输电线路舞动智能视频在线监测系统的制作方法

本实用新型提出了一种输电线路舞动智能视频在线监测系统，属于智能电网技术领域。

背景技术：

输电线路常年运行于野外，地理和气象条件复杂，易受大风天气、覆冰覆雪等影响引发舞动，对输电线路及杆塔的稳定可靠运行带来危害；气候变化频繁地区恶劣天气频繁出现，输电线路遭受舞动灾害的概率和程度较大，因此需要对输电线路舞动进行实时监测，确保输电线路安全稳定运行。

目前在电力系统中，输电线路舞动监测多采用人工巡线的方式，人工巡线受天气影响严重，输电线路舞动多发生于恶劣气候条件下，对人工出行造成极大困难，而且效率低、成本高、智能化程度低，无法满足电网智能化发展和管理的需求。

基于视频的输电线路舞动监测系统具有成本低廉、结构简单、安装维护方便、智能化程度高、受天气影响小等诸多优点，中国专利“一种关于高压输电线路导线舞动的视频监测系统”（申请号：201110385684.8）提出了高压输电线路导线舞动的视频监测系统和计算方法，但是需要将采集到的视频图像无线传输到数据服务器进行处理，传输过程中数据容易丢失、数据传输难度大、网络建设成本高；多个档距的图像都需要汇总到数据服务器处理，实现的难度较大；处理过程中需要人工辅助参与，不但进一步增加了实现的难度，而且丧失了舞动监测的时效性；一个档距就需要3台摄像机，成本也较高。

综上所述，现有主要的舞动监测方式成本高、智能化程度低，视频数据传输难度大，时效性差，存在诸多缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种成本低廉、结构简单、安装维护方便、智能化程度高、受天气影响小的输电线路舞动智能视频在线监测系统，同时为了克服现有技术的不足，将现场采集的输电线路视频实时就地分析处理，有效降低了数据传输难度和运行成本、大大提高了舞动监测的实效性和智能化程度；消除了多种因素造成的干扰，并且采用实际尺寸与视频尺寸的对应比例作为标尺，处理结果可靠，准确性高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的输电线路舞动智能视频在线监测系统包括视频采集模块（1）、通讯模块（2）、数据分析处理模块（3），固定安装于杆塔（4）上，保证视频采集模块（1）能够完整采集被监测的输电线路（5）和相邻杆塔（6）的视频，并将所述视频实时送往数据分析处理模块（3）进行处理分析。系统对采集到的视频数据进行就地分析处理，不用进行视频图像数据传输，降低了数据传输难度和运行成本，解决了视频数据量过大时中心服务器处理难度过大的问题。

所述的数据分析处理模块（3）进行视频的单帧图像实时分析处理，消除环境因素影响，提取并形成输电线路（5）的几何信息，并确定其连接相邻杆塔（6）的端点数据；数据分析处理模块（3）根据预存的杆塔（4）和相邻杆塔（6）的档距值，考虑视觉偏差影响，建立实际尺寸与视频尺寸的对应比例标尺，确定输电线路（5）的空间坐标，完成单帧分析处理。输电线路（5）的几何信息包括输电线路（5）输电线轮廓，以及两侧杆塔外轮廓，结合相邻杆塔（6）的端点数据可以准确计算档距在图像中的长度。档距可以通过实地测量或者由线路参数直接获得，并且档距在图像或视频信息中易于测量，作为标尺可以提高系统的计算精度。在考虑视觉偏差影响时，系统还可包含水平垂直方向测量传感器，实时获得水平或垂直信息，对采集的视频信息进行角度矫正，使图像处理和计算过程中不会受拍摄角度影响而导致误差的产生，有效提高系统运行的稳定性。

所述的数据分析处理模块（3）对单帧分析处理后的输电线路（5）连续图像帧进行帧间差分处理，消除因镜头晃动或者背景中物体移动引起的图像变化干扰，准确提取输电线路（5）舞动轨迹，所述的舞动轨迹为整条输电线路（5）的舞动轨迹。

所述的数据分析处理模块（3）根据输电线路（5）的空间坐标以及输电线路（5）舞动轨迹，计算输电线路（5）的舞动振幅和舞动频率。

所述的数据分析处理模块（3）将实时就地计算出的振幅和频率进行存储，通过通讯模块（2）上传，并与设定的振幅和频率限值比较，超限后进行预警或报警；预警和报警可以通过采用不同的限值设定实现，而且预警也有助于运行人员提前关注可能发生问题的线路，提前准备、及时处理。

