CN116665381B - 一种输电线路的外破源识别和预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据识别技术领域，提出了一种输电线路的外破源识别和预警方法及系统，步骤如下：获取待识别区域输电线路的线路位置信息；获取待识别输电线路的周围区域的建设规划信息以及环境信息，按照外破源出现的概率划分外破风险等级；针对风险等级到达设定级别的输电线路区段，控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线。本发明根据规划信息和环境信息主动设置警示边界线，能够给输电线路经过的车辆或者行人以直观化的指示，通过指示边界线能够清楚地指示输电线路周围的危险区域，解决了通过监控装置在主动性的外破源进入危险区域后再进行预警的时滞性问题，能够最大限度地减少主动性外破源对输电线路的损坏。

Description

一种输电线路的外破源识别和预警方法及系统

技术领域

本发明涉及数据识别相关技术领域，具体地说，是涉及一种输电线路的外破源识别和预警方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

现在的输电线路往往设置在空旷的户外环境中，由于输电线路的设置位置处于户外，当有输电线路周围有施工任务，或者有车辆经过输电线路可能会对输电线路造成破坏，对电力系统的运行可靠性和安全性造成影响，需要对输电线路进行巡检。目前的输电线路外破源种类众多，包括施工破坏、违法植树、违法建房、异物外破等；施工破坏是造成输电线路故障原因的重要因素，在输电线路走廊及其保护区附近进行起重，挖掘、装运等违章施工，主要表现为：起重机的吊臂、挖掘机、打桩机等违章作业，靠近或碰触输电线路，大型货车、水泥泵车在输电线路下方行驶时挂断线路，或者因为安全距离不够而发生放电现象：在电力设施附近违章取土而没有及时回填到位，造成杆塔倾斜。异物外破如燃放孔明灯，挂在高压线上的风筝、塑料薄膜、广告布等也是输电线路外破的重要帮凶，极易造成两项导线相连而跳闸停电。在输电线路防护区内违章建房、违章植树、垂钓，因为建筑物、树木与线路的安全距离不够，在恶劣电气下可能发生瞬间放电、接地或跳闸。

发明人在研究中发现，目前的输电线路巡检方式，包括人工巡检以及基于无人机的遥控巡检，这些巡检手段都存在滞后性，并且在外破源进入输电线路安全运行警示区域后再发出警示信息，不能起到提前警示的作用，不能有效避免输电线路故障。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种输电线路的外破源识别和预警方法及系统，能够识别外破风险高的区域，开启用于警示输电区域安全范围的边界线，能够给经过的行人以及车辆直观指示，从外破源进入后识别转换为预防外破源进入，解决了外破源巡检滞后性的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种输电线路的外破源识别和预警方法，包括如下步骤：

获取待识别区域输电线路的线路位置信息；

获取待识别输电线路的周围区域的建设规划信息以及环境信息，按照外破源出现的概率划分外破风险等级；

针对外破风险等级到达设定级别的输电线路区段，控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线。

一个或多个实施例提供了一种输电线路的外破源识别和预警系统，包括输电线路监控终端，设置在杆塔上的激光束发射装置，以及声音采集装置和通过升降装置设置在杆塔上的摄像装置，输电线路监控终端被配置为执行上述的一种输电线路的外破源识别和预警方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中，根据规划信息和环境信息主动设置警示边界线，能够给输电线路经过的车辆或者行人以直观化的指示，通过指示边界线能够清楚地指示输电线路周围的危险区域，使得输电线路的施工人员以及车辆避让输电线路的危险区域，解决了通过监控装置在主动性的外破源进入危险区域后再进行预警的时滞性问题，能够最大限度地减少主动性外破源对输电线路的损坏。

本发明的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1是本发明实施例1的外破源识别和预警方法流程图；

图2是本发明实施例2的外破源识别和预警系统框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1所示，一种输电线路的外破源识别和预警方法，包括如下步骤：

步骤1、获取待识别区域输电线路的线路位置信息；

步骤2、获取待识别输电线路的周围区域的建设规划信息以及环境信息，按照外破源出现的概率划分外破风险等级；

步骤3、针对外破风险等级到达设定级别的输电线路区段，控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线。

