CN116379316A - 一种基于图像识别的高压线安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像识别的高压线安全监测系统，基于图像识别的高压线安全监测系统包括环形轨道、云台驱动机构、云台和监测装置，环形轨道用于绕设在圆柱塔杆上，云台驱动机构安装在环形轨道中，并与云台连接，云台驱动机构用于所述云台沿环形轨道移动，监测装置安装在云台上，监测装置包括摄像头、电源、控制器和通信模块，电源用于为所述摄像头、控制器、通信模块、云台驱动机构和云台供电，摄像头、通信模块与控制器连接。本发明机构合理、安装简单，解决了圆柱塔杆上设置的监测装置安装困难、使用时存在盲区的问题。

Description

一种基于图像识别的高压线安全监测系统

技术领域

本发明涉及高压线监测技术领域，具体涉及一种基于图像识别的高压线安全监测系统。

背景技术

高压输电线在全国各城市郊区、农村地区分布非常广泛，因其输电电压较高，故而离地面或其他建筑物较远，高压输电塔附近一般不允许无关人员靠近，然而，部分生长的树木会逐渐靠近输电线缆，有时也会有无关人员靠近输电塔，或者有吊车等起重机械在高压线路下施工，都会对高压线缆造成一定威胁，因此需要对高压输电线路进行定期巡检以排除危险。

目前，对高压输电塔的监测方式主要是依靠人工定期巡检，该方案存在检查不及时，费时费力等问题，每年都会由于大风折断树枝导致断木靠近线缆引起高压线跳闸，同时当线缆老化引起线缆断裂的问题，电力部门也需要较长时间的排查断点，难以做到立即锁定问题点，立即修复，迅速恢复供电的目标。

随着技术发展，出现了一些通过在高压输电塔上设置摄像头，通过图像识别技术来对高压输电塔周围进行监测的装置，如授权公告号CN113739008B的发明专利公开的一种输电线路塔杆全方位图像监测装置，通过固定板、转动板来将摄像头安装在输电线路塔杆上，从而对输电线路塔杆周围的环境进行监测，保证输电线路的运行安全。此种装置一般安装在钢架结构的高压输电塔上，而不便于安装在柱状的电力钢杆上，由于电力钢杆为圆柱形，一般需要通过卡箍对摄像头进行安装，通过卡箍进行安装时，无论怎样调整摄像头的安装位置，由于摄像头的一侧被圆柱形的电力钢杆遮挡，从而导致摄像头的视野受阻，若需要对电力钢杆周围的环境进行监测，需要安装至少两个摄像头，从而增加成本，同时高空作业也存在一定危险性，安装两个摄像头也加大了安装难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像识别的高压线安全监测系统，解决目前安装在圆柱形电力钢杆上的监测装置存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于图像识别的高压线安全监测系统，包括环形轨道、云台驱动机构、云台和监测装置，所述环形轨道用于绕设在圆柱塔杆上，所述云台驱动机构安装在所述环形轨道中，并与所述云台连接，所述云台驱动机构用于驱动所述云台沿所述环形轨道移动，所述监测装置安装在所述云台上；所述监测装置包括摄像头、电源、控制器和通信模块，所述电源用于为所述摄像头、控制器、通信模块、云台驱动机构和云台供电，所述摄像头、通信模块与所述控制器连接。

进一步优选，所述监测装置还包括雷达，所述雷达与所述控制器连接，用于监测圆柱塔杆附近的活体移动信息。

进一步优选，所述电源包括蓄电池和太阳能电池板，所述蓄电池与所述太阳能电池板连接。

进一步优选，所述环形轨道包括多个弧形轨道，各所述弧形轨道首尾连接形成所述环形轨道。

进一步优选，所述弧形轨道一端设有上下方向的插接筒，所述弧形轨道的另一端设有上下方向的插接柱，所述插接柱与所述插接筒插接连接。

进一步优选，所述弧形轨道上设有滑槽和连接槽，其中，所述滑槽设有两个，分别设置在所述连接槽上方和下方，所述云台驱动机构安装在位于上方的所述滑槽中，位于下方的所述滑槽中安装有太阳能电池板驱动机构，所述连接槽用于插接固定绳。

