CN206818829U - 输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统,输电线检测仪包括:壳体、设置于壳体外壁上的摄像头以及设置于壳体内部的图像预处理器、直线检测器和输电线识别器;其中,摄像头用于采集目标区域的图像信息;图像预处理器用于对图像信息进行处理;直线检测器用于在处理后的图像信息上标记检测到的直线;输电线识别器用于在标记直线后的图像信息上标记识别到的输电线,输出标记输电线后的图像信息;该输电线检测仪还包括通信模块,用于将接收到的标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端。本实用新型可以较为准确地从复杂的背景环境下检测到输电线路,为相关电力工作人员带来便利,提高电力巡检的有效性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及线路检测技术领域,尤其是涉及一种输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统。
背景技术
配电系统是电力系统中向用户供电的重要组成部分,电网的预防和故障维护是也十分重要的。为了尽早发现缺陷并有效地规划所需的维护活动,这便需要定期检查配电网络的线路。目前,电力线走廊的检查主要是通过电力巡检人员的目视检查或无人机巡检进行。然而,由于地理环境的限制,目视检查需要耗费大量的人力和精力,而且非常低效。相较而言,无人机的电力巡检更为有效。然而,鉴于自然环境十分杂乱,无人机要在杂乱的环境背景中检测到输电线,并进行电力巡检较为困难。
针对上述无人机在巡检过程中不易于从杂乱的环境背景中检测输电线的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统,可以较为准确地从复杂的背景环境下检测到输电线路,为相关电力工作人员带来便利。
为了实现上述目的,本实用新型实施例采用的技术方案如下:
第一方面,本实用新型实施例提供了一种输电线检测仪,包括:壳体、设置于壳体外壁上的摄像头以及设置于壳体内部的图像预处理器、直线检测器和输电线识别器;其中,摄像头、图像预处理器、直线检测器和输电线识别器依次电连接;摄像头用于采集目标区域的图像信息,并输出图像信息;图像预处理器用于接收图像信息,并通过内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片对图像信息进行处理,输出处理后的图像信息;直线检测器用于接收处理后的图像信息,并通过内嵌有霍夫变换算法的芯片对处理后的图像信息进行直线检测,在处理后的图像信息上标记检测到的直线,输出标记直线后的图像信息;输电线识别器用于接收标记直线后的图像信息,并通过内嵌有一维K均值算法的芯片对标记直线后的图像信息进行输电线识别,在标记直线后的图像信息上标记识别到的输电线,输出标记输电线后的图像信息;输电线检测仪还包括设置于壳体内部的通信模块,通信模块与输电线识别器相连,用于将接收到的标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端;其中,通信模块包括蓝牙模块、WIFI模块、2G模块、3G模块或4G模块中的一种或多种。
结合第一方面,本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,输电线检测仪还包括与输电线识别器连接的存储器,用于存储标记输电线后的图像信息。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,壳体外壁上还设置有输出接口,输出接口通过壳体内部的通信线与存储器相连,用于将存储器内部存储的标记输电线后的图像信息导出至外部设备。
结合第一方面的第二种可能的实施方式,本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,图像预处理器、直线检测器、输电线识别器、通信模块和存储器集成设置于电路板上;电路板设置于壳体内部的底端,且与壳体的底端固定连接。
结合第一方面,本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,输电线检测仪还包括与图像预处理器连接的GPS定位器,GPS定位器用于将监测到的地理位置信息发送至图像预处理器,以使图像预处理器将地理位置信息与图像信息相结合。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,壳体外壁上还设置有与存储器相连接的显示器,用于显示标记输电线后的图像信息。
