CN112539704A - 一种输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种输电线路通道内隐患与下相导线实际距离的测量方法，包括：在被监测高压输电线路铁架塔上安装图像采集装置，用于采集输电通道图像；对所述输电通道图像内所有的隐患进行识别，并对隐患做框选标记；根据所述框选标记与导线之间的位置关系，确定所述隐患最近邻导线；通过现场测量的导线最高点和最低点的高度数据计算其比例换算关系，进而求得隐患与最近邻导线的实际距离。本方法能够根据图像中识别出的隐患信息推断出隐患与导线的实际距离；本方法仅需知道现场测量的导线高度信息和宽度信息就可以推断出实际距离，效率高。

Description

一种输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法

技术领域

本发明公开一种输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法，属于高压输电线路智能运检的技术领域。

背景技术

随着高压输电网络架设密度的增加以及城乡建筑范围的扩增，铁架塔和高压输电线路越来越靠近人类活动区域，由于人类违规建筑施工和野外生火导致的危害高压输电线路的情况正频繁发生。这些活动不仅威胁到导线或铁架塔的正常运行，而且可能损坏线路造成停电和起火，带来严重经济损失，甚至导致人员伤亡事件的发生。现有的隐患排查方法主要依靠人工巡检，这种方式需要巡检人员长期沿高压输电线路巡逻检查现场情况，不仅效率极为低下，而且通常无法及时发现隐患。

对此，本技术领域公开了多种解决上述技术问题的技术方案，如：

中国专利文献CN110595442A公开了一种输电线路通道树障检测方法、储存介质和计算机设备，实施例提供一种输电线路通道树障检测方法、计算机可读储存介质和计算机设备，包括如下步骤：获取输电线路通道的影像；所述影像中包括多个同名点；根据影像中的同名点，获取每张影像的方位元素；根据每张影像的方位元素，利用空中三角测量方法，获取输电线路通道对应的三维密集点云；选取所述三维密集点云的至少3个电力线点模拟出输电线路的下导线；以模拟输电线路的下导线上的点为中心，分别以输电线路安全距离阈值、预设的缓冲距离为半径作同心扇形，提取两同心扇形的非重叠区域的点云作为树障点。该专利文献主要是聚焦在怎样识别输电线路通道树障隐患，并提高判断的准确性，但是无法用来测量安全隐患与铁架塔和高压输电线路之间的实际距离。

中国专利文献CN109443304A公开了一种基于无人机输电线路走廊及激光点云的空间距离量测方法，步骤如下：S1，输电线路通道走廊影像获取的前期准备；S2，获得输电线路通道走廊的实时影像数据；S3，获得输电线路通道走廊的实时场景；S4，获取输电线路走廊导线及交叉跨越的三维点云数据；S5，通过三维通道走廊数据管理系统检查线路是否存在不符合安全距离约定的路段。虽然该文献可以利用输电线路通道的交叉跨越三维点云场景，快速定位、量测对物距离判断是否满足线路安全运行规程，及时为消除安全隐患提供依据，保证线路运行安全，但是该专利文献中的输电线路通道的图像需要通过飞行作业的方式采集得到，然后再经过图像拼接算法进行图像复原，实现点云数据的归集，最终再根据点云数据进行分析后得到：是否在输电线路通道的非安全区内存在隐患。由此可知，该专利文献更适用于飞行动态图像数据的采集，可想而知，一旦没有飞行器辅助时，是无法对输电线路通道内的隐患进行监控、排查及预警的。

中国专利文献CN107314762A提供的基于无人机单目序列影像的电力线下方地物距离检测方法，通过对带有GPS绝对定位信息的单目相机序列影像进行GPS辅助空中三角测量，基于空三结果获取电力线下方地物密集三维点云和立体量测导线矢量模型，结合导线矢量模型和电力线下方地物密集三维点云，实现电力线下方地物安全距离检测，实现了快速自动高精度的电力线下方地物安全距离检测，解决了现有的电力线下方地物距离检测方法需要较高的测量条件才能测量准确或依然需要人工辅助测量的技术问题。该专利文献不但需要采集图像，还需要GPS绝对定位信息一起才能实现立体量测导线矢量模型的建立，并最终得到测量尺寸。

中国专利文献CN104535043A涉及一种基于智能手机的电力线路安全距离测量评估方法，首先，通过APP下载安装安全距离测量软件，该安全距离测量软件包括线路与地垂直距离测量、线路与交叉跨越物的垂直距离测量以及线路与树木距离测量及树木砍剪安全风险评估；然后，进行线路与地垂直距离、线路与交叉跨越物的垂直距离测量及线路与树木距离测量及树木砍剪安全风险评估。该专利文献只适用于单人预测安全使用，但是对于实时监测预警隐患的作用不大。

