CN117092631B - 一种输电通道施工机械目标定位与测距方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电通道施工机械目标定位与测距方法及系统，涉及机械目标定位与测距技术领域，依托于毫米波测距雷达与图像监控装置实现，图像监控装置与毫米波测距雷达单元安装在输电杆塔上，实现对输电线路中施工机械目标的定位；本发明实现在图像监控装置拍摄间隔期内的工程机械快速识别，将工程机械等外力破坏隐患从30分钟的识别频次提高到2分钟，有效提高输电线路附近工程机械的识别效率；同时，通过毫米波测距雷达内的计算能力，计算出工程机械到导线的最短距离，当距离超过预设值后，不再对外力破坏隐患进行告警，从而实现工程机械对导线破坏隐患的分级管理与预警。
Description
技术领域
本发明涉及机械目标定位与测距技术领域，尤其涉及一种输电通道施工机械目标定位与测距方法及系统。
背景技术
传统的输电线路巡视主要依靠运维人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊的现场变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监管发生线路事故。因此，可以对输电线路进行实时监控的智能监控系统应运而生。
目前，图像监控技术在输电线路运检领域实现了大规模应用。图像监控装置包括摄像头、主控与计算单元、通信单元、供电单元等组部件，安装于输电线路的杆塔上，能够实现对输电线路通道的实时可视化监测，大幅提高线路巡检效率。
随着人工智能技术的飞速发展及在输电线路图像监控装置中的落地应用，目前已经实现了输电线路通道内塔吊、吊车、水泥罐车、推土机等施工机械的有效识别。由于各类施工机械距离输电导线过近时，会产生导线对施工机械的放电现象，导致线路跳闸、人员伤亡等严重后果。因此，基于智能识别技术，将导线及输电线路通道内的隐患自动识别并推送，将在海量监控图片传输过程中快速筛选出隐患图片并及时告警，大幅提高线路监控效率及效果。
然而目前随着隐患图片的不断增多，给图片的查看带来更大的工作压力，由于通过图像监控装置拍摄的图片天然存在物体近大远小、镜头畸变等情况，难以从图片上直接判断各类施工隐患目标距离导线或输电线路通道的具体距离，无法判断风险隐患等级，造成隐患图片频繁告警；因此，如果可以对各类施工机械进行距离测量，进而直接给出与导线的距离，可针对性进行隐患风险分级，避免无效隐患目标告警，进一步提高巡视效率；
为此，我们提出了一种输电通道施工机械目标定位与测距方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输电通道施工机械目标定位与测距方法及系统，通过借助毫米波雷达进行施工机械类目标的距离测量，能够对导线下方及输电通道内的施工机械进行高频次探测，当探测到相应装置时，在雷达装置中进行建模计算，进而提高输电线路防外破监测的及时性与准确性，有效减少图像监控装置的无效告警。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种输电通道施工机械目标定位与测距方法，该目标定位与测距方法具体步骤如下：
第一步，将毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行；
第二步，启动毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行一次探测并储存采集数据，通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
第三步，测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
第四步，以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；
当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
第五步，根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
第六步，将第五步中最短距离与第四步中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
第七步，拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
第八步，匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台。
第二方面，本发明实施例提供了一种输电通道施工机械目标定位与测距系统，该目标定位与测距系统包括云平台、通信模块、图像监控装置、毫米波测距雷达模块与供电模块；
所述毫米波测距雷达模块用于对输电线路下方区域进行探测与标注框匹配，其具体步骤如下：
S1、通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
S2、测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
S3、以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
S4、根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
S5、将S4中最短距离与S3中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
S5、拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台；
所述图像监控装置用于接收工程机械边界的反射点到导线的最短距离与标注框，并启动摄像头对通道进行拍照；
所述通信模块用于各模块之间的通信连接；
所述云平台用于存储雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息及图片。
作为本发明进一步的方案，所述毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，且毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明实现在图像监控装置拍摄间隔期内的工程机械快速识别，将工程机械等外力破坏隐患从30分钟的识别频次提高到2分钟，有效提高输电线路附近工程机械的识别效率；同时，通过毫米波测距雷达内的计算能力，计算出工程机械到导线的最短距离，当距离超过预设值后，不再对外力破坏隐患进行告警，从而实现工程机械对导线破坏隐患的分级管理与预警。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例中机械目标定位与测距系统的框架图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
参照图1，本发明实施例提供的一种输电通道施工机械目标定位与测距方法，该目标定位与测距方法具体步骤如下：
第一步，将毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行；
第二步，启动毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行一次探测并储存采集数据，通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
