一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统及监控方法

一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统及监控方法
【专利摘要】本发明涉及到一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，该预警监控系统包括有主控制模块、视频图像处理模块、通信模块和电源管理模块，预警监控系统应用时由前端设备包括前端预警监控装置、高速球机、太阳能电源、声光报警器和后端管理软件平台；本发明输电线路线下机械安全预警分析方法是应用了视频图像智能分析技术，具有对大型机械施工类的外力破坏事件进行智能分析并主动报警，并将整个事件发生的过程以图片和视频的形式发回监控管理中心。本发明的预警监控系统和监控方法在没有线下大型机械施工发生的情况下，系统不主动向监控管理中心发送视频信息和数据，有效的节约了通信流量，从而降低了输电线路的维护和运营成本。
【专利说明】
一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统及监控方法
技术领域
[0001]本发明涉及到输电线路在线监测，具体涉及到一种基于视频图像智能分析技术的对输电线路下的施工机械安全进行监控的智能预警装置及其预警分析的方法。
【背景技术】
[0002]输电线路的维护和监测在管理上存在着以下困难:
(I)人员数量难以满足对线下施工场所进行不间断看护的要求。
[0003](2)线路维护人员不可能固定在一个位置，因此在巡视间隔内输电线路不确定因素无法掌握。
[0004](3)高压输电线路线下施工等外力破坏的隐患有着不可预知性和不定时性的特点，加大了对于外力破坏隐患的掌握和预防处理的难度。
[0005](4)高压输电线路正常运行及故障状态信息随着环境和输电线路的运行状况不断变化，一般情况下难以获得实时的监测数据。
[0006]高压输电线路沿线经过多种区域，如村庄、工地、铁路、桥梁、矿区等，自然环境复杂，人们的生产生活经常会对输电线路造成难以预估的破坏，其中尤以违章施工、修筑违章建筑、煤层开采等等对线路的破坏隐患最大。
[0007]针对以上维护中切实存在的困难和问题，可在输电线路的铁塔上可通过安装视频在线监控设备来对这些生产生活活动进行监控，一定程度上可以有效提高对高压线路的监控力度。
[0008]普通的视频监控基本上是以实现视频的硬盘录像服务为主，即将前端视频监控装置发回来的视频进行本地存储和管理，方便管理人员调用查看。且其监控具有事后性，不能在这些外力破坏事件发生的同时就进行主动警告。
[0009]由于高压输电线路大多地处偏远，大量的现场数据需要以3G等移动通信方式回传。普通视频监控装置只能实现将视频实时回传给后端管理中心，数据量非常大，所以运营费用非常高。
[0010]现在也有将普通视频监控装置结合电子围栏等设备进行使用，将重要区域用电子围栏加以保护，如果围栏保护区域发生闯入等事件，则启动视频录像进行记录，达到智能监控的目的。但这同时也受限于电子围栏的有效保护面积，无法对视频场景内电子围栏以外的区域进行智能监控。

【发明内容】

[0011]本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的对输电线路下的施工机械安全进行监控的智能预警装置及其预警分析的方法。本发明的系统及方法基于视频图像智能分析技术，具有对视频数据进行自主分析的能力，只在有外力破坏事件发生的时候才回传有用的数据和信息，以降低运营管理费用，无需监控人员始终紧盯监控屏幕，只要关注预警监控装置发回监控中心的有效事件数据即可，从而减轻监管人员的工作强度。
[0012]为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下:
本发明首先是提供了一种具有针对输电线路线下施工事件进行安全预警的监控装置。该装置通过直流电源进行供电，可安装在输电线塔上，可接入CVbs模拟视频信号或者SDI数字视频信号并对视频信号进行图像分析和处理。
[0013]一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，该预警监控系统包括有主控制模块、视频图像处理模块、通信模块和电源管理模块，其中:
视频图像处理模块用于对输电线路周围的视频图像数据进行采集，对视频图形进行数据分析，识别出外力破坏事件，产生报警信息，并将相关事件的报警信息与图像视频通过网络接口传输至通信模块；
