CN111600383A - 输电线路智能一体化巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路智能一体化巡检装置，所述巡检装置包括状态监测模块、视觉监测模块、数据处理模块和传输模块；所述状态监测模块，用于采集输电线路相关的运行状态参数；所述视觉监测模块，用于采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；所述数据处理模块，用于对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据。本发明通过状态监测模块、数据处理模块和视觉监测模块对采集到的信息进行分析处理，并上传异常数据，大大减小了数据量的传输，减小监控中心的分析负担，并且数据处理模块通过判断网络状态，控制异常数据的上传或存储，减小了数据的丢失，有效防止隐患发生。

Description

输电线路智能一体化巡检装置

技术领域

本发明属于输电线路巡检技术领域，特别涉及输电线路智能一体化巡检装置。

背景技术

输电线路的基层运检人员数量增长缓慢，而影响电网安全的风险因素长期存在，输电线路规模快速扩大与人工运检效率提升缓慢的矛盾日益突出，传统运检模式无法适应电网发展与体制变革的要求。

为了改善上述输电线路中长期存在的问题，构建智能运检体系是破解输电线路运检发展难题的必由之路。近年来，我国大力推进以现代信息技术为核心的输电线路智能化巡检技术，目的是实现重要输电设备的状态监测、状态评估、状态检修和风险预警，以及实现在线评估诊断与决策。提升输电线路状态评估的智能化水平，以积极的方式防治与应对输电事故的发生，对我国能源互联网安全有重要意义。现有技术将采集的多种传感数据直接发送到监控中心，或将固定采集指定位置的大量图片信息发送到监控中心，因此导致现有技术中存在数据传输量大，且数据采集没有针对性，无效数据多，导致监控中心分析负担重的问题，数据传输的有效数据量小，并受到网络环境等限制，数据容易丢失，容易出现隐患问题。

因此，如何提供一种高效敏捷的输电线路智能巡检方案是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明涉及输电线路智能一体化巡检装置。

输电线路智能一体化巡检装置，所述巡检装置包括状态监测模块、视觉监测模块、数据处理模块和传输模块；

所述状态监测模块，用于采集输电线路相关的运行状态参数；

所述视觉监测模块，用于采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

所述数据处理模块，用于对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

所述传输模块，用于将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

进一步地，所述状态监测模块包括微气象监测单元、输电杆塔监测单元和输电线路监测单元，

所述微气象监测单元、所述输电杆塔监测单元和所述输电线路监测单元均与所述数据处理模块相连接，分别将各自采集的输电线路相关的运行状态参数发送到所述数据处理模块；

所述微气象监测单元，用于监测电路和塔杆周围的气象状态；

所述输电杆塔监测单元，用于监测输电杆塔塔基沉降、倾斜、扭转形变状况；

所述输电线路监测单元，用于监测输电线路导线温度、形变、运动状态。

进一步地，所述视觉采集模块包括AI芯片、云台相机、广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头，

所述AI芯片与所述云台相机连接；

所述云台相机调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集所述视觉信息；

所述AI芯片上设置有分析算法程序和智能识别模型，所述AI芯片用于接收视觉信息，所述分析算法程序根据智能识别模型对视觉信息进行识别分析，生成视觉异常数据；

所述数据处理模块控制视觉监测模块，根据目标视野，选择使用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集视觉信息；

所述视觉信息包括图像信息和/或视频信息。

进一步地，所述数据处理模块包括ARM主控芯片和NPU神经网络运算单元，

所述ARM主控芯片与所述NPU神经网络运算单元连接；

所述ARM主控芯片上设置有边缘计算系统；

所述NPU神经网络运算单元，用于为边缘计算系统分析提供并发运算能力。

进一步地，所述用于对所述运行状态参数进行巡检分析包括：

所述数据处理模块对所述运行状态参数进行巡检分析，确定输电线路的异常部位信息，并生成输电线路的状态异常数据；

所述数据处理模块控制所述视觉采集模块，根据所述异常部位信息采集异常部位相关的视觉信息，并对所述异常部位相关的视觉信息进行智能分析，生成异常部位相关的图像异常数据；

所述传输模块将所述状态异常数据和所述异常部位相关的图像异常数据作为异常数据上传到所述监控中心。

进一步地，所述数据处理模块，用于控制视觉监测模块周期性地采集指定目标的视觉信息。

进一步地，所述数据处理模块用于判断所述传输模块的网络连接状态，

当网络信号大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据发送到监控中心；

当网络信号不大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据存储在存储模块，以便网络信号恢复到指定阈值后再次发送到监控中心。