结合第一方面的第五种可能的实施方式,本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,显示器设置于壳体外壁的顶端;摄像头设置于壳体外壁的底端。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,输电线检测仪还包括与电路板连接的电源,电源用于通过电路板为图像预处理器、直线检测器、输电线识别器、通信模块和存储器供电。
第二方面,本实用新型实施例还提供一种基于无人机的输电线检测系统,包括第一方面任一种可能实施方式的输电线检测仪,还包括无人机;其中,输电线检测仪设置于无人机的机身下端,且与无人机可拆卸连接。
结合第二方面,本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,还包括与输电线检测仪无线通信连接的关联终端;输电线检测仪用于将标记输电线后的图像信息发送至关联终端,以使关联终端对标记输电线后的图像信息进行监测。
本实用新型实施例提供了一种输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统,输电线检测仪通过摄像头采集目标区域的图像信息,经由图像预处理器对该图像信息进行处理,再由直线检测器对处理后的图像信息进行直线检测,并标记检测到的直线;最后通过输电线识别器对标记直线后的图像信息进行输电线识别,并标记识别到的输电线,输电线检测仪中的通信模块还可以将标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端,从而较好地实现输电线检测。与现有技术中无人机在巡检过程中不易于从杂乱的环境背景中检测输电线的问题相比,本实用新型实施例提供的输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统可以较为准确地从复杂的背景环境下检测到输电线路,为相关电力工作人员带来便利,提高电力巡检的有效性和可靠性。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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示出了本实用新型实施例一所提供的一种输电线检测仪的结构示意图;
图2示出了本实用新型实施例二所提供的另一种输电线检测仪的结构示意图;
图3示出了本实用新型实施例三所提供的另一种输电线检测仪的结构示意图;
图4示出了本实用新型实施例四所提供的一种基于无人机的输电线检测系统的结构示意图。
图示:
10-摄像头;20-图像预处理器;30-直线检测器;40-输电线识别器;
50-通信模块;60-存储器;70-输出接口;80-GPS定位器;90-显示器;
100-输电线检测仪;200-无人机;300-关联终端。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
目前电力巡检人员需要定期检查配电网络的线路,以确保电力系统可以安全稳定的运行。考虑到现有技术中人工巡检会受到地理环境的限制,较为耗时耗力,而无人机巡检则不便于从复杂背景环境中检测到输电线,基于此,本实用新型实施例提供的一种输电线检测仪及输电线检测系统,可以较为准确地从复杂的背景环境下检测到输电线路,为相关电力工作人员带来便利。以下对本实用新型实施例进行详细介绍。
实施例一:
参见图1所示的一种输电线检测仪的结构示意图,包括壳体(图1中未示出)、设置于壳体外壁上的摄像头10以及设置于壳体内部的图像预处理器20、直线检测器30和输电线识别器40;其中,摄像头10、图像预处理器20、直线检测器30和输电线识别器40依次电连接;
摄像头10用于采集目标区域的图像信息,并输出图像信息;
图像预处理器20用于接收图像信息,并通过内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片对图像信息进行处理,输出处理后的图像信息;其中,该图像预处理器可以采用滤波器实现,利用脉冲耦合神经算法的芯片处理图像,以达到图像分割、边缘检测、特征生成、噪声降低等目的。
直线检测器30用于接收处理后的图像信息,并通过内嵌有霍夫变换算法的芯片对处理后的图像信息进行直线检测,在处理后的图像信息上标记检测到的直线,输出标记直线后的图像信息;即用于检测图像中的直线,实现对输电线路的初步检测。
