CN116046076A - 一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，涉及架空输电线路技术领域。输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块；状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元。数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列。数据处理单元用于基于线路图像序列和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。基于上述处理，通过机器视觉技术对输电线路进行检测，实现了对输电线路舞动的精确检测，且有效提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。此外，在对输电线路进行舞动检测的过程中，增加了环境数据的因素，能够实时评估线路安全状态，有效提升了输电线路舞动检测的准确性。

Description

一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统

技术领域

本发明涉及架空输电线路技术领域，具体涉及一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统。

背景技术

随着社会经济的发展，用电量需求不断上升，保障电力系统供电可靠性愈加重要。其中，输电线路舞动已经成为困扰电力系统中电网安全可靠运行的主要因素。例如，在遇到大风、覆冰等恶劣气候时，三相导线会发生低频舞动现象，舞动幅度过大可能引起风偏放电、相间碰线、绝缘子与金具破损等电网故障，严重时会造成导线断裂甚至是杆塔倒塌等事故，严重影响了电网的安全稳定运行。

公开号CN106197647A的中国专利公开了一种输电线路舞动检测器，该输电线路舞动检测器中包括两个光伏供电单元、激光发射与接收单元、两个记录单元及通讯报警单元。其中，激光发射与接收单元安装在两根相邻杆塔上，两个记录单元分别记录激光发射次数和接受次数并作差值计算作为线路舞动程度的表征。

公开号CN115331396A的中国专利公开了一种输电线路舞动三维展示装置和方法，该输电线路舞动三维展示装置包括左盒组件、右盒组件和铰链机构。其中，铰链机构将输电线路舞动三维展示装置贯穿固定在输电线上，左盒组件的正面设有GPRS通信模块、加速度传感器和三坐标姿态传感器；左盒组件和右盒组件上共设有6个摄像头，用于采集输电线路图像。此外，在输电线路舞动三维展示方法中，基于综合输电线路图像、加速度传感器和三坐标传感器对输电线路舞动三维建模。

现有技术中针对输电线路舞动的检测方法多为采用在输电线路上安装加速度传感器，基于加速度数据计算输电线路舞动幅值和频率。由于加速度传感器受环境影响较大，往往一段输电线路上安装大量传感器设备，增加了输电线路的负担，且安装要求高，后期维护成本较高，不便于输电线路舞动检测系统对输电线路检测。

例如，公开号CN106197647A的中国专利对应的技术方案中包含激光单元，因此该技术方案受天气影响较为严重，而输电线路舞动多发生在恶劣的天气下。由于杆塔距离较远，激光单元安装调试困难。同时输电线路舞动情况复杂，并无规律，使得其技术方案实现较为困难。公开号CN115331396A的中国专利对应的技术方案中包含大量安装传感器设备，存在设备安装困难，系统维护困难等缺点，使得现有技术中输电线路舞动检测的便捷性较低。

因此，亟需一种输电线路舞动检测系统，以提升输电线路舞动检测的便捷性。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，以提升输电线路舞动检测的便捷性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

在本发明的第一方面，提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，所述输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块；

所述状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元；

所述数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列；其中，所述线路图像序列表示根据拍摄时间的前后顺序，将预设时间段内的输电线路图像进行排列后的图像序列；