第三步，测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
第四步，以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；
当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
第五步，根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
第六步，将第五步中最短距离与第四步中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
第七步，拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
第八步，匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台。
实施例
参照图1，本发明实施例提供了一种输电通道施工机械目标定位与测距系统，该目标定位与测距系统包括云平台、通信模块、图像监控装置、毫米波测距雷达模块与供电模块；
本实施例中所述毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，且毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行。
所述图像监控装置用于接收工程机械边界的反射点到导线的最短距离与标注框，并启动摄像头对通道进行拍照；
所述通信模块用于各模块之间的通信连接；
所述云平台用于存储雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息及图片；
需要进一步说明的是，所述毫米波测距雷达模块用于对输电线路下方区域进行探测与标注框匹配，其具体步骤如下：
S1、通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
S2、测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
S3、以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
S4、根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
S5、将S4中最短距离与S3中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
S5、拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台。
具体的，首先将毫米波测距雷达模块、具有工程机械外力破坏隐患识别能力的智能图像监控装置安装于输电线路杆塔上，测量毫米波测距雷达安装高度、该档距内下相导线挂载位置，完成在雷达内的塔线体系建模；
其次通过2分钟/次高频次的雷达启动，探测输电线路下方区域内是否存在新增金属反射物。当存在时，毫米波测距雷达对该物体进行距离及角度测量，并在大地坐标系内计算得出对导线的最短距离，将该物体边缘及距离传输至图像监控装置之中；
最后图像监控装置对输电通道区域进行拍摄并进行工程机械的人工智能识别，完成识别框绘制，并将识别框与雷达送入的物体边缘进行匹配，当重合度大于一定值后将距离信息赋给该工程机械，完成识别与测距的结合流程；同时，预设距离阈值，当与导线距离小于一定值后再进行工程机械入侵告警，减少无效告警数量；
综上，本发明实现在图像监控装置拍摄间隔期内的工程机械快速识别，将工程机械等外力破坏隐患从30分钟的识别频次提高到2分钟，有效提高输电线路附近工程机械的识别效率；同时，通过毫米波测距雷达内的计算能力，计算出工程机械到导线的最短距离，当距离超过预设值后，不再对外力破坏隐患进行告警，从而实现工程机械对导线破坏隐患的分级管理与预警。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种输电通道施工机械目标定位与测距方法，其特征在于，该目标定位与测距方法具体步骤如下：
第一步，将毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行；
第二步，启动毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行一次探测并储存采集数据，通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
第三步，测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
第四步，以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；
当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
第五步，根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
第六步，将第五步中最短距离与第四步中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
第七步，拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
第八步，匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台。
2.一种输电通道施工机械目标定位与测距系统，其特征在于，该目标定位与测距系统包括云平台、通信模块、图像监控装置、毫米波测距雷达模块与供电模块；
所述毫米波测距雷达模块用于对输电线路下方区域进行探测与标注框匹配，其具体步骤如下：
S1、通过图片或现场人员确认此区域内无施工机械时，将此刻毫米波测距雷达采集的数据作为初始数据集；
S2、测量并记录毫米波测距雷达模块在杆塔上的安装高度以及距离杆塔中心的偏移长度，同时测量本塔及对向杆塔的下相导线挂点高度及下相横担长度，在毫米波测距雷达模块内完成塔线体系的建模流程；
S3、以每2分钟频次启动一次毫米波测距雷达模块，对输电线路下方区域进行探测，并与初始数据集进行对比；当在探测区域内产生由工程机械所反射的电磁波后，将反射区域在毫米波测距雷达模块内进行框选标注，得到标注框，并通过毫米波的回波反射计算工程机械到毫米波测距雷达模块的距离及角度；
S4、根据工程机械到毫米波测距雷达模块的距离与夹角，计算工程机械边界的反射点到导线的最短距离；
S5、将S4中最短距离与S3中的标注框传输至图像监控装置中，并启动摄像头对通道进行拍照；
S5、拍照后通过人工智能识别算法识别出工程机械后进行画框标注，并与毫米波测距雷达模块识别的标注框进行匹配；
匹配成功后，将雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息中，与图片一同经通信模块上传至云平台；
所述图像监控装置用于接收工程机械边界的反射点到导线的最短距离与标注框，并启动摄像头对通道进行拍照；
所述通信模块用于各模块之间的通信连接；
所述云平台用于存储雷达识别的标注框对应的距离融合到图像识别的标注信息及图片。
3.根据权利要求2所述的一种输电通道施工机械目标定位与测距系统，其特征在于，所述毫米波测距雷达模块及图像监控装置安装于杆塔上，且毫米波测距雷达模块的法线及图像监控装置的摄像头主轴与线路走向保持平行。
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