输电线识别器40用于接收标记直线后的图像信息,并通过内嵌有一维K均值算法的芯片对标记直线后的图像信息进行输电线识别,在标记直线后的图像信息上标记识别到的输电线,输出标记输电线后的图像信息;即区分输电线与其它线性对象,进而去除非输电线,找到输电线。
输电线检测仪还包括设置于壳体内部的通信模块50,通信模块与输电线识别器40相连,用于将接收到的标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端;其中,通信模块包括蓝牙模块、WIFI模块、2G模块、3G模块或4G模块中的一种或多种。
本实用新型实施例提供的上述输电线检测仪通过摄像头采集目标区域的图像信息,经由图像预处理器对该图像信息进行处理,再由直线检测器对处理后的图像信息进行直线检测,并标记检测到的直线;最后通过输电线识别器对标记直线后的图像信息进行输电线识别,并标记识别到的输电线,输电线检测仪中的通信模块还可以将标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端,从而较好地实现输电线检测。与现有技术中无人机在巡检过程中不易于从杂乱的环境背景中检测输电线的问题相比,本实用新型实施例提供的输电线检测仪可以较为准确地从复杂的背景环境下检测到输电线路,为相关电力工作人员带来便利,提高电力巡检的有效性和可靠性。
上述图像预处理器可以包括该内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片,以及输出接口和输入接口;该内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片用于对图像进行处理,输入接口与输出接口用于将其它器件与图像预处理器中的芯片相连接。当然,图像预处理器可以仅由内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片构成。该内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片的工作原理为:设定每个神经元对应于输入图像中的一个像素,接收其对应像素的颜色信息作为外部刺激。神经元也与其相邻的神经元连接,从它们接收局部刺激。输入部分分别通过馈送和链接部分导入到神经元的外部和本地输入。在连接部分中,外部和局部刺激在内部激活系统中组合,其累积刺激直到其超过动态阈值,然后脉冲发生器产生脉冲输出。通过迭代计算,神经元产生时间序列的脉冲输出。输入像素中的相似性导致相关联的神经元同步脉冲,因此指示类似的结构或纹理。这些脉冲输出的时间序列包含输入图像的信息,用于各种图像处理应用,例如图像分割,边缘检测,特征生成,噪声降低。基于上述工作原理,可以采用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、分离硬件等组件实现或者执行本实施例中公开的内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片,在此不再赘述。
上述直线检测器可以包括内嵌有霍夫变换算法的芯片,以及输出接口和输入接口;该内嵌有霍夫变换算法的芯片用于对处理后的图像信息进行直线检测,在处理后的图像信息上标记检测到的直线;输入接口与输出接口用于将其它器件与直线检测器中的芯片相连接。当然,直线检测器可以仅由内嵌有霍夫变换算法的芯片构成。该内嵌有霍夫变换算法的芯片的工作原理为:采用霍夫变换算法识别输电线路的形状的位置和取向。具体可参照相关技术实现。基于上述工作原理,可以采用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、分离硬件等组件实现或者执行本实施例中公开的内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片,在此不再赘述。
上述输电线识别器可以包括内嵌有一维K均值算法的芯片,以及输出接口和输入接口;该内嵌有一维K均值算法的芯片用于对上述标记直线后的图像信息进行输电线识别,在标记直线后的图像信息上标记识别到的输电线;输入接口与输出接口用于将其它器件与输电线识别器中的芯片相连接。当然,输电线识别器可以仅由内嵌有一维K均值算法的芯片构成。该内嵌有一维K均值算法的芯片的工作原理为:计算关于检测到的各直线的θ值直线群Ci(i=1,…,n),n为检测到直线的数量,找到Cmax=Ck=max|Ci|,即为输电线路。基于上述工作原理,可以采用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、分离硬件等组件实现或者执行本实施例中公开的内嵌有一维K均值算法的芯片,在此不再赘述。