所述数据处理单元用于基于所述线路图像序列和所述环境数据，构建所述输电线路的状态检测报告。

可选的，所述数据采集单元包括相机和环境传感器；

所述相机用于获取原始线路图像和线路图像序列；其中，所述原始线路图像表示输电线路未发生舞动时的线路图像；

所述环境传感器用于获取环境数据。

可选的，所述数据处理单元包括图像分析子单元和状态评估子单元；

所述图像分析子单元用于基于线路图像序列和原始线路图像，确定输电线路的目标舞动信息；

所述状态评估子单元用于基于接收到的所述目标舞动信息和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

可选的，所述状态检测模块的工作流程，包括：

S1、数据采集单元获取线路图像序列和环境数据；

S2、基于所述环境数据，状态评估子单元判断所述环境数据是否满足任一风险评定标准，若是，则转S3；若否，则输电线路舞动在线检测系统不对输电线路舞动进行检测；

S3、图像分析子单元对所述线路图像序列进行图像差分处理，得到图像差分处理后的结果，作为差分处理结果；

S4、基于所述差分处理结果，图像分析子单元判断输电线路是否发生舞动；若否，则转S5；若是，则转S7；

S5、图像分析子单元调整相机的成像视角，以使所述相机的成像光轴与输电线路在水平方向上平行；

S6、图像分析子单元以输电线路的线路间距为标定物对相机进行相机标定，并对原始相机标定结果进行更新，将更新后的相机标定结果，作为第一相机标定结果；

S7、基于所述原始相机标定结果、所述线路图像序列和原始线路图像，图像分析子单元确定输电线路的目标舞动信息；

S8、基于所述目标舞动信息和所述环境数据，状态评估子单元构建输电线路的状态检测报告。

可选的，所述环境数据包括风速、风向、温度、湿度和对应的持续时间；

所述S2中风险评定标准包括：

标准一、风速超过预设的风速阈值；

标准二、温度低于预设的温度阈值且湿度高于预设的湿度阈值；

标准三、预设时间内的低温与湿度对持续时间的加权积分超过预设积分阈值；其中，低温表示所述温度低于预设的温度阈值。

可选的，所述S7中基于所述原始相机标定结果、所述线路图像序列和原始线路图像，图像分析子单元确定输电线路的目标舞动信息，包括：

S701、基于边缘检测算法，图像分析子单元识别线路图像序列内包含输电线路的图像，作为第一线路图像；

S702、基于直线检测算法，图像分析子单元提取所述第一线路图像内的输电线路图形，作为样本图像；

S703、基于所述原始线路图像和所述样本图像，图像分析子单元确定输电线路在像素坐标系内的舞动幅度和舞动频率，作为第一舞动信息；

S704、基于所述原始相机标定结果，图像分析子单元将所述第一舞动信息映射到世界坐标系中，获取输电线路在世界坐标系中的舞动频率和舞动幅度，作为目标舞动信息。

可选的，所述S8中基于所述目标舞动信息和所述环境数据，状态评估子单元构建输电线路的状态检测报告，包括：

S801、状态评估子单元基于所述目标舞动信息，确定输电线路的线路状态，并基于所述环境数据确定环境状态；

S802、基于所述线路状态和所述环境状态，状态评估子单元确定输电线路的风险预警等级；

S803、基于所述线路状态、所述环境状态和所述风险预警等级，状态评估子单元构建所述状态检测报告。

可选的，所述输电线路舞动在线检测系统的工作模式包括：定期检测、风险环境预警检测及人工干预检测；

其中，所述定期检测表示基于预设的检测时间周期，所述输电线路舞动在线检测系统定期对输电线路进行检测；

所述风险环境预警检测表示基于环境数据和风险评定标准，所述输电线路舞动在线检测系统对输电线路进行检测；

所述人工干预检测表示基于用户的检测指令，所述输电线路舞动在线检测系统对输电线路进行检测。

可选的，所述输电线路舞动在线检测系统还包括光伏供电模块和用户模块，所述状态检测模块还包括通讯单元；

所述光伏供电模块用于向所述状态检测模块进行供电；

所述通讯单元用于将状态检测报告在线发送至用户模块，并接收用户反馈信息，以及将所述用户反馈信息发送至图像分析子单元和状态评估子单元；

所述用户模块用于向用户展示所述状态检测报告，并基于用户操作生成所述用户反馈信息，以及将所述用户反馈信息发送至所述通讯单元。

可选的，所述状态检测模块的工作流程还包括：

状态检测模块在接收到用户反馈信息之后，基于所述用户反馈信息对所述状态检测模块进行训练，以调整状态检测模块中的参数信息。

本发明提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块；其中，状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元。数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列；其中，线路图像序列表示根据拍摄时间的前后顺序，将预设时间段内的输电线路图像进行排列后的图像序列；数据处理单元用于基于线路图像序列和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

基于上述处理，数据采集单元实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列。然后，数据处理单元基于线路图像序列和环境数据对输电线路舞动进行在线检测，进而构建出输电线路的状态检测报告。在本技术方案中，基于机器视觉技术对输电线路进行检测，实现了对输电线路舞动的精确检测，且有效提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。此外，在对输电线路进行舞动检测的过程中，增加了环境数据的因素，能够实时评估线路安全状态，有效提升了输电线路舞动检测的准确性，使得线路维护工作人员具有充分的时间应对输电线路故障，提高了电网供电的可靠性。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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 为本发明提供的输电线路舞动在线检测系统内状态检测模块的工作流程示意图；