通信模块，用于将视频图像处理模块输入的报警信息和相关数据通过无线通信的方式传输至监控中心；
电源管理模块，分别连接主控模块、视频图像处理模块和通信模块，用于执行电源管理工作；
主控模块，分别连接视频图像处理模块、通信模块和电源管理模块，对其工作模式和状态进行监控管理。
[0014]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统中，所述的视频图像处理模块的输入接口为BNC接口，利用该BNC接口输入至cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号。
[0015]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统中，所述的视频图像处理模块中利用图像AD芯片采集输入的视频信号；对于cvbs模拟视频信号，图像AD芯片为TECKffELL公司的TW9910，输出为BT656信号；对于SDl高清数字视频信号，图像AD芯片为gennum公司的GV7610，输出为BTl 120信号。
[0016]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统中，所述的电源管理模块包括有备用电池和电源管理电路，所述的备用电池在外部输入电源出现故障时继续为主控模块和通信模块提供工作电源。
[0017]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统中，所述的主控模块与视频图像处理模块之间采用串口 485通信，设置视频图像处理模块的工作模式并获取视频图像处理模块的工作状态信息；主控模块与电源管理模块之间的通信接口为RS485，主控模块获取电源管理模块的工作状态，控制电源管理模块的工作模块。
[0018]本发明其次是提供了一种针对输电线路线下施工事件的预警分析方法。该方法在视频图像处理的基础上，结合线下大型机械施工事件发生的特点，综合判断视场监控范围内是否有对输电线路的外力破坏事件正在发生，并将结果上报监控中心，具有监控范围大，主动警告的特点。
[0019]一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
第一步，场景标定，在场景中通过标定算法设置景深，给场景景深设置标准，以准确计算场景中目标的实际位置及尺寸大小；所述的场景标定算法实现步骤为:
Ia.输入标定线段；从输入模块向图像中输入三条线段作为三条标定线段； Ib.根据标定线段，获得相机参数；分别列出与每条标定线段相对应的标定方程，然后解由所得的标定方程组，获得的相机参数包括相机的高度H、相机的俯仰角Θ以及水平消失线1 ;
Ic.根据相机参数，获得并输出目标的标定参数；根据相机的高度、俯仰角、水平消失线的相机参数，计算图像中目标的包括目标对应于真实空间的坐标、目标的真实高度、目标的真实宽度标定参数，并且从输出模块输出该标定参数；
第二步，设置预警规则，包括设置警戒区域、线下安全距离和滞留时间，所述的警戒区域是对线下禁止施工区域的划定，若有运动目标进入该区域，将会被检测出来；线下安全距离是对警戒区域里运动目标的活动范围的设定，若运动目标运动的范围超过了线下安全距离的允许值，将会被检测出来；
第三步，运动目标检测，运动目标检测是视频场景中的运动目标区域从背景中分割出来，以准确检测输电线路监控场景图像中的运动目标，包括人、车，同时滤除包括图像抖动、摆动的树、亮度变化、阴影、雨和雪在内的干扰因素；
第四步，运动目标跟踪，实现方式是先对运动目标检测成功后做目标预测，用于估计目标的下一帧运动，再进行目标匹配，用于跟踪匹配的稳定目标并滤除虚假目标，最后进行目标更新，用于当前帧中稳定目标的更新；
第五步，运动目标分类，基于物理空间对运动目标进行识别，包括特征提取和类型判定，特征提取用以提取目标的空间特征和时间特征，类型判定则用以判定目标的类型；第六步，事件判断，运动目标经过检测与分类识别后，结合第二步设置的规则，判断是否有大型机械闯入警戒区域，且判断其运动区域是否超过所设置的安全距离；
第七步，报警输出，通过现场设置的高音喇叭和警灯进行现场示警，同时相关信息和视频数据远程发送至监控中心，该监控中心设有后端管理软件以使监管人员可远程查看现场的实时视频。
[0020]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控方法中，所述第三步中运动目标检测的具体做法包括有:
3a.进行图像预处理，用于消除其对背景模型的影响；
3b.进行区域标记，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域，对检测的状态进行维护，用于判定检测程序当前所处的状态，若出现检测异常，则重新开始检测；
3d.做区域增强，用于剔除包括阴影、高亮和树叶摆动在内的虚假区域；
3e.进行区域分裂与合并，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。
[0021]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控方法中，所述第五步中空间特征包括有区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向的夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上部分与下部分面积比；时间特征包括目标的速度特征、目标的周期运动特征和目标的历史分类信息。
[0022]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控方法中，所述第五步的类型判定包括每帧分类和整体分类，所述的每帧分类为:根据区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上部分与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征，通过概率分类器进行每帧分类，以获得目标的历史分类信息；所述整体分类根据目标的历史分类信息进行分类，以判定目标的类型。
[0023]在本发明输电线路线下施工机械安全预警监控方法中，作为更进一步的优化方案，所述概率分类器的思想是:分别按照人、人群、车、车群及小动物类型，赋予区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征的特征不同的权值；然后分别计算人、人群、车、车群、小动物类型的特征概率值，并选择概率值最大的那一类型为目标的当前帧分类信息。
[0024]基于上述技术方案，本发明的输电线路线下施工机械安全预警监控系统及监控方法在实践应用中取得了如下有益效果:
本发明涉及到的智能预警装置首先具备了普通视频监控装置的视频监控功能，在此基础上，采用视频图像处理对视频信号进行现场分析，对于大型机械施工、人员闯入等造成的跳闸、断线、倒塔等事故的形成、发展、恶化的全过程实时监测，并具有提前预警、主动报警的功能，避免这些事件的发生给国民经济和工农业、人民生活用电带来重大损失。
【附图说明】
[0025]图1是本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统的内部功能模块组成图。
[0026]图2是本发明输电线路线下施工机械智能预警分析方法及其信号处理流程图。
[0027]图3是本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统的实施状态下的系统连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明一种输电线路下施工机械安全预警监控的系统和方法进行详细说明，以进一步了解其结构组成和工作方式，但本发明保护的范围并不局限于此。
[0029]某施工现场位于电力输电线附近，大型机械经常在输电线塔下行驶穿过，同时还有人员从线下来回走动。针对这种现场应用的实际情况，本发明和系统和方法可以有效的监控现场施工的情况，如果发现有大型机械超高行驶通过或者作业，将现场示警并主动上报。
[0030]如图1所示，本发明输电线路线下施工机械安全预警监控系统包括有主控制模块
11、视频图像处理模块12、通信模块13和电源管理模块14。其中:
视频图像处理模块12用于对输电线路周围的视频图像数据进行采集，对视频图形进行数据分析，识别出外力破坏事件，产生报警信息，并将相关事件的报警信息与图像视频通过网络接口传输至通信模块13 ；
通信模块13，用于将视频图像处理模块12输入的报警信息和相关数据通过无线通信的方式传输至监控中心；
电源管理模块14，分别连接主控模块11、视频图像处理模块12和通信模块13，用于执行电源管理工作；
主控模块11，分别连接视频图像处理模块12、通信模块13和电源管理模块14，以监控管理各个模块的工作模式和工作状态。