中国专利文献CN101592484A公开一种电力线的测距方法，包括如下步骤：(1)获取电力线及其下方交跨物的序列影像，构成立体像对；(2)在前述立体像对中提取像方电力线；(3)确定电力线点的空间坐标；(4)利用铅垂线轨迹法搜索前述电力线点下方一定距离内有无交跨物，并在有交跨物时计算其坐标；(5)根据交跨物与电力线点的坐标，计算二者的垂直距离。本专利文献利用空间约束关系进行电力线的识别和交跨物的距离，其计算精度并不能应用至现有图像识别的技术领域中。

综上所述，如何提供一种高效、可靠的测量机械类和烟火类隐患与下相导线实际距离的方法，进而及时发现可能引起事故隐患，同时还能实时监控记录相关危险数据，是本领域从业人员亟需解决的问题之一。

发明内容

针对现有的问题，本发明提供一种输电线路通道内隐患与下相导线实际距离的测量方法，通过采集的图像数据，以识别导线和常见隐患，并根据现场测量的导线高度数据计算出隐患与导线的实际距离。

本发明详细的技术方案如下：

一种输电线路通道内隐患与下相导线实际距离的测量方法，其特征在于，包括：

在被监测高压输电线路铁架塔上安装图像采集装置，用于采集输电通道图像；

对所述输电通道图像内所有的隐患进行识别，并对隐患做框选标记；该识别算法可根据实际需要记载不同的软件，进而识别出输电通道内的安全隐患，该识别算法并不是本发明所要保护的技术内容；

根据所述框选标记与导线之间的位置关系，确定所述隐患最近邻导线；

通过现场测量的导线最高点和最低点的高度数据计算其比例换算关系，进而求得隐患与最近邻导线的实际距离：

c1：分别记输电通道中的左右两根高压输电导线为w₁和w₂；(补充由高到低是怎么来的)

c2：分别为将两根导线经视平线作投影并记为p_w1和p_w2，将p_w1、p_w2的端点分别记为D₁、D₂、D₃和D₄；其中，所述视平线应与图像中地平线平行，并低于地平线30像素左右；

c3：对于隐患B的框选标记，以框选标记的右下角点B_br水平向左右两侧作射线与p_w1和p_w2相交得到投影交点G_p1和G_p2；

以投影交点G_p1和G_p2垂直向上作射线与所述导线相交分别得到点G_w1和G_w2；

d1：根据导线最高点和最低点实测数据并利用线性关系求出点G_p1处的实际高度d_rw1；其中，利用导线最高点和最低点实测数据并利用线性关系是指：根据导线的最高点、最低点和导线下垂规律按照现有技术确定符合导线的线性关系或者公式，由此，在确定导线位置时就可以根据所述线性关系或者公式求得对应的实际高度；

d2：计算G_p1到G_w1的像素距离d_pw1，并根据d_rw1得到垂直方向实际距离与像素距离的换算比例η_v；

d3：计算G_p1与G_p2之间的像素距离d_ph，根据现场测量的宽度信息计算水平方向换算比例η_h；

d4：计算点B_tr与点G_w1的垂直像素距离d_pBw1，点B_br与点G_p1的水平像素距离d_pBp1；

d5：根据换算比例得出实际距离d_rBw1＝η_V·d_pBw1，d_rBp1＝η_H·d_pBp1；最终根据勾股定理求出隐患B与最近邻导线的实际距离d_rB；经现场验证可知，使用水平和垂直两个方向的换算比例求得的距离相比单独使用垂直方向换算比例更加精确。

根据本发明优选的，确定所述隐患最近邻导线的方法为：

c4：比较框选标记底部B_bl和B_br到G_p1和G_p2两点的距离，根据最短距离确定与隐患最近邻导线，图1中与隐患最近导线为w₁；

c5：以最近邻导线对应的投影交点垂直向上作射线与最近邻导线相交得到点；G_p1垂直向上作射线与最近导线w₁相交得到点G_w1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本方法能够根据图像中识别出的隐患信息推断出隐患与导线的实际距离；