图2为本发明中三相输电线路在像素坐标系和世界坐标系下的示意图；

图3 为本发明提供的一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统的结构图；

图4为本发明提供的一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统的主要工作流程图。

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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作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。

本申请实施例通过提供一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，解决了现有技术中输电线路舞动检测的便捷性较低的问题，实现了对输电线路舞动的精确检测，且有效提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。此外，在对输电线路进行舞动检测的过程中，增加了环境数据的因素，能够实时评估线路安全状态，有效提升了输电线路舞动检测的准确性，使得线路维护工作人员具有充分的时间应对输电线路故障，提高了电网供电的可靠性。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，该输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块。其中，状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元。数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列；其中，线路图像序列表示根据拍摄时间的前后顺序，将预设时间段内的输电线路图像进行排列后的图像序列；数据处理单元用于基于线路图像序列和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

基于上述处理，数据采集单元实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列。然后，数据处理单元基于线路图像序列和环境数据对输电线路舞动进行在线检测，进而构建出输电线路的状态检测报告。在本技术方案中，基于机器视觉技术对输电线路进行检测，实现了对输电线路舞动的精确检测，且有效提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。此外，在对输电线路进行舞动检测的过程中，增加了环境数据的因素，能够实时评估线路安全状态，有效提升了输电线路舞动检测的准确性，使得线路维护工作人员具有充分的时间应对输电线路故障，提高了电网供电的可靠性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明中提供了一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块；

状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元。

数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列；其中，线路图像序列表示根据拍摄时间的前后顺序，将预设时间段内的输电线路图像进行排列后的图像序列。

数据处理单元用于基于线路图像序列和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

基于上述处理，数据采集单元实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列。然后，数据处理单元基于线路图像序列和环境数据对输电线路舞动进行在线检测，进而构建出输电线路的状态检测报告。在本技术方案中，基于机器视觉技术对输电线路进行检测，实现了对输电线路舞动的精确检测，且有效提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。此外，在对输电线路进行舞动检测的过程中，增加了环境数据的因素，能够实时评估线路安全状态，有效提升了输电线路舞动检测的准确性，使得线路维护工作人员具有充分的时间应对输电线路故障，提高了电网供电的可靠性。

数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据。对于数据采集单元获取输电线路图像的频率与获取环境数据的频率，由用户根据输电线路的建设完成日期、周围环境气候以及线路检测要求等因素，分别进行设置。

此外，线路图像序列的构建过程包括：数据采集单元将预设时间段内获取到的多个输电线路图像，根据输电线路图像中的时间戳，将多个输电线路图像根据拍摄时间的前后顺序进行排列，进而生成线路图像序列。其中，预设时间段的时间长度与数据采集单元获取输电线路图像的频率相关。当数据采集单元获取输电线路图像的频率越快时，预设时间段的时间长度越短。

在一些实施例中，数据采集单元包括相机和环境传感器。

其中，相机用于获取原始线路图像和输电线路图像，并构建线路图像序列。

原始线路图像表示输电线路未发生舞动时的线路图像。原始线路图像并非是一张固定的图像，而是检测系统（即，本发明中的输电线路舞动在线检测系统）基于对输电线路舞动的检测结果，不定时进行更新的。例如，当检测系统检测到输电线路未发生舞动时，检测系统便可以对原始线路图像进行更新，将此时相机拍摄到的线路图像作为原始线路图像。

相机的种类可以为CCD相机、CMOS相机等，不作具体限定。值得注意的是，本申请中的相机具备有夜间成像功能，以便于实时采集输电线路图像。相机内包含旋转控制器，基于旋转控制器，可以对相机的拍摄角度进行调节。

环境传感器包含风速仪、温湿度仪，用于获取环境数据。环境数据包含风速、风向、温度、湿度和对应的持续时间。其中，对应的持续时间表示包含风速超过预设的风速阈值的持续时间、风向为同一方向的持续时间、温度低于预设的温度阈值的持续时间、以及湿度高于预设的湿度阈值的持续时间。