进一步地，所述数据处理模块，还用于控制装置电源运行于低功耗状态，并周期性地激活电源进入正常供电状态。

进一步地，所述巡检装置还包括通信模块，

所述通信模块，用于控制所述视觉监测模块采集指定目标的视觉信息。

输电线路智能一体化巡检方法，所述巡检方法：

采集输电线路相关的运行状态参数；

采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

本发明通过状态监测模块、数据处理模块和视觉监测模块对采集到的信息进行分析处理，并上传异常数据，大大减小了数据量的传输，减小监控中心的分析负担，并且数据处理模块通过判断网络状态，控制异常数据的上传或存储，减小了数据的丢失，有效防止隐患发生。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明整体示意图；

图2示出了本发明实施例中Hi359A V100的连接情况示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的输电线路智能一体化巡检装置，用于解决现有技术中存在的数据传输量大，且数据采集没有针对性，无效数据多，导致监控中心分析负担重的问题，数据传输的有效数据量小，并受到网络环境等限制，数据容易丢失，容易出现隐患问题。

具体的，如图1所示，所述巡检装置包括状态监测模块、视觉监测模块、数据处理模块和传输模块；

所述状态监测模块，用于采集输电线路相关的运行状态参数；

具体的，所述状态监测模块包括微气象监测单元、输电杆塔监测单元和输电线路监测单元，所述微气象监测单元、所述输电杆塔监测单元和所述输电线路监测单元均与所述数据处理模块相连接，分别将各自采集的输电线路相关的运行状态参数发送到所述数据处理模块；

所述微气象监测单元，用于监测电路和塔杆周围的气象状态；所述输电杆塔监测单元，用于监测输电杆塔塔基沉降、倾斜、扭转形变状况；所述输电线路监测单元，用于监测输电线路导线温度、形变、运动状态。

进一步地，所述微气象监测单元包括超声波风传感器、超声波速风向传感器、日照传感器、雨量传感器和温湿度传感器，超声波风传感器、超声波速风向传感器、日照传感器、雨量传感器和温湿度传感器可以检测输电线路和塔杆周围的温度、湿度、风速、风向、雨量、日照、气压的参数；

所述输电杆塔监测单元包括倾角传感器和静力水准仪，倾角传感器和静力水准仪可以勘测输电杆塔塔基沉降、倾斜、扭转形变的程度；

所述输电线路监测单元包括拉力传感器、温度传感器、倾角传感器和振动传感器，拉力传感器、温度传感器、倾角传感器和振动传感器可以监测输电线路导线温度、导线弧垂、微风振动、风偏、舞动、覆冰的状况。

所述视觉监测模块，用于采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

具体的，所述视觉采集模块包括AI芯片、云台相机、广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头，所述AI芯片与所述云台相机连接；所述云台相机用于调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集所述视觉信息；

所述AI芯片上设置有分析算法程序和智能识别模型，所述AI芯片用于接收视觉信息，所述分析算法程序根据智能识别模型对视觉信息进行识别分析，生成视觉异常数据；通过在视觉采集模块内嵌入AI芯片，实现了设备端图像的智能分析和缺陷识别。其中，分析算法程序和智能识别模型可以远程在线升级，随着算法的优化升级和模型的不断升级完善，可以使得设备端的分析能力逐步提高。

所述数据处理模块控制视觉监测模块，根据目标视野，选择使用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集视觉信息；所述视觉信息包括图像信息和/或视频信息。所述数据处理模块还控制视觉监测模块周期性地采集指定目标的视觉信息。

示例性的，云台相机可采集指定目标的视觉信息，云台相机的预置点位巡视不少于255个，云台相机的双轴云台可水平360°旋转，垂直180°旋转，精度小于0.08°，旋转角速度不低于50°/s；监控中心通过所述数据处理模块远程控制云台相机转动、自动扫描与巡航、定时唤醒前往指定位置抓拍图片抓拍时间不小于1秒，云台相机用于根据需要调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集所述视觉信息。

所述数据处理模块，用于对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

具体的，所述数据处理模块包括ARM主控芯片和NPU神经网络运算单元，所述ARM主控芯片与所述NPU神经网络运算单元连接；所述ARM主控芯片上设置有边缘计算系统；所述NPU神经网络运算单元，用于为边缘计算系统分析提供并发运算能力。