[0031 ] 在上述的预警监控装置内部的4个组成模块中，主控制模块11对视频图像处理模块12、通信模块13、电源管理模块14的工作模式和状态进行监控管理；视频图像处理模块12对输电线路周围的视频图像数据进行采集，对视频图形进行数据分析，识别出外力破坏事件，产生报警信息，并将相关事件的报警信息与图像视频传输至通信模块13。通信模块13提供了 3G、WIFI等无线网络通信方式，可将智能预警装置的报警信息和相关数据通过多种无线通信的方式传至监控中心。电源管理模块14则为其他三个模块执行电源管理工作。
[0032]具体来说，主控模块11负责对整个智能预警装置的工作状态进行监控。主控模块11采用低功耗的arm7作为核心处理器，整个模块的功耗很低，工作状态时在2W左右，待机功耗甚至可到500mW。主控模块11可以根据需要对视频图像处理模块12与通信模块13的电源进行管理，可以根据需要打开和关闭这两个模块的电源，以达到省电的目的；也可以对这两个模块进行不断电的重新启动控制，以实现不断电维护。
[0033]视频图像处理模块12的核心处理器采用美国TI公司的DM8127。视频图像处理模块12的输入接口为BNC接口，可接入cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号。视频图像处理模块12首先要对输入的视频信号进行数据采集，这部分的电路实现由图像AD芯片来实现。对于cvbs模拟输入视频信号，图像AD为TECKWELL公司的TW9910，输出为BT656信号。对于SDI高清数字视频，图像AD为gennum公司的GV7610，输出为BTl 120信号。视频图像处理模块12对上述BT656或者BTl 120数字视频信号进行分析，通过一些列滤波、区域增强、特征值提取、模式识别、图像编码、图像压缩等DSP处理后，将分析结果和视频图像数据通过网络接口送至通信模块13。
[0034]通信模块13为支持3G、WIFI的无线路由器，通信模块13负责建立主控模块11与视频图像处理模块12至后台监控中心的无线通信通道，将预警装置的数据和信息上传至后台监控中心，并接收来自后台监控中心的指令。
[0035]电源管理模块14主要由备用电池与电源管理电路组成。电源管理电路对整个装置的供电进行分路开关管理。备用电池可在外部输入电源出现故障时，继续为主控模块11和通信模块13提供工作电源，使预警装置能以低功耗的方式继续工作48小时，为维护人员进行远程维护提供现场数据以供参考。
[0036]上述主控模块11与电源管理模块14之间的通信接口为RS485，可以及时获取电源管理模块的状态信息，并对电源模块的工作模式进行控制管理。主控模块11与视频图像处理模块12之间采用串口 485通信，可以对视频图像处理模块12进行工作模式设置和获取其工作状态信息。视频图像处理模块12的输出接口为10/100M网络接口，连接到通信模块
13。主控模块11与通信模块13之间也有一个串口 485的连接，可以获取通信模块13的工作状态信息，并对工作模式进行设置。
[0037]本发明涉及到输电线路线下施工机械进行安全预警的方法是:通过对视频场景进行分析，实现对视频场景的背景建模，通过帧间差分、形态学过滤、光影检测和区域分类等技术提取真实的运动区域，基于模式识别技术对区域进行匹配跟踪获得运动目标并进行目标分类，将检测得到的目标位置与用户设置的警戒区域进行比较，判断是否有人员(车辆)入侵；将检测得到的目标位置与用户设置的警戒区域进行比较，通过3D标定算法坐标转换，判断运动目标的尺寸大小与形状特征，统计目标在警戒区域内的滞留时间，超过设定的时间门限，进行报警提示，将检测得到的目标位置与用户设置的安全距离进行比较，若目标的所在区域位置经过用户标定的安全距离，则判断为安全距离检测发生异常，发出报警信号，若目标所在的区域坐标信息在用户标定的安全距离之上，则此时不会产生异常报警，从而能够将一些高空中飞行的物体，诸如飞机、飞鸟等进行排除，提高了安全距离算法检测的准确性。
[0038]如图2所示，实现本发明输电线路线下施工机械安全预警监控分析方法的具体步骤是:
第一步，场景标定。
[0039]在视频监控中，同一目标在场景中不同的位置会有不同的尺寸，特别是远距离的监控，这就为智能视频分析带来了问题。为了解决这一问题，需要在场景中通过标定算法设置景深，给场景深设置一个标准。通过景深标定，可以准确地计算出场景中目标的实际位置及尺寸大小，这就提高了智能视频分析的准确性和可靠性。
[0040]本发明涉及到的场景标定采用一种基于线段的标定方法进行实现，下面给出场景标定算法具体的实现步骤:
步骤一:输入标定线段；从输入模块向图像中输入三条线段作为三条标定线段；
步骤二:根据标定线段，获得相机参数；分别列出与每条标定线段相对应的标定方程，然后解由所得的标定方程组成的标定方程组，以获得包括相机的高度H、相机的俯仰角以及水平消失线的相机参数；
步骤三:根据相机参数，获得并输出目标的标定参数；根据相机的高度、俯仰角、水平消失线的相机参数，计算图像中目标的包括目标对应于真实空间的坐标、目标的真实高度、目标的真实宽度标定参数，并且从输出模块输出该标定参数。
[0041]所述三条标定线段中至少存在一条标定线段处于图像所对应场景的远端，至少存在一条标定线段处于图像所对应场景的近端；并且所述三条标定线段都不能与图像下边缘平行。
[0042]第二步，设置预警规则，包括设置警戒区域和线下安全距离、滞留时间等。
[0043]警戒区域是对线下禁止施工区域的划定，如果有运动目标进入这个区域，将会被检测出来。
[0044]线下安全距离是对警戒区域里运动目标的活动范围的设定，如果运动目标运动的范围超过了线下安全距离的允许值，将会被检测出来。
[0045]第三步，运动目标检测。
[0046]运动目标检测是视频场景中的运动目标区域从背景中分割出来。
[0047]运动目标检测可以准确检测输电线路监控场景图像中的运动目标，包括人、车，同时可以滤除图像抖动、摆动的树、亮度变化、阴影、雨、雪等干扰因素的影响。
[0048]具体做法是首先进行图像预处理，用于消除其对背景模型的影响。然后进行区域标记，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域，此时要对检测的状态进行维护，用于判定检测程序当前所处的状态，如果出现检测异常，则重新开始检测；然后做区域增强，用于剔除阴影、高亮和树叶摆动等虚假区域；最后进行区域分裂与合并，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。
[0049]第四步，运动目标跟踪。
[0050]对运动目标跟踪是这样实现的:
对运动目标检测成功后，要做目标预测，用于估计目标的下一帧运动；然后进行目标匹配，用于跟踪匹配的稳定目标，并滤除一些虚假目标；最后进行目标更新，用于当前帧中稳定目标的模板更新。
[0051]第五步，运动目标分类。
[0052]运动目标分类主要是是基于物理空间对运动目标进行试别，包括特征提取和类型判定。其中特征提取用以提取目标的空间特征和时间特征，类型判定则用以判定目标的类型。
[0053]所述空间特征包括:区域轮廓拟合椭圆的长轴；区域轮廓拟合椭圆的短轴；拟合短轴与水平方向夹角；区域轮廓的类圆性；区域的紧集度；区域的面积；区域的上与下部分面积比。
[0054]所述时间特征包括:目标的速度特征，目标的周期运动特征，目标的历史分类信肩、O
[0055]类型判定包括每帧分类和整体分类。
[0056]所述每帧分类为:根据区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征，通过概率分类器进行每帧分类，以获得目标的历史分类信息。
[0057]上面所述概率分类器的设计思想是:分别按照人、人群、车、车群、小动物等类型，赋予区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征等特征不同的权值；然后分别计算人、人群、车、车群、小动物等类型的特征概率值，并选择概率值最大的那一类型为目标的当前帧分类信息。
[0058]所述整体分类根据目标的历史分类信息进行分类，以判定目标的类型。
[0059]第七步，事件判断。
[0060]运动目标经过检测与分类识别后，结合第二步设置的规则，判断是否有大型机械闯入警戒区域，且判断其运动区域是否超过所设置的安全距离。
[0061]第八步，报警输出。
[0062]报警输出的形式是通过现场的高音喇叭和警灯进行现场示警提醒，同时相关信息和视频数据远程发送到监控中心的后端管理平台软件，监管人员可以远程查看现场的实时视频。
[0063]作为一个具体应用案例，如图3所示，本发明的安全预警监控系统和预警分析方法的具体实施过程如下:
第一步，将前端设备包括前端预警监控装置1、高速球机2、太阳能电源4、声光报警器3安装连接好，具体来说，前端预警监控装置I分别连接高速球机2、声光报警器3和后端管理软件平台5以传输数据信息，太阳能电源4分别连接前端预警监控装置1、高速球机2和声光报警器3以提供电源，前端预警监控装置I连接至监控中心并传输数据至后端管理软件平台5。前端预警监控装置1、高速球机2、声光报警器3和太阳能电源4等设备一般安装在高压输电线路的铁塔的横担上。