此外，可以根据输电线路舞动在线检测系统所处的位置信息、海拔高度和季节气候等因素，由用户对上述预设的风速阈值、温度阈值和湿度阈值进行调整。

在一些实施例中，数据处理单元包括图像分析子单元和状态评估子单元。

一种实现方式中，数据处理单元包括上位机和程序产品。其中，程序产品包括图像分析程序和状态评估程序。相应的，执行图像分析程序的上位机作为图像分析子单元；执行状态评估程序的上位机作为状态评估子单元。

图像分析子单元用于基于线路图像序列和原始线路图像，确定输电线路的目标舞动信息。

状态评估子单元用于基于接收到的目标舞动信息和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

参见图1，图1为本发明提供的输电线路舞动在线检测系统内状态检测模块的工作流程示意图。如图1所示，状态检测模块的工作流程包括以下步骤：

S1、数据采集单元获取线路图像序列和环境数据。

S2、基于环境数据，状态评估子单元判断环境数据是否满足任一风险评定标准，若是，则转S3；若否，则输电线路舞动在线检测系统不对输电线路舞动进行检测。

S3、图像分析子单元对线路图像序列进行图像差分处理，得到图像差分处理后的结果，作为差分处理结果。

S4、基于差分处理结果，图像分析子单元判断输电线路是否发生舞动；若否，则转S5；若是，则转S7。

S5、图像分析子单元调整相机的成像视角，以使相机的成像光轴与输电线路在水平方向上平行。

S6、图像分析子单元以输电线路的线路间距为标定物对相机进行相机标定，并对原始相机标定结果进行更新，将更新后的相机标定结果，作为第一相机标定结果。

S7、基于原始相机标定结果、线路图像序列和原始线路图像，图像分析子单元确定输电线路的目标舞动信息。

S8、基于目标舞动信息和环境数据，状态评估子单元构建输电线路的状态检测报告。

针对步骤S1，数据采集单元包括相机和环境传感器。其中，相机用于实时采集输电线路图像，然后，基于已采集到的输电线路图像中的时间戳构建线路图像序列。相机将上述线路图像序列存储至相机本地，并发送至图像分析子单元。

环境传感器实施获取周围环境的风速、温度、湿度，作为环境数据，将上述环境数据转化为数字信号存储于环境传感器本地，并发送至状态评估子单元。

针对步骤S2，风险评定标准包括：

标准一、风速超过预设的风速阈值；

标准二、温度低于预设的温度阈值且湿度高于预设的湿度阈值；

标准三、预设时间内的低温与湿度对持续时间的加权积分超过预设积分阈值；其中，低温表示温度低于预设的温度阈值。

其中，当环境数据满足标准一时，表明输电线路周围环境中风速较大，输电线路极易发生舞动；当环境数据满足标准二时，表明输电线路周围环境中降雨覆冰的可能性较大，输电线路极易存在覆冰的风险；当环境数据满足标准三时，表明输电线路周围环境中湿度大且温度低的持续时间较长，输电线路极易存在覆冰的风险。

当环境数据满足任一风险评定标准时，状态评估子单元评定输电线路的当前环境为风险环境，触发检测系统对输电线路舞动的检测行为。

当环境数据不满足任一风险评定标准时，状态评估子单元评定输电线路的当前环境为安全环境，不触发检测系统对输电线路舞动的检测行为，即检测系统不对输电线路舞动进行检测。

针对步骤S3，当图像分析子单元获取到线路图像序列后，图像分析子单元根据线路图像序列内线路图像的拍摄时间前后顺序，对线路图像序列逐一进行图像差分处理。然后，图像分析子单元将得到图像差分处理后的结果，作为差分处理结果。

针对步骤S4，基于差分处理结果，图像分析子单元判断输电线路是否发生舞动。

当图像分析子单元判断输电线路未发生舞动时，图像分析子单元调整相机的成像视角，以使相机的成像光轴与输电线路在水平方向上平行。基于上述处理，对相机的成像视角进行了修订，保证了线路图像序列中成像视角的一致性，同时输电线路位于输电线路图像中间部位，保障了输电线路的清晰度，便于图像分析子单元对线路图像序列进行图像差分处理，有效提升了检测系统对输电线路舞动检测的准确性。