本实施例中，根据规划信息和环境信息主动设置警示边界线，能够给输电线路经过的车辆或者行人以直观化的指示，通过指示边界线能够清楚地指示输电线路周围的危险区域，使得输电线路的施工人员以及车辆避让输电线路的危险区域，解决了通过监控装置在主动性的外破源进入危险区域后再进行预警的时滞性问题，能够最大限度地减少主动性外破源对输电线路的损坏。

步骤1中，输电线路位置信息具体为位置坐标数据，包括经度和纬度数值。

进一步地，基于输电线路位置信息构建输电线路的全景地图，可以将全景地图显示在智能巡检的客户端设备中，以全景地图可以实现现场检测装置、输电线路监控终端以及人机结合的智能巡检。

全景地图可以包括输电线路的图标表示，输电线路所处的自然环境，各段输电线路的连接关系，以及输电杆塔的位置坐标。

其中，客户端设备可以是运维人员的终端设备，可以为手机或者电脑终端。

步骤2中，建设规划信息，获取方法为搜索待识别区域内政府政务网站下发的土地规划，识别规划位置区域，判断规划位置区域是否是输电线路布设区域。

在一些实施例中，规划位置区域的识别方法，包括如下步骤：

步骤21、采用爬虫方法爬取网站上的公告信息，并下载相关用地规划信息；

步骤22、对下载的规划信息，提取表示位置区域的关键词，根据规划位置信息与步骤1中的输电线路位置信息进行比对，确定线路位置是否在规划位置区域内或者在设定的距离内。

步骤1中，激光束发射装置可以采用激光指示灯，用于发射有颜色的激光束，可以为红色、绿色等；激光指示灯发射的激光束至少能传输至下一杆塔位置，用于形成输电线路防外破的保护区域分界线；

输电线路位置如果在规划位置区域内或者在周围设定的距离内，将对应的输电线路区段定位高风险区段，启动激光指示灯，通过激光束指示输电线路的安全范围。

进一步地，将规划位置区域添加至输电线路的全景地图中，可以在客户端设备中显示输电线路与规划位置的相对位置关系，可以提醒相关人员对这一区段提高监控力度。

步骤2中，输电线路所处的环境信息，包括输电线路周围的设施、地势等，设施包括是否跨越道路、是否有住宅区、是否跨越河流；

根据输电线路所处的环境信息，识别有车、船或人的通行的输电线路区段，按照通行频次划分外破风险等级，当高于设定的风险等级，控制启动激光指示灯，发射有色激光束，激光束至少能传输至下一杆塔位置，用于形成输电线路防外破的保护区域警示分界线。

进一步的，为实现输电线路外破源的智能识别，杆塔上设置声音采集装置，对获取的输电线路现场的声音数据进行场景识别，判断是否为作业机械、车辆等。

声音采集装置与输电线路的监控终端连接，将采集的声音数据以及识别出有施工作业的杆塔位置传输至监控终端，监控终端在输电线路的全景地图上的对应位置进行指示预警，并将更新后的全景地图显示在客户端设备中。

具体的，通过输电线路的场景声音识别，当识别到有外破源在声音检测范围内，重新调整对应位置的外破风险等级。

进一步地，通过客户端设备，运维人员可以根据看到的全景地图预警位置，进行现场人工巡检。

具体的，可以基于统计分类器对场景声音进行识别，其中统计分类器可以为随机森林分类器、决策树分类器等。

基于统计分类器进行声音场景识别的方法，具体的：

步骤S1、获取各种施工作业声音、车辆行驶声音等外破源声音，构建训练集；

步骤S2、对训练集的音频数据进行分割，并提取声学波形特征；

步骤S3、将训练数据集的声学波形特征作为分类器的输入，以声音类别标签作为输出，得到训练好的声音识别分类器；

步骤S4、获取输电线路现场声音，通过训练好的声音识别分类器进行识别，当在设定的时长内一直检测到施工声音，发送报警信息，报警信息包括声音采集杆塔位置以及声音识别类别。