2、本方法仅需知道现场测量的导线高度信息和宽度信息就可以推断出实际距离，效率高；

3、本方法同一根导线距离地面的高度随着距离杆塔的远近而不断变化，本发明能够利用测量得到的高度差信息推断出隐患与导线修正后的距离，精度高。

说明书附图

图1是本发明所述测距方法的示意图。

图2是本发明实施例1的测距效果图。

图3是本发明实施例2的测距效果图。

图4是本发明实施例3的测距效果图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1、

如图2所示，本发明所述输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法包括以下步骤：

a、通过安装在高压输电线路铁架塔上的监控摄像头采集现场图像并传回服务器；

b、图中红框所示的挖掘机为YOLO目标检测算法检测到的隐患，记为B，隐患左上角顶点以B_tl表示，其坐标为(1104,915)，逆时针遍历其余三个顶点分别为B_bl，B_br和B_tr其坐标分别为(1103,1003),(1173,1003)和(1173,915)；

c、分别记左右两根高压输电导线为w₁和w₂；

d、分别为将两根导线经视平线作投影并记为p_w1和p_w2，将p_w1、p_w2的端点分别记为D₁、D₂、D₃和D₄，其坐标分别为(639,860),(538,1067),(837,1067)和(789,860)；

e、对于隐患B，以B的右下角点B_br水平向右作射线与p_w1和p_w2相交得到点G_p1和G_p2，坐标分别为(571,1005)和(826,1003)；

f、比较边界框底部B_bl和B_br到防护区G_p1和G_p2两点的距离，根据最短距离确定与隐患最近的导线，图中与隐患最近导线为w₂；

g、以点G_p2垂直向上作射线与最近导线w₂相交得到点G_w2，其坐标为(826,557)；

h、计算G_p2到G_w2的像素距离d_pw2＝498，并根据已经测得的高度信息和B_bl、D₃和D₄的纵坐标计算点G_p1处修正后的实际高度d_rw2≈25米，得到垂直方向实际距离与像素距离的换算比例η_v≈0.034；

i、计算G_p1与G_p2之间的像素距离d_ph＝255，根据已经测量的宽度信息计算水平方向换算比例η_h≈0.024；

步骤h和i中的已经测量的垂直方向实际距离和宽度信息，均是根据发明内容中的步骤d1中所述的线性关系或者公式确定的；也可以通过实际测量得到；

j、计算点B_tl与点G_w2的垂直像素距离d_pBw2＝358，点B_bl与点G_p2的水平像素距离d_pBp2＝277；

k、根据换算比例得出实际距离d_rBw2＝η_V·d_pBw2≈22米，d_rBp2＝η_H·d_pBp2≈12米，最终根据勾股定理求出隐患B与导线的实际距离d_rB为25米。

实施例2、

如图3所示，本发明所述输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法包括以下步骤：

a、通过安装在高压输电线路铁架塔上的监控摄像头采集现场图像并传回服务器；

b、图中红框所示的挖掘机为YOLO目标检测算法检测到的隐患，记为B，隐患左上角顶点以B_tl表示，其坐标为(279,2242)，逆时针遍历其余三个顶点分别为B_bl，B_br和B_tr其坐标分别为(279,2431),(475,2431)和(475,2242)；

c、分别记左右两根高压输电导线为w₁和w₂；

d、分别为将两根导线经视平线作投影并记为p_w1和p_w2，将p_w1、p_w2的端点分别记为D₁、D₂、D₃和D₄，其坐标分别为(2480,1864),(8,2907),(3270,2907)和(2954,1891)；

e、对于隐患B，以B的右下角点B_br水平向右作射线与p_w1和p_w2相交得到点G_p1和G_p2，坐标分别为(1141,2430)和(3121,2430)；

f、比较边界框底部B_bl和B_br到防护区G_p1和G_p2两点的距离，根据最短距离确定与隐患最近的导线，图中与隐患最近导线为w₁；

g、以点G_p1垂直向上作射线与最近导线w₁相交得到点G_w1，其坐标为(1141,1033)；

h、计算G_p1到G_w1的像素距离d_pw1＝1397，并根据已经测得的高度信息和B_br、D₃和D₄的纵坐标计算点G_p1处修正后的实际高度d_rw1≈27米，得到垂直方向实际距离与像素距离的换算比例η_v≈0.019；

i、计算G_p1与G_p2之间的像素距离d_ph＝1980，根据已经测量宽度信息，计算水平方向换算比例η_h≈0.005；

j、计算点B_tr与点G_w1的垂直像素距离d_pBw2＝1209，点B_br与点G_p1的水平像素距离d_pBp2＝862；

步骤h和i中的已经测量的垂直方向实际距离和宽度信息，均是根据发明内容中的步骤d1中所述的线性关系或者公式确定的；也可以通过实际测量得到。

k、根据换算比例得出实际距离d_rBw2＝η_V·d_pBw2≈24米，d_rBp2＝η_H·d_pBp2≈4米，最终根据勾股定理求出隐患B与导线的实际距离d_rB为24米。

