CN116602288A - 一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法 - Google Patents

一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电网安全技术领域，特别是涉及一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法。本发明的系统采用二自由度光电云台搭载驱鸟激光器，通过算法实现云台自动跟踪瞄准功能，所提出的系统具有主动、定向驱鸟的特点；本发明的系统采用高性能的嵌入式AI芯片部署鸟类目标检测模型，具有准确率高、运行效率高的特点；本发明的系统采用532nm的绿色驱鸟激光，工作范围广且不易形成鸟类的适应性；本发明的系统采用边缘计算设备作为控制模块同时完成图像处理，具有可靠性高、扩展性好的特点。

Description

一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法
技术领域
本发明属于电网安全技术领域，特别是涉及一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法。
背景技术
随着生态环境的改善，我国鸟类的数量显著增加、栖息活动范围也在不断地扩大。鸟害防治问题也随之而来。长期以来，输电线路的鸟害事故不断发生，严重威胁到线路及电网的正常运行。据统计在鸟害多发地区，鸟害导致的输电线路故障次数占总故障次数的60％-80％。输电线路的鸟害来源简单来说分为三种:(1)飞鸟筑巢；(2)大型鸟类在输电线路间飞行、打斗；(3)鸟粪闪络。
现有常见的驱鸟方式包括鸟刺式驱鸟器、风轮式驱鸟器、化学驱鸟剂以及声波驱鸟器、激光驱鸟器，大多存在驱鸟范围小、鸟类容易产生适应性、安装使用不便以及驱鸟的盲目性等问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种输电线路智能定向驱鸟系统及方法。
本发明的技术解决方案是：
一种输电线路智能定向驱鸟系统，该定向驱鸟系统包括二自由度光电云台、云台安装底座、驱鸟激光器、控制模块、目标检测模块和目标跟踪模块；
所述二自由度光电云台上搭载有相机机芯，相机机芯用于实时拍摄输电线路的视频图像；
所述驱鸟激光器安装在二自由度光电云台上，且与相机机芯光轴平行；
所述云台安装底座用于安装二自由度光电云台，且二自由度光电云台在控制模块的控制下能够在云台安装底座上进行水平和竖直两个方向的转动；
所述目标检测模块用于接收搭载在二自由度光电云台上的相机机芯实时拍摄的视频图像，并实时检测接收到的图像中是否存在目标，如果检测到目标，则输出检测结果给目标跟踪模块，如果没有检测到目标，则继续检测下一帧图像中是否存在目标；
所述目标跟踪模块用于接收目标检测模块输出的检测结果，并对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中得到当前目标的中心位置相对于当前帧图像中心的偏差值，并将得到的偏差值输出给控制模块，跟踪失败时，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块；
所述控制模块用于接收目标跟踪模块输出的偏差值，并根据接收到的偏差值控制二自由度光电云台水平或竖直方向的转动，目的是使得二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标(瞄准的判断依据为偏差值小于设定阈值)，当二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标后，控制模块控制驱鸟激光器发射激光，目的是驱赶目标，当对目标完成驱赶后，目标跟踪模块对目标的跟踪失败，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块，控制模块关闭驱鸟激光器；
所述目标检测模块部署在嵌入式AI平台；
所述目标跟踪模块部署在嵌入式AI平台；
所述二自由度光电云台能够在水平方向0°～360°连续转动；竖直方向-25°～+90°连续转动；
所述驱鸟激光器使用532nm的绿色炫目激光，对鸟类目标进行驱赶且不造成激光灼烧伤害；驱鸟激光器固定于二自由度光电云台上，并且驱鸟激光器与二自由度光电云台的相机机芯通过校准保证光轴平行；
所述目标检测模块接收视频图像时通过网线传输，使用RTSP协议进行拉流；
所述控制模块控制二自由度光电云台转动时的控制信号通过USB转RS485进行发送，控制模块与二自由度光电云台的通讯基于Pelco-D协议实现；
所述控制模块控制驱鸟激光器发射激光时的控制信号通过嵌入式AI平台的GPIO端口进行发送；
所述目标检测模块输出的检测结果包括检测到的目标类别以及目标在图像中的相对位置信息；
所述目标跟踪模块基于KCF的目标跟踪算法实现；
所述控制模块基于PID优先控制算法实现二自由度光电云台的转动控制。
一种输电线路智能定向驱鸟方法，该方法的步骤包括：
第一步，目标检测模块接收到相机机芯实时拍摄的视频图像，实时检测接收到的图像中是否存在目标，如果检测到目标，则输出检测结果给目标跟踪模块，如果没有检测到目标，则继续检测下一帧图像中是否存在目标；