上述输电线检测仪可以在复杂的环境背景下较好地检测识别输电线路,无需电力工作人员费时费力的亲临查看线路,极大提高了电力巡检的工作效率。而且无人机可携带该检测仪近距离拍摄更加清晰的图像,并由该检测仪清楚地标出线路,远超于工作人员的视觉检测,进一步提高了输电线路检测的可靠性和有效性。
实施例二:
参见图2所示的另一种输电线检测仪的结构示意图,在图1的基础上,还包括与输电线识别器40连接的存储器60,用于存储标记输电线后的图像信息。由于无人机携带输电线检测仪在线路巡检时会拍摄大量图像,并由输电线检测仪对拍摄的图像进行输电线识别处理,因此将处理后的大量图像保存于存储器中更有利于相关工作人员调取和查看。
进一步,为了相关工作人员可以批量导出由输电线检测仪处理后的图像,壳体外壁上还可以设置有输出接口70,输出接口通过壳体内部的通信线与存储器60相连,用于将存储器内部存储的标记输电线后的图像信息导出至外部设备。具体的,该输出接口可以为USB接口、CAN接口、LCD接口、SPI(Serial Peripheral Interface)接口、I2C(Inter-Integrated Circuit)接口、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)接口等。
考虑到用于线路巡检的无人机通常较为小型,为了无人机携带本实用新型实施例提供的输电线检测仪更为轻便,飞行更为恒稳,输电线检测仪应该较为小巧轻便,优选的,输电线检测仪中所包含的图像预处理器、直线检测器、输电线识别器、通信模块和存储器可以集成设置于电路板上;从而有效缩小输电线检测仪的体积。
为了让输电线检测仪更加稳定牢固,上述电路板设置于壳体内部的底端,且与壳体的底端固定连接。优选的,输电线检测仪的外壳可以设置为扁平状,以便于无人机携带该输电线检测仪在线路巡检过程中飞行更加恒稳。
实施例三:
参见图3所示的另一种输电线检测仪的结构示意图,在图2的基础上,输电线检测仪还包括与图像预处理器20连接的GPS定位器80,GPS定位器80用于将监测到的地理位置信息发送至图像预处理器20,以使图像预处理器20将地理位置信息与图像信息相结合。从而便于将图像所显示的线路进行准确定位,以使相关工作人员清楚地了解图像所显示线路的地理位置,在发现问题时能够有针对性采取措施。
此外,为了相关工作人员能够无需借助外部设备而直接通过输电线检测仪查看经由输电线检测仪处理后的图像,优选的,输电线检测仪的壳体外壁上还设置有与存储器60相连接的显示器90,用于显示标记输电线后的图像信息。进一步,显示器可以优选地设置于壳体外壁的顶端,以便于相关工作人员查看图像,而摄像头可以优选设置于壳体外壁的底端,从而使无人机携带该输电线检测仪在线路巡检时,便于更好地拍摄图像。
进一步,输电线检测仪还包括与电路板连接的电源(图3中未示出),电源用于通过电路板为图像预处理器、直线检测器、输电线识别器、通信模块和存储器供电。该电源可以为可充电电池组,以便于工作人员定期为输电线检测仪充电;此外,该电源还在包括可充电电池组的同时还可以包括备用电池,在可充电电池组无电时,可以转换至备用电池为电路板上的各个用电器件充电。
实施例四:
在前述实施例所提供的输电线检测仪的基础上,本实用新型实施例提供了一种基于无人机的输电线检测系统,参见图4所示的一种基于无人机的输电线检测系统的结构示意图,包括前述实施例所提供的输电线检测仪100,还包括无人机200;
优选的,输电线检测仪100设置于无人机200的机身下端,且与无人机可拆卸连接。
进一步,图4还示出了该系统还包括与输电线检测仪100无线通信连接的关联终端300;输电线检测仪用于将标记输电线后的图像信息发送至关联终端,以使关联终端对标记输电线后的图像信息进行监测。图4中以虚线示出输电线检测仪100与关联终端300无线通信连接关系。
无人机可以采用相关技术实现,携带输电线检测仪在线路巡检过程中,由输电线检测仪拍摄图像,并进行输电线识别处理,将处理后的图像经由无线通信方式发送至关联终端,便于相关工作人员通过关联终端及时查看该处理后的图像,以监测线路是否存在问题,并采取相应的措施,进一步确保电力系统的安全稳定运行。
该基于无人机的输电线检测系统能够不受地理环境的限制,无需电力工作人员费时费力的亲临查看线路,极大提高了电力巡检的工作效率,而且无人机近距离拍摄的图像更加清晰,远超于工作人员的视觉检测,进一步提高了输电线路检测的可靠性和有效性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统具体工作过程,可以参考前述实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本实用新型实施例所提供的一种输电线检测仪及基于无人机的输电线检测系统,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,所述程序代码包括的指令可用于执行前述实施例中所述的方法,具体实现可参见前述实施例,在此不再赘述。