进一步的技术方案，还可以在杆塔上设置摄像装置，根据采集的图像识别外破源，并且与杆塔上设置的声音采集装置联动，当声音采集装置识别到有外破源声音，启动摄像装置，所述摄像装置与输电线路监控终端通信连接，将采集到的图像传输至监控终端，或者，也可以进一步地将图像传输至客户端设备。

结合摄像装置采集图像数据，识别是否有外破源，如果有，调整对应位置的输电线路外破等级，启动现场的报警装置以及控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线，提示现场人员注意输电线路。

可选的，摄像装置包括红外摄像头以及双目摄像头，用于识别是否有火灾，或者是否有异物进入输电线路区域。

进一步地，所述摄像装置设置通过升降装置设置在杆塔上，能够实现广域测量，减少了由于遮挡或者角度问题拍摄不到异物。

可选的，升降装置包括升降平台、升降轨道以及驱动升降轨道转动的驱动装置。摄像装置设置在升降平台上，升降轨道带动升降平台上下移动。

进一步地，对升降装置以及摄像装置的协同控制，在升降过程中的控制方法为：

步骤K1、设定不同长度的升降距离，至少包括第一升降距离和第二升降距离；第一升降距离大于第二升降距离；

步骤K2、升降第一升降距离后，升降装置停止，在不同的俯仰角度下，控制摄像装置水平转动获取全角度拍摄图像；

步骤K3、升降第二升降距离后，升降装置停止，执行与步骤K2相同的控制拍摄操作；

循环执行步骤K2至步骤K3，直到到达升降装置的顶端或底端。

本实施例中，设置了不同的升降距离，能够最大限度地减少杆塔上支撑杆的遮挡，实现较大范围的不同角度的图像采集。

实施例2

基于实施例1，如图2所示，本实施例中提供一种输电线路的外破源识别和预警系统，包括输电线路监控终端，设置在杆塔上的激光束发射装置，以及声音采集装置和通过升降装置设置在杆塔上的摄像装置，输电线路监控终端被配置为执行实施例1所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法。

为实现输电线路外破源的智能识别，在杆塔上设置声音采集装置，对获取的输电线路现场的声音数据进行场景识别，判断是否为作业机械、车辆等。所述声音采集装置与输电线路的监控终端连接，将采集的声音数据以及识别出有施工作业的杆塔位置传输至监控终端，监控终端在输电线路的全景地图上的对应位置进行指示预警，并将更新后的全景地图显示在客户端设备中。

具体的，通过输电线路的场景声音识别，当识别到有外破源在声音检测范围内，重新调整对应位置的外破风险等级。

进一步地，通过客户端设备，运维人员可以根据看到的全景地图预警位置，进行现场人工巡检。

具体的，可以基于统计分类器对场景声音进行识别，其中统计分类器可以为随机森林分类器、决策树分类器等。

基于统计分类器进行声音场景识别的方法，具体的：

步骤S1、获取各种施工作业声音、车辆行驶声音等外破源声音，构建训练集；

步骤S2、对训练集的音频数据进行分割，并提取声学波形特征；

步骤S3、将训练数据集的声学波形特征作为分类器的输入，以声音类别标签作为输出，得到训练好的声音识别分类器；

步骤S4、获取输电线路现场声音，通过训练好的声音识别分类器进行识别，当在设定的时长内一直检测到施工声音，发送报警信息，报警信息包括声音采集杆塔位置以及声音识别类别。

进一步的技术方案，还可以在杆塔上设置摄像装置，根据采集的图像识别外破源，并且与杆塔上设置的声音采集装置联动，当声音采集装置识别到有外破源声音，启动摄像装置，所述摄像装置与输电线路监控终端通信连接，将采集到的图像传输至监控终端，或者，也可以进一步地将图像传输至客户端设备。

结合摄像装置采集图像数据，识别是否有外破源，如果有，调整对应位置的输电线路外破等级，启动现场的报警装置以及控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线，提示现场人员注意输电线路。