[0064]第二步，在后端管理软件平台5上对前端预警监控装置I进行规则设置。规则设置包括对场景的标定和警戒区域划分以及安全距离、滞留时间等进行设置。场景标定主要是对人、小型车辆的尺寸进行标定，还有就是对大型机械的尺寸进行标定，作为以后区分大型机械和小型车辆、人、小动物的依据。前端设备连接好后，前端预警监控装置I启动后会主动向后端管理软件平台5进行设备注册，在后端管理软件平台5上可以看到预警监控装置处于在线状态，且可以看到现场的监控场面。
[0065]在后端管理软件平台5上可以通过画闭合线的方式在监控场景内划定警戒区域，并设定在警戒区域内滞留的时间阈值。在输电线路下方合适的位置通过画线段的方式设定安全距离，在划定的线段下方区域即为安全区域，上方则为危险区域，即所有的运动目标不允许到达所画的线段上方空间。设定好警戒区域、滞留时间参数和安全距离线后，保存设置，并远程重启前端预警监控装置1，这时的设置参数将保存在前端预警监控装置I内。
[0066]第三步，前端预警监控装置I重启后开始正常工作，如果发现有大型机械闯入，且运动范围的边界达到或者超过预设的安全距离线，则产生报警信息，将视频和数据传往后端管理软件平台5。现场启动声光警报器3中的高音喇叭进行喊话，警示灯开始闪烁，提醒正在施工的大型机械原理输电线路。
[0067]平常线下人员的走动和小型车辆的驶入驶出，进入所划定的警戒区域时，由于对于运动目标已经做了尺寸标定，所以不会判断为大型机械，且由于其运动范围离安全距离线尚有距离，所以在现场不会产生声光警报，但在后端管理软件平台5上也可以看到监控系统已经识别出其闯入了警戒区域并对其运动轨迹进行跟踪记录。因此上述前端视频监控装置I如果具有对视频数据进行自主分析的能力，只在有外力破坏事件发生的时候才回传有用的数据和信息，以减少流量来降低运营管理费用。视频监控系统如果具有智能视频分析功能，则无需监控人员始终紧盯监控屏幕，只要关注预警监控装置发回监控中心的有效事件数据即可，从而减轻监管人员的工作强度。
【主权项】
1.一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，该预警监控系统包括有主控制模块、视频图像处理模块、通信模块和电源管理模块，其中: 视频图像处理模块用于对输电线路周围的视频图像数据进行采集，对视频图形进行数据分析，识别出外力破坏事件，产生报警信息，并将相关事件的报警信息与图像视频通过网络接口传输至通信模块； 通信模块，用于将视频图像处理模块输入的报警信息和相关数据通过无线通信的方式传输至监控中心； 电源管理模块，分别连接主控模块、视频图像处理模块和通信模块，用于执行电源管理工作； 主控模块，分别连接视频图像处理模块、通信模块和电源管理模块，对其工作模式和状态进行监控管理。2.根据权利要求1所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，所述的视频图像处理模块的输入接口为BNC接口，利用该BNC接口输入至cvbs模拟视频信号或者SDI高清数字视频信号。3.根据权利要求2所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，所述的视频图像处理模块中利用图像AD芯片采集输入的视频信号；对于cvbs模拟视频信号，图像AD芯片为TECKWELL公司的TW9910，输出为BT656信号；对于SDl高清数字视频信号，图像AD芯片为gennum公司的GV7610，输出为BTl 120信号。4.根据权利要求1所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，所述的电源管理模块包括有备用电池和电源管理电路，所述的备用电池在外部输入电源出现故障时继续为主控模块和通信模块提供工作电源。5.根据权利要求1所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控系统，其特征在于，所述的主控模块与视频图像处理模块之间采用串口 485通信，设置视频图像处理模块的工作模式并获取视频图像处理模块的工作状态信息；主控模块与电源管理模块之间的通信接口为RS485，主控模块获取电源管理模块的工作状态，控制电源管理模块的工作模块。6.一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 第一步，场景标定，在场景中通过标定算法设置景深，给场景景深设置标准，以准确计算场景中目标的实际位置及尺寸大小；所述的场景标定算法实现步骤为: Ia.