要求1所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述识别单元还用于对输电线路两侧的树木的类型进行识别，当树木的类别为保护树木时，则将该类型树木区域设为保护区域，停止该保护区域内树木的清理。
7.根据权利要求6所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述系统还包括调整单元，用于将保护区域树枝的生产方向调整为远离输电线路的方向。
8.根据权利要求6所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述识别单元采用深度学习对树木的类型进行识别，具体包括：
建立深度学习模型，采集保护树木的图片，基于采集的保护树木图片，建立训练数据集和测试数据集，基于训练数据集和测试数据集，对模型进行训练和测试，利用测试后的模型对待识别树木的类型进行识别。
9.根据权利要求3所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述系统还包括粉碎单元，用于对收集单元收集的树枝进行粉碎。
10.根据权利要求9所述的高压输电线路两侧树木生长预警及清理系统，其特征在于，所述系统还包括施肥单元，用于将粉碎后的树枝粉末中加入发酵物，并将加入发酵物后的树枝粉末均匀铺洒在树木根部的土地上方。
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