另外,在本实用新型实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本实用新型的具体实施方式,用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制,本实用新型的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种输电线检测仪,其特征在于,包括:壳体、设置于所述壳体外壁上的摄像头以及设置于所述壳体内部的图像预处理器、直线检测器和输电线识别器;其中,所述摄像头、所述图像预处理器、所述直线检测器和所述输电线识别器依次电连接;
所述摄像头用于采集目标区域的图像信息,并输出所述图像信息;
所述图像预处理器用于接收所述图像信息,并通过内嵌有脉冲耦合神经网络算法的芯片对所述图像信息进行处理,输出处理后的图像信息;
所述直线检测器用于接收所述处理后的图像信息,并通过内嵌有霍夫变换算法的芯片对所述处理后的图像信息进行直线检测,在所述处理后的图像信息上标记检测到的直线,输出标记直线后的图像信息;
所述输电线识别器用于接收所述标记直线后的图像信息,并通过内嵌有一维K均值算法的芯片对所述标记直线后的图像信息进行输电线识别,在所述标记直线后的图像信息上标记识别到的输电线,输出标记输电线后的图像信息;
所述输电线检测仪还包括设置于所述壳体内部的通信模块,所述通信模块与所述输电线识别器相连,用于将接收到的所述标记输电线后的图像信息无线传送至关联终端;其中,所述通信模块包括蓝牙模块、WIFI模块、2G模块、3G模块或4G模块中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的输电线检测仪,其特征在于,所述输电线检测仪还包括与所述输电线识别器连接的存储器,用于存储所述标记输电线后的图像信息。
3.根据权利要求2所述的输电线检测仪,其特征在于,所述壳体外壁上还设置有输出接口,所述输出接口通过所述壳体内部的通信线与所述存储器相连,用于将所述存储器内部存储的所述标记输电线后的图像信息导出至外部设备。
4.根据权利要求3所述的输电线检测仪,其特征在于,所述图像预处理器、所述直线检测器、所述输电线识别器、所述通信模块和所述存储器集成设置于电路板上;
所述电路板设置于所述壳体内部的底端,且与所述壳体的底端固定连接。
5.根据权利要求1所述的输电线检测仪,其特征在于,所述输电线检测仪还包括与所述图像预处理器连接的GPS定位器,所述GPS定位器用于将监测到的地理位置信息发送至所述图像预处理器,以使所述图像预处理器将所述地理位置信息与所述图像信息相结合。
6.根据权利要求2所述的输电线检测仪,其特征在于,所述壳体外壁上还设置有与存储器相连接的显示器,用于显示所述标记输电线后的图像信息。
7.根据权利要求6所述的输电线检测仪,其特征在于,所述显示器设置于所述壳体外壁的顶端;所述摄像头设置于所述壳体外壁的底端。
8.根据权利要求4所述的输电线检测仪,其特征在于,所述输电线检测仪还包括与所述电路板连接的电源,所述电源用于通过所述电路板为所述图像预处理器、所述直线检测器、所述输电线识别器、所述通信模块和所述存储器供电。
9.一种基于无人机的输电线检测系统,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的输电线检测仪,还包括无人机;
其中,所述输电线检测仪设置于所述无人机的机身下端,且与所述无人机可拆卸连接。
10.根据权利要求9所述的输电线检测系统,其特征在于,还包括与所述输电线检测仪无线通信连接的关联终端;
所述输电线检测仪用于将标记输电线后的图像信息发送至所述关联终端,以使所述关联终端对所述标记输电线后的图像信息进行监测。
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- 2017-04-24 CN CN201720436488.1U patent/CN206818829U/zh not_active Expired - Fee Related
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