一种实现方式中，当图像分析子单元判断输电线路未发生舞动，且图像分析子单元调整相机的成像视角之后，图像分析子单元将当前相机拍摄的输电线路图像，作为原始线路图像存储在图像分析子单元中。

针对步骤S6，图像分析子单元以输电线路的线路间距为标定物对相机进行相机标定。然后，基于相机标定后的结果对原始相机标定结果进行更新，将更新后的相机标定结果，作为第一相机标定结果。图像分析子单元将该第一相机标定结果进行存储。

一种实现方式中，图像分析子单元以输电线路的线路间距为标定物对相机进行相机标定的过程包括：

a、基于边缘检测算法，图像分析子单元识别线路图像序列内的包含输电线路的图像，作为第一线路图像。

b、基于直线检测算法，图像分析子单元提取第一线路图像内的输电线路图形，并计算输电线路与相机光轴的夹角。

c、判断输电线路与相机光轴的夹角是否为零，若是，则转步骤d；若不是，则基于相机内的旋转控制器调整相机光轴，并重复步骤a、b。

d、计算在输电线路间距在像素坐标系的距离值；其中，距离值的单位为像素。

e、根据输电线路在世界坐标系下的真实距离，计算得到输电线舞动信息在像素坐标系下与在世界坐标系下的映射关系。其中，真实距离的单位为厘米。

映射关系的计算公式为：。

f、将映射关系作为相机标定结果。

参见图2，图2为本发明中三相输电线路在像素坐标系和世界坐标系下的示意图。如图2所示，三相输电线路在像素坐标系中的线路间距为，三相输电线路在世界坐标系下的线路间距为。

基于上述处理，本发明以输电线路的本体特征（线路间距）作为机器视觉测量的标定物，实现了对输电线路舞动的精确检测。

在本发明的技术方案中，图像分析子单元内的相机标定结果不断进行更新。因此，原始相机标定结果可以表示为在进行相机标定结果更新之前，存储于图像分析子单元内的原有相机标定结果。即，在前一次图像分析子单元判断输电线路未发生舞动时，图像分析子单元重新获取到的相机标定结果。可以理解的是，上述第一相机标定结果将作为下一次状态检测模块的工作流程中的原始相机标定结果。

在一些实施例中，步骤S7包括：

S701、基于边缘检测算法，图像分析子单元识别线路图像序列内的包含输电线路的图像，作为第一线路图像。

S702、基于直线检测算法，图像分析子单元提取第一线路图像内的输电线路图形，作为样本图像。

S703、基于原始线路图像和样本图像，图像分析子单元确定输电线路在像素坐标系内的舞动幅度和舞动频率，作为第一舞动信息。其中，像素坐标系的单位是像素。

S704、基于原始相机标定结果，图像分析子单元将第一舞动信息映射到世界坐标系中，获取输电线路在世界坐标系中的舞动频率和舞动幅度，作为目标舞动信息。其中，世界坐标系的单位是厘米。

在一些实施例中，步骤S8可以包括：

S801、状态评估子单元基于目标舞动信息，确定输电线路的线路状态，并基于环境数据确定环境状态。

S802、基于线路状态和环境状态，状态评估子单元确定输电线路的风险预警等级。

S803、基于线路状态、环境状态和风险预警等级，状态评估子单元构建状态检测报告。

针对步骤S801，输电线路的线路状态的类别包括：良好、较好、一般、较差、非常差。根据预设的线路评判标准，状态评估子单元基于目标舞动信息，确定输电线路对应的线路状态。

环境状态的类别包括：良好、较差、持续较差。根据预设的环境评判标准，状态评估子单元基于环境数据，确定输电线路对应的环境状态。

针对步骤S802，风险预警包括5个预警等级，分别为：零级预警、一级预警、二级预警、三级预警、四级预警。

风险预警具体评判标准如下：

零级预警表示：当前输电线路状态良好、环境状态良好，线路无舞动风险。

一级预警表示：当前输电线路状态较好、环境状态较差，风险较低。

二级预警表示：当前输电线路状态一般、环境状态持续较差，风险中等。

三级预警表示：当前输电线路状态较差、环境状态较差，风险较高。

四级预警表示：当前输电线路状态很差、环境状态持续态较差，风险高。

针对步骤S803，构建完成的状态检测报告内除包含被检测输电线路的线路状态、环境状态和风险预警等级之外，还包含了检测过程中的原始数据（例如，输电线路图像和环境数据）。