第二步，目标跟踪模块接收到目标检测模块输出的检测结果，对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中得到当前目标的中心位置相对于当前帧图像中心的偏差值，并将得到的偏差值输出给控制模块，跟踪失败时，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块；
第三步，控制模块接收到目标跟踪模块输出的偏差值后控制二自由度光电云台水平或竖直方向的转动，目的是使得二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标(瞄准的判断依据为偏差值小于设定阈值)，当二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标后，控制模块控制驱鸟激光器发射激光，目的是驱赶目标，当对目标完成驱赶后，目标跟踪模块对目标的跟踪失败，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块，控制模块关闭驱鸟激光器。
有益效果
(1)本发明的系统采用二自由度光电云台搭载驱鸟激光器，通过算法实现云台自动跟踪瞄准功能，所提出的系统具有主动、定向驱鸟的特点；
(2)本发明的系统采用高性能的嵌入式AI芯片部署鸟类目标检测模型，具有准确率高、运行效率高的特点；
(3)本发明的系统采用532nm的绿色驱鸟激光，工作范围广且不易形成鸟类的适应性；
(4)本发明的系统采用边缘计算设备作为控制模块同时完成图像处理，具有可靠性高、扩展性好的特点。
附图说明
图1为本发明的系统组成示意图。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
如图1所示，一种输电线路智能定向驱鸟系统，该定向驱鸟系统包括二自由度光电云台、云台安装底座、驱鸟激光器、控制模块、目标检测模块和目标跟踪模块；
所述二自由度光电云台上搭载有相机机芯，相机机芯用于实时拍摄输电线路的视频图像；
所述驱鸟激光器安装在二自由度光电云台上；
所述云台安装底座用于安装二自由度光电云台，且二自由度光电云台在控制模块的控制下能够在云台安装底座上进行水平和竖直两个方向的转动；
所述目标检测模块用于接收搭载在二自由度光电云台上的相机机芯实时拍摄的视频图像，并实时检测接收到的图像中是否存在目标，该模块检测到目标后，输出检测结果给目标跟踪模块；
所述目标跟踪模块接收到目标检测模块输出的检测结果后，对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中获得目标位置相对于图像中心偏差值为(dx,dy)；
所述控制模块接收到目标跟踪模块输出(dx,dy)，会根据该值控制二自由度光电云台向(-dx,-dy)的方向转动直到(dx,dy)小于阈值，控制模块通过GPIO端口向驱鸟激光器发出控制信号，驱鸟激光器发射激光，对目标完成驱赶；
所述目标检测模块部署在嵌入式AI平台；
所述目标跟踪模块部署在嵌入式AI平台；
所述二自由度光电云台能够在水平方向0°～360°连续转动；竖直方向-25°～+90°连续转动；
所述驱鸟激光器使用532nm的绿色炫目激光，对鸟类目标进行驱赶且不造成激光灼烧伤害；驱鸟激光器固定于二自由度光电云台上，并且驱鸟激光器与二自由度光电云台的相机机芯通过校准保证光轴平行；
所述目标检测模块接收视频图像时通过网线传输，使用RTSP协议进行拉流；
所述控制模块控制二自由度光电云台转动时的控制信号通过USB转RS485进行发送，控制模块与二自由度光电云台的通讯基于Pelco-D协议实现；
所述控制模块控制驱鸟激光器发射激光时的控制信号通过嵌入式AI平台的GPIO端口进行发送；
所述目标检测模块输出的检测结果包括检测到的目标类别以及目标在图像中的相对位置信息；
所述目标跟踪模块基于KCF的目标跟踪算法实现；
所述控制模块基于PID优先控制算法实现二自由度光电云台的转动控制。
一种输电线路智能定向驱鸟方法，该方法的步骤包括：
第一步，目标检测模块接收到相机机芯实时拍摄的视频图像，实时检测接收到的图像中是否存在目标，当检测到目标时，则输出检测结果给目标跟踪模块；
第二步，目标跟踪模块接收到目标检测模块输出的检测结果，对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中获得目标位置相对于图像中心偏差值为(dx,dy)；
第三步，控制模块接收到目标跟踪模块输出(dx,dy)，会根据该值控制二自由度光电云台向(-dx,-dy)的方向转动直到(dx,dy)小于阈值，控制模块通过GPIO端口向驱鸟激光器发出控制信号，驱鸟激光器发射激光，对目标完成驱赶。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方法，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以对实施例做出多种修改和变型，这些修改和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
该定向驱鸟系统包括二自由度光电云台、云台安装底座、驱鸟激光器、控制模块、目标检测模块和目标跟踪模块；
所述二自由度光电云台上搭载有相机机芯，相机机芯用于实时拍摄输电线路的视频图像；