进一步地，所述数据处理模块对所述运行状态参数进行巡检分析包括，确定输电线路的异常部位信息，并生成输电线路的状态异常数据；所述数据处理模块控制所述视觉采集模块，根据所述异常部位信息采集异常部位相关的视觉信息，并对所述部位相关的视觉信息进行智能分析，生成异常部位相关的图像异常数据；所述传输模块将所述状态异常数据和所述异常部位相关的图像异常数据作为异常数据上传到所述监控中心。

所述状态监测模块的微气象监测单元、输电杆塔监测单元和输电线路监测单元，将实时采集的输电线路的运行状态参数发送给ARM主控芯片，ARM主控芯片和NPU神经网络运算单元共同对采集到的输电线路的运行状态参数进行边缘计算巡检分析，当监测到状态异常数据时，确定输电线路的异常部位信息，生成输电线路的状态异常数据，将状态异常数据发送给传输模块，同时调用视觉采集模块，视觉采集模块根据异常部位信息，采集视觉信息，对采集到的视觉信息进行智能分析，生成图像异常数据，并将图像异常数据发送给传输模块。

示例性的，如图2所述，ARM主控芯片可以采用Hi359A V100，Hi359A V100与广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头端口连接，用于控制云台相机调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头，Hi359A V100与多个传感器连接，获取多个传感器实时监测到的运行状态信息，Hi359A V100的4G网络连接端口和WIFI接口，可以实现网络的信号传输，LowP Ctrl端口采用低功耗设计，实远程开机、关机，远程重启，远程断电重启，远程进入休眠、休眠唤醒，远程Vendor指令操作。

所述传输模块将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

其中，传输模块与监控中心之间通过无线公网、WIFI、OPGW光纤、无线网桥等通信进行连接。

其中，所述数据处理模块用于判断所述传输模块的网络连接状态，当网络信号大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据发送到监控中心；当网络信号不大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据存储在存储模块，以便网络信号恢复到指定阈值后再次发送到监控中心，如此有效避免了数据的丢失，防止发生隐患问题。

数据处理模块对状态监测模块采集到的状态信息进行巡检分析，当巡检到传状态异常数据时，上传状态异常数据，视觉监测模块采集视觉信息，并对视觉信息进行智能分析，当监测到图像异常数据时，上传图片异常数据，大大减小了数据量的传输，减小监控中心的分析负担。状态监测模块和视觉监测模块实现输电线路的多维度监测，可有效防止施工机械、导线异物、鸟害、山火以及交通事件等外力破坏事故的发生，保障架空输电线路安全稳定运行。

所述巡检装置还包括通信模块，所述通信模块，用于控制所述视觉监测模块采集指定目标的视觉信息，在所述通信模块的作用下，可远程短信/电话唤醒所述视觉监测模块，控制所述视觉监测模块采集指定目标的视觉信息。

所述数据处理模块，还用于控制装置电源运行于低功耗状态，并周期性地激活电源进入正常供电状态。

综上所述，本发明通过状态监测模块、数据处理模块和视觉监测模块对采集到的信息进行分析处理，并生成异常数据，大大减小了数据量的传输，减小监控中心的分析负担，并且数据处理模块通过判断网络状态，控制异常数据的上传或存储，减小了数据的丢失，有效防止隐患发生。

本发明在输电线路智能一体化巡检装置的基础上，又提出输电线路智能一体化巡检方法，所述巡检方法步骤为：

状态监测模块采集输电线路相关的运行状态参数；

微气象监测单元监测电路和塔杆周围的气象状态；

输电杆塔监测单元监测输电杆塔塔基沉降、倾斜、扭转形变状况；

输电线路监测单元监测输电线路导线温度、形变、运动状态；

视觉监测模块采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

AI芯片与云台相机连接；所述云台相机调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集所述视觉信息；

所述AI芯片上设置有分析算法程序和智能识别模型，所述AI芯片用于接收视觉信息，所述分析算法程序根据智能识别模型对视觉信息进行识别分析，生成视觉异常数据；

数据处理模块对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

所述用于对所述运行状态参数进行巡检分析包括：

所述数据处理模块对所述运行状态参数进行巡检分析，确定输电线路的异常部位信息，并生成输电线路的状态异常数据；

所述数据处理模块控制所述视觉采集模块，根据所述异常部位信息采集异常部位相关的视觉信息，并对所述异常部位相关的视觉信息进行智能分析，生成异常部位相关的图像异常数据；