在一些实施例中，检测系统还包括光伏供电模块和用户模块，状态检测模块还包括通讯单元。

光伏供电模块包括光伏板和蓄电池，用于向状态检测模块进行供电。其中，光伏板上设置有防尘防腐装置。该防尘防腐装置定期对光伏板进行维护清洁工作，以延长光伏板的使用寿命，进而保证光伏供电模块的供电质量。

此外，光伏供电模块和状态检测模块的组成装置安装在杆塔上。基于上述处理，检测系统中的设备不需安装在输电线路中，使得检测系统在工作过程中避免了输电线路自身的影响，有效提升了检测系统的便利性和检测结果的准确性。

实际场景中，可以根据输电线路中的多个杆塔对输电线路进行分段，即可以设置为一个杆塔对应一段输电线路。在应用本发明的输电线路舞动在线检测系统的过程中，将光伏供电模块和状态检测模块的组成装置安装在各个杆塔上，每个杆塔中的状态检测模块用于检测所位于杆塔对应的一段输电线路。且每一段的输电线路中无需安装任何传感器。

基于上述处理，本发明可以有效降低输电线路舞动在线检测系统中传感器的数量，减少了输电线路检测系统安装维护成本，并提升了输电线路舞动检测系统进行检测的便捷性。

通讯单元用于将状态检测报告在线发送至用户模块，接收用户反馈信息，以及将用户反馈信息发送至图像分析子单元和状态评估子单元。用户反馈信息可以为用户向检测系统下发的干预指令，或者为用户对状态检测报告的反馈内容。其中，反馈内容为用户根据被测输电线路的实际情况，对接收到的状态检测报告进行纠正的反馈信息。

一种实现方式中，通信单元的信息传输方式包括无线接收、无线发送。相应的，通讯单元包括发送功能和接收功能。

基于发送功能，通讯单元可以向用户模块发送输电线路的状态检测报告。

基于接收功能，通讯单元可以接收用户的干预指令，以便于用户随时对输电线路进行检测。通讯单元也可以接收用户对状态检测报告的反馈信息，并纠正检测系统对输电线路舞动的识别结果，更新检测系统中的本地数据样本库。

此外，基于上述本地数据样本库，检测系统内的深度学习网络进行自我更新、完善。深度学习网络包括图像分析子单元和状态评估子单元。

用户模块用于向用户展示状态检测报告、基于用户的操作内容生成用户反馈信息，以及将用户反馈信息发送至通讯单元。其中，用户模块可以为用户终端，用于完成用户与检测系统之间的人机交互。

在一些实施例中，状态检测模块的工作流程还包括：

状态检测模块在接收到用户反馈信息之后，基于用户反馈信息对状态检测模块进行训练，以调整状态检测模块中的参数信息。

一种实现方式中，状态检测模块内的图像分析子单元和状态评估子单元为深度学习网络。因此，当状态检测模块接收到用户反馈信息之后，更新检测系统中的训练样本库。然后，基于更新后的训练样本库，状态检测模块对深度学习网络继续进行训练，以调整深度学习网络中的参数信息。

参见图3，图3为本发明实施例提供的一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统的结构图。如图3所示，该检测系统包括光伏供电模块、状态检测模块和用户模块。

光伏供电模块和状态检测模块安装在输电线路中的电力杆上。其中，光伏供电模块包括光伏板和蓄电池，用于向状态检测模块进行供电。

状态检测模块包括数据采集单元、数据处理单元和通信单元。其中，数据采集单元包括相机、风速仪和温湿度仪，用于获取输电线路图像和环境数据（如温度、湿度、风速等），并构建线路图像序列，以及将上述线路图像序列和环境数据发送至数据处理单元。数据处理单元包括图像分析子单元和状态评估子单元，用于构建输电线路的状态检测报告，并将状态检测报告发送至通讯单元。通讯单元的工作模式包括无线接收和无线发送，用于向用户模块发送上述状态检测报告，以及用于接收用户模块发送的用户反馈信息。