所述驱鸟激光器安装在二自由度光电云台上，且与相机机芯光轴平行；
所述云台安装底座用于安装二自由度光电云台，且二自由度光电云台在控制模块的控制下能够在云台安装底座上进行水平和竖直两个方向的转动；
所述目标检测模块用于接收搭载在二自由度光电云台上的相机机芯实时拍摄的视频图像，并实时检测接收到的图像中是否存在目标，如果检测到目标，则输出检测结果给目标跟踪模块，如果没有检测到目标，则继续检测下一帧图像中是否存在目标；
所述目标跟踪模块用于接收目标检测模块输出的检测结果，并对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中得到当前目标的中心位置相对于当前帧图像中心的偏差值，并将得到的偏差值输出给控制模块，跟踪失败时，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块；
所述控制模块用于接收目标跟踪模块输出的偏差值，并根据接收到的偏差值控制二自由度光电云台水平或竖直方向的转动，当二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标后，控制模块控制驱鸟激光器发射激光，当对目标完成驱赶后，目标跟踪模块对目标的跟踪失败，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块，控制模块关闭驱鸟激光器。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述控制模块根据接收到的偏差值控制二自由度光电云台水平或竖直方向的转动时，使得二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标，瞄准的判断依据为偏差值小于设定阈值。
3.根据权利要求1或2所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述目标检测模块部署在嵌入式AI平台。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述目标跟踪模块部署在嵌入式AI平台。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述二自由度光电云台能够在水平方向0°～360°连续转动；竖直方向-25°～+90°连续转动。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述驱鸟激光器使用532nm的绿色炫目激光，对鸟类目标进行驱赶且不造成激光灼烧伤害；驱鸟激光器固定于二自由度光电云台上，并且驱鸟激光器与二自由度光电云台的相机机芯通过校准保证光轴平行。
7.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述目标检测模块接收视频图像时通过网线传输，使用RTSP协议进行拉流。
8.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述控制模块控制二自由度光电云台转动时的控制信号通过USB转RS485进行发送，控制模块与二自由度光电云台的通讯基于Pelco-D协议实现；
所述控制模块控制驱鸟激光器发射激光时的控制信号通过嵌入式AI平台的GPIO端口进行发送。
9.根据权利要求1所述的一种输电线路智能定向驱鸟系统，其特征在于：
所述目标检测模块输出的检测结果包括检测到的目标类别以及目标在图像中的相对位置信息；
所述目标跟踪模块基于KCF的目标跟踪算法实现；
所述控制模块基于PID优先控制算法实现二自由度光电云台的转动控制。
10.一种输电线路智能定向驱鸟方法，其特征在于该方法的步骤包括：
第一步，目标检测模块接收到相机机芯实时拍摄的视频图像，实时检测接收到的图像中是否存在目标，如果检测到目标，则输出检测结果给目标跟踪模块，如果没有检测到目标，则继续检测下一帧图像中是否存在目标；
第二步，目标跟踪模块接收到目标检测模块输出的检测结果，对检测到的目标进行跟踪，跟踪过程中得到当前目标的中心位置相对于当前帧图像中心的偏差值，并将得到的偏差值输出给控制模块，跟踪失败时，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块；
第三步，控制模块接收到目标跟踪模块输出的偏差值后控制二自由度光电云台水平或竖直方向的转动，使得二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标，当二自由度光电云台能够瞄准跟踪的目标后，控制模块控制驱鸟激光器发射激光，目的是驱赶目标，当对目标完成驱赶后，目标跟踪模块对目标的跟踪失败，目标跟踪模块输出跟踪失败信号给控制模块，控制模块关闭驱鸟激光器。
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CN117351425A (zh) * 2023-10-23 2024-01-05 国网山东省电力公司青岛市即墨区供电公司 一种用于变电站的鸟类对象驱逐方法、装置、介质及设备

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