进一步优选，所述云台驱动机构和所述太阳能电池板驱动机构均包括滑车和驱动装置，所述滑车滑动安装在所述滑槽中，所述驱动装置设在所述滑槽外侧，所述驱动装置包括壳体、第一伺服电机和驱动轮，所述驱动轮设在所述壳体上下两侧，所述第一伺服电机安装在所述壳体上，并与所述驱动轮传动连接，所述壳体与所述滑车连接，所述驱动轮抵接在所述弧形轨道外侧面上。

进一步优选，所述滑车上设有安装杆，所述壳体上设有对应的安装孔，所述安装杆穿过所述安装孔后通过螺母固定。

进一步优选，所述连接槽的外壁上周向设有多个长孔。

进一步优选，所述云台包括第一旋转模组和第二旋转模组，所述第二旋转模组安装在所述第一旋转模组上，所述第一旋转模组用于驱动所述第二旋转模组在水平面上转动，所述第二旋转模组与所述摄像头连接，用于驱动所述摄像头在垂直平面上转动，所述第一旋转模组与所述驱动装置连接。

本发明的有益效果：

本发明的基于图像识别的高压线安全监测系统，通过在圆柱塔杆上设置环形轨道，并设置云台驱动机构，使得云台驱动机构能够带动云台沿环形轨道周向移动，进而带动与云台连接的摄像头沿环形轨道移动，从而能够仅采用一台摄像头，即可实现对圆柱塔杆周围环境的图形采集，以通过图像识别进行高压线的安全监测，从而解决了目前在圆柱塔杆上安装的监测系统视野被圆柱塔杆遮挡导致存在监测盲区的问题，同时能够节省摄像头的数量。

附图说明

图1是本发明高压线安全监测系统应用场景的结构示意图；

图2是本发明高压线安全监测系统中监测装置的原理图；

图3是本发明高压线安全监测系统的结构示意图；

图4是本发明高压线安全监测系统中监测装置和太阳能电池板安装方式的结构示意图；

图5是本发明高压线安全监测系统中弧形轨道的结构示意图；

图6是图5另一角度的结构示意图；

图7是本发明高压线安全监测系统中云台驱动机构和云台连接的结构示意图；

图8是图7另一角度的结构示意图；

图9是本发明高压线安全监测系统中太阳能电池板驱动机构和太阳能电池板连接的结构示意图。

图中各标记对应的名称：

1、环形轨道，11、弧形轨道，111、插接筒，112、插接柱，113、滑槽，114、连接槽，115、长孔，2、云台驱动机构，3、云台，31、底座，32、第二伺服电机，33、齿轮，34、支撑座，4、监测装置，41、摄像头，5、圆柱塔杆，6、太阳能电池板，7、太阳能电池板驱动机构，71、太阳能电池板安装架，8、滑车，81、导轮，9、驱动装置，91、壳体，92、第一伺服电机，93、驱动轮，94、安装杆。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的实施例1：

本发明实施例中的基于图像识别的高压线安全监测系统，是通过环形轨道、云台驱动机构和云台的配合，使得监测装置能够沿环形轨道移动，从而获得圆柱塔杆周围更多的环境信息，解决圆柱塔杆上安装监测装置存在盲区的问题。

具体地，图1和图2所示，基于图像识别的高压线安全监测系统，包括环形轨道1、云台驱动机构2、云台3和监测装置4，环形轨道1绕设安装在圆柱塔杆5上，云台驱动机构2安装在环形轨道1上，同时，云台驱动机构2与云台3连接，从而能够驱动云台3沿环形轨道1移动，监测装置4安装在云台3上，通过云台3使得监测装置4能够调整方向，从而实现全方位的图像采集。

图3所示，监测装置4包括摄像头41、电源、控制器和通信模块，摄像头41用于对圆柱塔杆5周围进行拍摄，从而采集图像和视频，控制器用于接收摄像头41采集的图像信息，并进行运算，来判断线缆附近树木是否过于靠近、线缆是否断裂等，同时，通过通信模块将异常结果传输到控制中心，供工作人员查看，电源能够为摄像头41、控制器、通信模块、云台驱动机构2和云台3供电。