所述数据处理模块控制视觉监测模块周期性地采集指定目标的视觉信息；

所述数据处理模块控制视觉监测模块，根据目标视野，选择使用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集视觉信息；所述视觉信息包括图像信息和/或视频信息；

所述数据处理模块用于判断所述传输模块的网络连接状态，

当网络信号大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据发送到监控中心；

当网络信号小于等于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据存储在存储模块，以便网络信号恢复到指定阈值后再次发送到监控中心。

所述数据处理模块，还用于控制装置电源运行于低功耗状态，并周期性地激活电源进入正常供电状态；

所述传输模块将所述状态异常数据和所述异常部位相关的图像异常数据作为异常数据上传到所述监控中心；

通信模块控制所述视觉监测模块采集指定目标的视觉信息；

传输模块将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于：所述巡检装置包括状态监测模块、视觉监测模块、数据处理模块和传输模块；

所述状态监测模块，用于采集输电线路相关的运行状态参数；

所述视觉监测模块，用于采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

所述数据处理模块，用于对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

所述传输模块，用于将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

2.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，所述状态监测模块包括微气象监测单元、输电杆塔监测单元和输电线路监测单元，

所述微气象监测单元、所述输电杆塔监测单元和所述输电线路监测单元均与所述数据处理模块相连接，分别将各自采集的输电线路相关的运行状态参数发送到所述数据处理模块；

所述微气象监测单元，用于监测电路和塔杆周围的气象状态；

所述输电杆塔监测单元，用于监测输电杆塔塔基沉降、倾斜、扭转形变状况；

所述输电线路监测单元，用于监测输电线路导线温度、形变、运动状态。

3.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，所述视觉采集模块包括AI芯片、云台相机、广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头，

所述AI芯片与所述云台相机连接；

所述云台相机调用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集所述视觉信息；

所述AI芯片上设置有分析算法程序和智能识别模型，所述AI芯片用于接收视觉信息，所述分析算法程序根据智能识别模型对视觉信息进行识别分析，生成视觉异常数据；

所述数据处理模块控制视觉监测模块，根据目标视野，选择使用广角摄像头、长焦摄像头和红外摄像头采集视觉信息；

所述视觉信息包括图像信息和/或视频信息。

4.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，

所述数据处理模块包括ARM主控芯片和NPU神经网络运算单元，

所述ARM主控芯片与所述NPU神经网络运算单元连接；

所述ARM主控芯片上设置有边缘计算系统；

所述NPU神经网络运算单元，用于为边缘计算系统分析提供并发运算能力。

5.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，

所述用于对所述运行状态参数进行巡检分析包括：

所述数据处理模块对所述运行状态参数进行巡检分析，确定输电线路的异常部位信息，并生成输电线路的状态异常数据；

所述数据处理模块控制所述视觉采集模块，根据所述异常部位信息采集异常部位相关的视觉信息，并对所述异常部位相关的视觉信息进行智能分析，生成异常部位相关的图像异常数据；

所述传输模块将所述状态异常数据和所述异常部位相关的图像异常数据作为异常数据上传到所述监控中心。

6.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，

所述数据处理模块，用于控制视觉监测模块周期性地采集指定目标的视觉信息。

7.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，所述数据处理模块用于判断所述传输模块的网络连接状态，

当网络信号大于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据发送到监控中心；

当网络信号小于等于发送信号阈值时，所述传输模块将所述异常数据存储在存储模块，以便网络信号恢复到指定阈值后再次发送到监控中心。

8.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，所述数据处理模块，还用于控制装置电源运行于低功耗状态，并周期性地激活电源进入正常供电状态。

9.根据权利要求1所述的输电线路智能一体化巡检装置，其特征在于，所述巡检装置还包括通信模块，

所述通信模块，用于控制所述视觉监测模块采集指定目标的视觉信息。

10.输电线路智能一体化巡检方法，其特征在于，所述巡检方法：

采集输电线路相关的运行状态参数；

采集指定目标的视觉信息，对所述视觉信息进行智能分析，生成输电线路的图像异常数据；

对所述运行状态参数进行巡检分析，生成输电线路的状态异常数据；

将所述图像异常数据和所述状态异常数据发送到监控中心，以便监控中心根据所述图像异常数据和所述状态异常进行故障确认分析。

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