用户模块可以表示为用户终端，用于完成该检测系统与用户之间的人机交互。

在一些实施例中，输电线路舞动在线检测系统的工作模式包括：定期检测、风险环境预警检测及人工干预检测。

定期检测表示基于预设的检测时间周期，输电线路舞动在线检测系统定期对输电线路舞动进行检测。

其中，检测时间周期长度根据输电线路周围的天气状况、季节气候等因素，由用户自行设置。例如，在输电线路所在地恶劣天气多发的季节阶段，缩短检测周期长度，以便于检测系统对输电线路舞动进行高频率检测；在输电线路所在地恶劣天气少发的季节阶段，则适当延长检测周期长度，以便于检测系统对输电线路舞动进行低频率检测。

风险环境预警检测表示基于环境数据和风险评定标准，输电线路舞动在线检测系统对输电线路舞动进行检测。

具体的，当检测系统内的状态评估子单元判断当前环境为风险环境（即，状态评估子单元判断环境数据满足任一风险评定标准）后，检测系统对输电线路舞动进行检测。

人工干预检测表示基于用户的干预指令，输电线路舞动在线检测系统对输电线路舞动进行检测。

具体的，基于检测系统中的用户模块，系统接收用户下发的干预指令。然后，基于用户的干预指令，检测系统对输电线路舞动进行检测。

参见图4，图4为本发明实施例提供的一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统的主要工作流程图。

如图4所示，检测系统的工作过程包括：首先，根据检测系统内数据采集单元获取到的48小时内天气数据（即，本发明中的环境数据），状态评估子单元评估当前环境状态是否为风险环境。若否，则不触发系统检测（即，本发明中的检测系统对输电线路舞动的检测）。若是，则触发系统检测。此外，触发系统检测的方法还包括定期检测和人工干预检测。

在触发系统检测之后，由检测系统中的图像分析子单元判断输电线路是否发送舞动。若否，则图像分析子单元调整相机的成像视角，以及根据输电线路的线路间距对相机进行相机标定。

若图像分析子单元判断输电线路发送舞动，则由图像分析子单元确定输电线路的舞动幅度和舞动频率（即，本发明中的目标舞动信息）。然后，由状态评估子单元评估风险等级（即本发明中的风险预警等级）以及生成被测输电线路的状态检测报告。之后，由通讯单元将已生成的状态检测报告发送至用户终端。

最后，检测系统将根据用户对状态检测报告的反馈内容，更新、完善检测系统中的深度学习网络。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本技术方案通过机器视觉技术，实现了对输电线路舞动的精确检测、智能状态评估以及风险预警功能，大大减轻了线路维护人员的工作负担。

2、本技术方案能够实时检测输电线路的舞动情况和评估线路安全状态，使得线路维护工作人员具有充分的时间应对输电线路故障，进而保障了配电网络安全稳定的运行，提高电网供电的可靠性。

3、本发明中包含定期检测、风险环境检测及人工干预检测结合的工作模式，既保证可以及时发现输电线路的异常舞动，又降低了整个检测系统的功耗和运行成本。

4、本发明中的检测系统可以根据用户的反馈内容进行自主学习和自主完善，有效提高了对输电线路舞动检测的精准度。

5、光伏供电模块和状态检测模块组成装置安装在杆塔上。基于上述处理，检测系统中的设备不需安装在输电线路中，使得检测系统在工作过程中避免了输电线路自身的影响，有效提升了检测系统的便利性和检测结果的准确性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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)

1.一种基于机器视觉技术的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述输电线路舞动在线检测系统包括状态检测模块；

所述状态检测模块包含数据采集单元、数据处理单元；

所述数据采集单元用于实时获取输电线路图像和环境数据，并构建线路图像序列；其中，所述线路图像序列表示根据拍摄时间的前后顺序，将预设时间段内的输电线路图像进行排列后的图像序列；