所述的视频的单帧图像实时分析处理，是采用智能图像处理技术对视频采集模块（1）采集到的每帧图像信息进行包括滤波去噪、图像增强、灰度化处理、边缘检测等处理，降低复杂环境背景对系统图像处理的干扰，提高舞动监测的准确性。由于输电线路所处地理环境复杂，终年暴露于野外，进行图像采集过程中，将会因天气、光线等因素变化，而使采集到的图像模糊，甚至充满噪声，对图像信息进行预处理可以有效去除噪声，增加图像的清晰度。

所述的对单帧分析处理后的输电线路（5）连续图像帧进行帧间差分处理，是去除连续帧图像之间重合部分，提取连续帧图像中运动物体的图像信息，同时对帧差处理后的图像进行阈值分割，消除因镜头晃动或者背景中物体移动引起的图像变化干扰，准确提取输电线路（5）舞动轨迹。

所述的计算输电线路（5）的舞动振幅，是结合输电线路（5）运动轨迹，对多帧连续视频图像中输电线路（5）的空间坐标变化规律进行分析，计算出输电线路（5）往返变化的双侧最大值，将该值除以2即得到输电线路（5）的舞动振幅。由于获得的舞动轨迹是整条线路的，多帧连续轨迹叠加后构成的为类似纺锤体的轨迹图，在该图中很容易找到纺锤体的放出体最大值，计算简单方便。

所述的计算输电线路（5）的舞动振幅，是将对应双侧最大值的视频图像帧号之差，乘以相邻2帧的时间间隔，然后乘以2即得到输电线路（5）的舞动频率。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优点：

采用智能视频进行输电线路舞动在线监测，具有成本低廉、结构简单、安装维护方便、不需人工干预、受天气影响小等优点；而且对视频图像信息实时就地分析处理，降低了数据传输难度和运行成本，大大提高了舞动监测的实效性和智能化程度。

利用输电线路两端杆塔之间的档距作为标尺，建立实际尺寸与视频尺寸的对应比例关系，获取容易、可操作性强，有效提高了计算精度，提高测量的准确率。

在智能视频分析处理过程中，消除因镜头晃动或者背景中物体移动引起的图像变化干扰，考虑了视觉偏差影响，有效提高了系统的测量精度。

附图说明

图1：系统结构示意图。

图2：系统固定式安装结构示意图。

图中：1—视频采集模块、2—通讯模块、3—数据分析处理模块、4—杆塔、5—输电线路、6—相邻杆塔、7—中心服务器、8—系统固定式结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1所示，系统包括视频采集模块（1）、通讯模块（2）、数据分析处理模块（3），集成为一体，构成固定式结构（8）；视频采集模块（1）采集的视频数据送给数据分析处理模块（3），数据分析处理模块（3）通过通讯模块（2）与外界交换数据。

如图2和图1所示，系统采用固定式结构（8），固定安装于杆塔（4）上，保证视频采集模块（1）能够完整采集被监测的输电线路（5）和相邻杆塔（6）的视频，并将所述视频实时送往数据分析处理模块（3）进行处理分析。由于输电线路（5）舞动的频率不高，视频图像采集模块（1）可以采用普通的数码摄像机，实时采集输电线路（5）的视频信息。系统对采集到的视频数据进行就地分析处理，不用进行视频图像数据传输，降低了数据传输难度和运行成本，解决了视频数据量过大时中心服务器处理困难的问题。

数据分析处理模块（3）进行视频的单帧图像实时分析处理，消除环境因素影响，提取并形成输电线路（5）的几何信息，并确定其连接相邻杆塔（6）的端点数据；数据分析处理模块（3）根据预存的杆塔（4）和相邻杆塔（6）的档距值，考虑视觉偏差影响，建立实际尺寸与视频尺寸的对应比例标尺，确定输电线路（5）的空间坐标，完成单帧分析处理。输电线路（5）的几何信息包括输电线路（5）输电线轮廓，以及两侧杆塔外轮廓，结合相邻杆塔（6）的端点数据可以准确计算档距在图像中的长度。

数据分析处理模块（3）对单帧图像分析处理后的输电线路（5）连续图像帧进行帧间差分处理，去除连续帧图像之间重合部分，提取连续帧图像中运动物体的图像信息，同时对帧差处理后的图像进行阈值分割，消除因镜头晃动或者背景中物体移动引起的图像变化干扰，准确提取输电线路（5）舞动轨迹。

数据分析处理模块（3）根据输电线路（5）的空间坐标以及输电线路（5）舞动轨迹，计算输电线路（5）的舞动振幅和舞动频率，并与设定的舞动振幅和舞动频率限值比较，超限后进行预警或报警；数据分析处理模块（3）将实时就地计算出的振幅与频率进行本地存储，同时通过通讯模块（2）将舞动振幅和舞动频率以及预警或报警信息上传至中心服务器（7）。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。