可选的，摄像装置包括红外摄像头以及双目摄像头，用于识别是否有火灾，或者有异物进入输电线路区域。

进一步地，所述摄像装置设置通过升降装置设置在杆塔上，能够实现广域测量，减少了由于遮挡或者角度问题拍摄不到异物。

可选的，升降装置包括升降平台、升降轨道以及驱动升降轨道转动的驱动装置。摄像装置设置在升降平台上，升降轨道带动升降平台上下移动。

进一步地，对升降装置以及摄像装置的协同控制，在升降过程中的控制方法为：

步骤K1、设定不同长度的升降距离，至少包括第一升降距离和第二升降距离；第一升降距离大于第二升降距离；

步骤K2、升降第一升降距离后，升降装置停止，在不同的俯仰角度下，控制摄像装置水平转动获取全角度拍摄图像；

具体的，俯仰角的调整可以为多次，每次调整后都全角度转动摄像装置拍摄图像。

步骤K3、升降第二升降距离后，升降装置停止，执行与步骤K2相同的控制拍摄操作；

循环执行步骤K2至步骤K3，直到到达升降装置的顶端或底端。

本实施例中，设置了不同的升降距离，能够最大限度地减少杆塔上支撑杆的遮挡，实现较大范围的不同角度的图像采集。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种输电线路的外破源识别和预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取待识别区域输电线路的线路位置信息，基于输电线路位置信息构建输电线路的全景地图；

获取待识别输电线路的周围区域的建设规划信息以及环境信息，按照外破源出现的概率划分外破风险等级；

针对外破风险等级到达设定级别的输电线路区段，控制开启激光束发射装置，用于形成指示输电线路保护区域的警示边界线；

所述建设规划信息获取方法为搜索待识别区域内政府政务网站下发的土地规划，识别规划位置区域，判断规划位置区域是否是输电线路布设区域；

所述规划位置区域的识别方法，包括如下步骤：采用爬虫方法爬取网站上的公告信息，并下载相关用地规划信息；对下载的规划信息，提取表示位置区域的关键词，根据规划位置信息与输电线路位置信息进行比对，确定线路位置是否在规划位置区域内或者在设定的距离内，当在设定距离内，调整输电线路区段的外破风险等级；

根据输电线路所处的环境信息，识别有车、船或人的通行的输电线路区段，按照通行频次划分外破风险等级，当高于设定的风险等级，控制启动激光指示灯，用于形成输电线路防外破的保护区域警示分界线。

2.如权利要求1所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法，其特征在于：线路位置信息具体为位置坐标数据，包括经度和纬度数值；所述全景地图包括输电线路的图标表示，输电线路所处的自然环境，各段输电线路的连接关系，以及输电杆塔的位置坐标。

3.如权利要求1所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法，其特征在于：激光束发射装置采用激光指示灯，用于发射有颜色的激光束；激光指示灯发射的激光束至少能传输至下一杆塔位置，用于形成输电线路防外破的保护区域分界线。

4.如权利要求1所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法，其特征在于：获取输电线路现场的声音数据，通过输电线路的场景声音识别，当有外破源在声音检测范围内，重新调整输电线路对应位置的外破风险等级。

5.如权利要求4所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法，其特征在于：获取输电线路周围图像，识别外破源，根据识别结果调整输电线路对应位置的外破风险等级。

6.一种输电线路的外破源识别和预警系统，其特征在于：包括输电线路监控终端，设置在杆塔上的激光束发射装置，以及声音采集装置和通过升降装置设置在杆塔上的摄像装置，输电线路监控终端被配置为执行权利要求1-5任一项所述的一种输电线路的外破源识别和预警方法。

7.如权利要求6所述的一种输电线路的外破源识别和预警系统，其特征在于：升降装置包括升降平台、升降轨道以及驱动升降轨道转动的驱动装置；摄像装置设置在升降平台上，升降轨道带动升降平台上下移动；

对升降装置以及摄像装置的协同控制，在升降过程中的控制方法为：

步骤K1、设定不同长度的升降距离，至少包括第一升降距离和第二升降距离；第一升降距离大于第二升降距离；

步骤K2、升降第一升降距离后，升降装置停止，在不同的俯仰角度下，控制摄像装置水平转动获取全角度拍摄图像；

步骤K3、升降第二升降距离后，升降装置停止，执行与步骤K2相同的控制拍摄操作；

循环执行步骤K2至步骤K3，直到到达升降装置的顶端或底端。