所述数据处理单元用于基于所述线路图像序列和所述环境数据，构建所述输电线路的状态检测报告。

2.根据权利要求1所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括相机和环境传感器；

所述相机用于获取原始线路图像和线路图像序列；其中，所述原始线路图像表示输电线路未发生舞动时的线路图像；

所述环境传感器用于获取环境数据。

3.根据权利要求1所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括图像分析子单元和状态评估子单元；

所述图像分析子单元用于基于线路图像序列和原始线路图像，确定输电线路的目标舞动信息；

所述状态评估子单元用于基于接收到的所述目标舞动信息和环境数据，构建输电线路的状态检测报告。

4.根据权利要求1所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述状态检测模块的工作流程，包括：

S1、数据采集单元获取线路图像序列和环境数据；

S2、基于所述环境数据，状态评估子单元判断所述环境数据是否满足任一风险评定标准，若是，则转S3；若否，则输电线路舞动在线检测系统不对输电线路舞动进行检测；

S3、图像分析子单元对所述线路图像序列进行图像差分处理，得到图像差分处理后的结果，作为差分处理结果；

S4、基于所述差分处理结果，图像分析子单元判断输电线路是否发生舞动；若否，则转S5；若是，则转S7；

S5、图像分析子单元调整相机的成像视角，以使所述相机的成像光轴与输电线路在水平方向上平行；

S6、图像分析子单元以输电线路的线路间距为标定物对相机进行相机标定，并对原始相机标定结果进行更新，将更新后的相机标定结果，作为第一相机标定结果；

S7、基于所述原始相机标定结果、所述线路图像序列和原始线路图像，图像分析子单元确定输电线路的目标舞动信息；

S8、基于所述目标舞动信息和所述环境数据，状态评估子单元构建输电线路的状态检测报告。

5.根据权利要求4所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述环境数据包括风速、风向、温度、湿度和持续时间；

所述S2中风险评定标准包括：

标准一、风速超过预设的风速阈值；

标准二、温度低于预设的温度阈值且湿度高于预设的湿度阈值；

标准三、预设时间内的低温与湿度对持续时间的加权积分超过预设积分阈值；其中，低温表示所述温度低于预设的温度阈值。

6.根据权利要求4所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述S7中基于所述原始相机标定结果、所述线路图像序列和原始线路图像，图像分析子单元确定输电线路的目标舞动信息，包括：

S701、基于边缘检测算法，图像分析子单元识别线路图像序列内包含输电线路的图像，作为第一线路图像；

S702、基于直线检测算法，图像分析子单元提取所述第一线路图像内的输电线路图形，作为样本图像；

S703、基于所述原始线路图像和所述样本图像，图像分析子单元确定输电线路在像素坐标系内的舞动幅度和舞动频率，作为第一舞动信息；

S704、基于所述原始相机标定结果，图像分析子单元将所述第一舞动信息映射到世界坐标系中，获取输电线路在世界坐标系中的舞动频率和舞动幅度，作为目标舞动信息。

7.根据权利要求4所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述S8中基于所述目标舞动信息和所述环境数据，状态评估子单元构建输电线路的状态检测报告，包括：

S801、状态评估子单元基于所述目标舞动信息，确定输电线路的线路状态，并基于所述环境数据确定环境状态；

S802、基于所述线路状态和所述环境状态，状态评估子单元确定输电线路的风险预警等级；

S803、基于所述线路状态、所述环境状态和所述风险预警等级，状态评估子单元构建所述状态检测报告。

8.根据权利要求1所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述输电线路舞动在线检测系统的工作模式包括：定期检测、风险环境预警检测及人工干预检测；

其中，所述定期检测表示基于预设的检测时间周期，所述输电线路舞动在线检测系统定期对输电线路进行检测；

所述风险环境预警检测表示基于环境数据和风险评定标准，所述输电线路舞动在线检测系统对输电线路进行检测；

所述人工干预检测表示基于用户的检测指令，所述输电线路舞动在线检测系统对输电线路进行检测。

9.根据权利要求1所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述输电线路舞动在线检测系统还包括光伏供电模块和用户模块，所述状态检测模块还包括通讯单元；

所述光伏供电模块用于向所述状态检测模块进行供电；

所述通讯单元用于将状态检测报告在线发送至用户模块，并接收用户反馈信息，以及将所述用户反馈信息发送至图像分析子单元和状态评估子单元；

所述用户模块用于向用户展示所述状态检测报告，并基于用户操作生成所述用户反馈信息，以及将所述用户反馈信息发送至所述通讯单元。

10.根据权利要求9所述的输电线路舞动在线检测系统，其特征在于，所述状态检测模块的工作流程还包括：

状态检测模块在接收到用户反馈信息之后，基于所述用户反馈信息对所述状态检测模块进行训练，以调整状态检测模块中的参数信息。

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