本实施例中，控制器采用NUC980型CPU芯片，具备强大的边缘计算能力，能够对图像进行本地处理，通信模块采用4G、5G或WIFI传输，根据现场情况而定，本实施例中不作限定，同时，通过图像采集对图像进行分析判断线缆附近树木是否过于靠近、线缆是否断裂的方法属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，监测装置4还包括雷达，雷达与控制器连接，通过雷达对高压线缆附近的活体进行监测，当出现动物、人等移动时，雷达能够感知到，同时，还设置有喇叭，喇叭与控制器连接，当雷达检测到人或动物异常靠近时，能够通过喇叭进行喊话进行警告。

本实施例中，电源包括蓄电池和太阳能电池板6，蓄电池采用磷酸铁锂电池，具备至少30天的续航能力，太阳能电池板6能够为蓄电池补充电能，从而保证蓄电池的持续供电。

本实施例中，环形轨道1包括多个弧形轨道11，各弧形轨道11首尾连接成环形，从而形成环形轨道1，各个弧形轨道11拼接而形成环形轨道1，在实际使用时，由于各圆柱塔杆5的直径和监测装置4安装的高度不同，从而能够调整弧形轨道11的数量，来使用不同的安装需求，无需特别定制，从而减少生产成本，降低安装难度。

如图5和图6所示，弧形轨道11一端设有上下方向的插接筒111，另一端设有上下方向的插接柱112，通过将插接柱112插接在插接筒111中，实现各弧形轨道11的拼接安装。

如图4－图6所示，在弧形轨道11上设有滑槽113和连接槽114，滑槽113设有两个，分别设在连接槽114的上方和下方，弧形轨道11采用铝型材制成，避免户外使用时出现生锈的问题。云台驱动机构2安装在位于上方的滑槽113中，位于下方的滑槽113中则安装有太阳能电池板驱动机构7，通过云台驱动机构2带动云台3周向移动，通过太阳能电池板驱动机构7带动太阳能电池板6周向移动，从而能够使得太阳能电池板6寻找充电效率较高的位置。本实施例中，太阳能电池板6与监测装置4之间通过线缆连接，太阳能电池板6只能在线缆长度范围能移动，也即移动距离受到限制，避免太阳能电池板与监测装置4产生缠绕或线缆断开的情况出现。

如图5所示，连接槽114设在两个滑槽113之间，连接槽114的作用是供固定绳索穿过，通过固定绳索绕设一周，将各弧形轨道11固定起来，同时能够对固定绳索进行遮挡，避免固定绳索老化，在连接槽114的外壁上，还设有多个长孔115，通过长孔115便于对固定绳索的连接处进行固定。

如图7和图8所示，云台驱动机构2和太阳能电池板驱动机构7的结构相同，均包括滑车8和驱动装置9，滑车8滑动安装在滑槽113中，滑车8上下方向设有8个导轮81，水平方向设有八个导轮81，从而保证滑车8能够顺畅地滑动，同时起到良好的支撑作用。驱动装置9设在滑槽113外侧，驱动装置9包括壳体91、第一伺服电机92和驱动轮93，驱动轮93设在壳体91上下两侧，沿水平方向设置，第一伺服电机92设在壳体91上，第一伺服电机92与驱动轮93传动连接，能够驱动驱动轮93转动，其具体结构属于现有技术，在此不再赘述，壳体91与滑车8连接，同时驱动轮93抵接在弧形轨道11外侧面上，从而能够通过驱动轮93驱动滑车8沿滑槽113周向移动。

如图7所示，在滑车8上设有安装杆94，壳体91上设有对应的安装孔，在进行安装时，首先将滑车8置于滑槽113中，然后将壳体91对准安装杆94的位置与滑车8连接，通过螺母固定，同时，在安装杆94上套设有弹簧，通过弹簧保证长时间使用后驱动轮93能够始终保持与弧形轨道11外侧面的抵接。

如图7所示，云台包括第一旋转模组和第二旋转模组，第二旋转模组安装在第一旋转模组上，第一旋转模组能够驱动第二旋转模组在水平面上转动，第二旋转模组与摄像头41连接，从而能够驱动摄像头41在垂直平面上转动。

本实施例中，第一旋转模组包括底座31、第二伺服电机32和齿轮33，第二伺服电机32设在底座31下方，齿轮33转动设置在底座31上，第二伺服电机32与齿轮33传动连接，通过第二伺服电机32驱动齿轮33转动，第二旋转模组包括支撑座34，支撑座34设在齿轮33上，支撑座34上设有第三伺服电机，第三电机的输出轴与摄像头41连接。同时，雷达和喇叭设在支撑座34上，从而能够调整雷达的扫描范围。