实施例3、

如图4所示，本发明所述输电线路通道内隐患与导线距离的测量方法包括以下步骤：

a、通过安装在高压输电线路铁架塔上的监控摄像头采集现场图像并传回服务器；

b、图中红框所示的挖掘机为YOLO目标检测算法检测到的隐患，记为B，隐患左上角顶点以B_tl表示，其坐标为(1071,944)，逆时针遍历其余三个顶点分别为B_bl，B_br和B_tr其坐标分别为(1071,1016),(1216,1016)和(1216,944)；

c、分别记左右两根高压输电导线为w₁和w₂；

d、分别为将两根导线经视平线作投影并记为p_w1和p_w2，将p_w1、p_w2的端点分别记为D₁、D₂、D₃和D₄，其坐标分别为(1109,772),(55,1879),(1504,1879)和(1350,769)；

e、对于隐患B，以B的右下角点B_br水平向右作射线与p_w1和p_w2相交得到点G_p1和G_p2，坐标分别为(877,1016)和(1383,1016)；

f、比较边界框底部B_bl和B_br到防护区G_p1和G_p2两点的距离，根据最短距离确定与隐患最近的导线，图中与隐患最近导线为w₁；

g、以点G_p1垂直向上作射线与最近导线w₁相交得到点G_w1，其坐标为(877,340)；

h、计算G_p1到G_w1的像素距离d_pw1＝676，并根据已经测得的高度信息和B_bl、D₃和D₄的纵坐标计算点G_p1处修正后的实际高度d_rw1≈17米，得到垂直方向实际距离与像素距离的换算比例η_v≈0.026；

i、计算G_p1与G_p2之间的像素距离d_ph＝506，根据已经测量的宽度信息计算水平方向换算比例η_h≈0.021；

步骤h和i中的已经测量的垂直方向实际距离和宽度信息，均是根据发明内容中的步骤d1中所述的线性关系或者公式确定的；也可以通过实际测量得到。

j、计算点B_tl与点G_w1的垂直像素距离d_pBw2＝604，点B_bl与点G_p1的水平像素距离d_pBp2＝194；

k、根据换算比例得出实际距离d_rBw2＝η_V·d_pBw2≈16米，d_rBp2＝η_H·d_pBp2≈5米，最终根据勾股定理求出隐患B与导线的实际距离d_rB为16米。

Claims (2)

1.一种输电线路通道内隐患与下相导线实际距离的测量方法，其特征在于，包括：

在被监测高压输电线路铁架塔上安装图像采集装置，用于采集输电通道图像；

对所述输电通道图像内所有的隐患进行识别，并对隐患做框选标记；

根据所述框选标记与导线之间的位置关系，确定所述隐患最近邻导线；

通过现场测量的导线最高点和最低点的高度数据计算其比例换算关系，进而求得隐患与最近邻导线的实际距离：

c1：分别记输电通道中的左右两根高压输电导线为w₁和w₂；(补充由高到低是怎么来的)

c2：分别为将两根导线经视平线作投影并记为p_w1和p_w2，将p_w1、p_w2的端点分别记为D₁、D₂、D₃和D₄；

c3：对于隐患B的框选标记，以框选标记的右下角点B_br水平向左右两侧作射线与p_w1和p_w2相交得到投影交点G_p1和G_p2；

以投影交点G_p1和G_p2垂直向上作射线与所述导线相交分别得到点G_w1和G_w2；

d1：根据导线最高点和最低点实测数据并利用线性关系求出点G_p1处的实际高度d_rw1；

d2：计算G_p1到G_w1的像素距离d_pw1，并根据d_rw1得到垂直方向实际距离与像素距离的换算比例η_v；

d3：计算G_p1与G_p2之间的像素距离d_ph，根据现场测量的宽度信息计算水平方向换算比例η_h；

d4：计算点B_tr与点G_w1的垂直像素距离d_pBw1，点B_br与点G_p1的水平像素距离d_pBp1；

d5：根据换算比例得出实际距离d_rBw1＝η_V·d_pBw1，d_rBp1＝η_H·d_pBp1；最终根据勾股定理求出隐患B与最近邻导线的实际距离d_rB。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路通道内隐患与下相导线实际距离的测量方法，其特征在于，确定所述隐患最近邻导线的方法为：

c4：比较框选标记底部B_bl和B_br到G_p1和G_p2两点的距离，根据最短距离确定与隐患最近邻导线；

c5：以最近邻导线对应的投影交点垂直向上作射线与最近邻导线相交得到点。

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