如图9所示，太阳能电池板驱动机构7连接太阳能电池板安装架71，太阳能电池板倾斜设在太阳能电池板安装架71上。

工作原理：

在进行安装时，根据安装的圆柱塔杆5直径和安装位置来选择对应数量的弧形轨道11进行拼接，通过插接筒111和插接柱112的插接连接完成弧形轨道11的拼接，然后将云台驱动机构2和太阳能电池板驱动机构7置入拼接好的环形轨道1中，通过固定绳穿过各连接槽114将环形轨道1固定在圆柱塔杆5外壁上，云台3上的第二旋转模组连接的摄像头41，能够通过第一旋转模组和第二旋转模组的配合，实现摄像头41水平方向的转动和垂直方向的转动，从而能够采集圆柱塔杆5周围环境的图像和视频信息，控制器通过图像信息来判断对高压线产生威胁的情况和高压线的损坏情况，通过设置在第二旋转模组上的雷达扫描，监测高压线周围是否有动物或人异常靠近，并将问题信息通过通信模块传输给控制中心，供工作人员及时查看，及时处理，保证线路安全，通过云台驱动机构2，带动摄像头41和雷达周向移动，从而能够对圆柱塔杆5周围的环境进行无缝采集，避免了圆柱塔杆5对摄像头41和雷达的遮挡，同时，通过太阳能电池板驱动机构7驱动太阳能电池板6周向移动，可随摄像头41同步移动，也可以单独移动一定距离，以寻找充电效率更高的位置。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：包括环形轨道、云台驱动机构、云台和监测装置，所述环形轨道用于绕设在圆柱塔杆上，所述云台驱动机构安装在所述环形轨道中，并与所述云台连接，所述云台驱动机构用于驱动所述云台沿所述环形轨道移动，所述监测装置安装在所述云台上；所述监测装置包括摄像头、电源、控制器和通信模块，所述电源用于为所述摄像头、控制器、通信模块、云台驱动机构和云台供电，所述摄像头、通信模块与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述监测装置还包括雷达，所述雷达与所述控制器连接，用于监测圆柱塔杆附近的活体移动信息。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：

所述电源包括蓄电池和太阳能电池板，所述蓄电池与所述太阳能电池板连接。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述环形轨道包括多个弧形轨道，各所述弧形轨道首尾连接形成所述环形轨道。

5.根据权利要求4所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述弧形轨道一端设有上下方向的插接筒，所述弧形轨道的另一端设有上下方向的插接柱，所述插接柱与所述插接筒插接连接。

6.根据权利要求5所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述弧形轨道上设有滑槽和连接槽，其中，所述滑槽设有两个，分别设置在所述连接槽上方和下方，所述云台驱动机构安装在位于上方的所述滑槽中，位于下方的所述滑槽中安装有太阳能电池板驱动机构，所述连接槽用于插接固定绳。

7.根据权利要求6所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述云台驱动机构和所述太阳能电池板驱动机构均包括滑车和驱动装置，所述滑车滑动安装在所述滑槽中，所述驱动装置设在所述滑槽外侧，所述驱动装置包括壳体、第一伺服电机和驱动轮，所述驱动轮设在所述壳体上下两侧，所述第一伺服电机安装在所述壳体上，并与所述驱动轮传动连接，所述壳体与所述滑车连接，所述驱动轮抵接在所述弧形轨道外侧面上。

8.根据权利要求7所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述滑车上设有安装杆，所述壳体上设有对应的安装孔，所述安装杆穿过所述安装孔后通过螺母固定。

9.根据权利要求8所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述连接槽的外壁上周向设有多个长孔。

10.根据权利要求7所述的基于图像识别的高压线安全监测系统，其特征在于：所述云台包括第一旋转模组和第二旋转模组，所述第二旋转模组安装在所述第一旋转模组上，所述第一旋转模组用于驱动所述第二旋转模组在水平面上转动，所述第二旋转模组与所述摄像头连接，用于驱动所述摄像头在垂直平面上转动，所述第一旋转模组与所述驱动装置连接。

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