输入标定线段，从输入模块向图像中输入三条线段作为三条标定线段； Ib.根据标定线段获得相机参数，分别列出与每条标定线段相对应的标定方程，然后解由所得的标定方程组，获得的相机参数包括相机的高度H、相机的俯仰角Θ以及水平消失线I ; Ic.根据相机参数获得并输出目标的标定参数，根据相机的高度、俯仰角、水平消失线的相机参数，计算图像中目标的包括目标对应于真实空间的坐标、目标的真实高度、目标的真实宽度标定参数，并且从输出模块输出该标定参数； 第二步，设置预警规则，包括设置警戒区域、线下安全距离和滞留时间，所述的警戒区域是对线下禁止施工区域的划定，若有运动目标进入该区域，将会被检测出来，线下安全距离是对警戒区域里运动目标的活动范围的设定，若运动目标运动的范围超过了线下安全距离的允许值，将会被检测出来； 第三步，运动目标检测，运动目标检测是视频场景中的运动目标区域从背景中分割出来，以准确检测输电线路监控场景图像中的运动目标，包括人、车，同时滤除包括图像抖动、摆动的树、亮度变化、阴影、雨和雪在内的干扰因素； 第四步，运动目标跟踪，实现方式是先对运动目标检测成功后做目标预测，用于估计目标的下一帧运动，再进行目标匹配，用于跟踪匹配的稳定目标并滤除虚假目标，最后进行目标更新，用于当前帧中稳定目标的更新； 第五步，运动目标分类，基于物理空间对运动目标进行识别，包括特征提取和类型判定，特征提取用以提取目标的空间特征和时间特征，类型判定则用以判定目标的类型； 第六步，事件判断，运动目标经过检测与分类识别后，结合第二步设置的规则，判断是否有大型机械闯入警戒区域，且判断其运动区域是否超过所设置的安全距离； 第七步，报警输出，通过现场设置的高音喇叭和警灯进行现场示警，同时相关信息和视频数据远程发送至监控中心，该监控中心设有后端管理软件以使监管人员可远程查看现场的实时视频。7.根据权利要求6所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，所述第三步中运动目标检测的具体做法包括有: 3a.进行图像预处理，用于消除其对背景模型的影响； 3b.进行区域标记，用于对背景模型进行前景分割，并标记出一个一个连通区域，对检测的状态进行维护，用于判定检测程序当前所处的状态，若出现检测异常，则重新开始检测； 3d.做区域增强，用于剔除包括阴影、高亮和树叶摆动在内的虚假区域； 3e.进行区域分裂与合并，用于解决目标过分割和目标相互遮挡问题。8.根据权利要求6所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，所述第五步中空间特征包括有区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向的夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上部分与下部分面积比；时间特征包括目标的速度特征、目标的周期运动特征和目标的历史分类信息。9.根据权利要求6所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，所述第五步的类型判定包括每帧分类和整体分类，所述的每帧分类为:根据区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上部分与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征，通过概率分类器进行每帧分类，以获得目标的历史分类信息；所述整体分类根据目标的历史分类信息进行分类，以判定目标的类型。10.根据权利要求9所述的一种输电线路线下施工机械安全预警监控方法，其特征在于，所述概率分类器分别按照人、人群、车、车群及小动物类型，赋予区域轮廓拟合椭圆的长轴、区域轮廓拟合椭圆的短轴、拟合短轴与水平方向夹角、区域轮廓的类圆性、区域的紧集度、区域的面积、区域的上与下部分面积比、及目标的速度特征、目标的周期运动特征的特征不同的权值；然后分别计算人、人群、车、车群、小动物类型的特征概率值，并选择概率值最大的那一类型为目标的当前帧分类信息。
【文档编号】H04N7/18GK105989682SQ201510058887
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】梁育彬, 王慧刚, 张景沛, 王国元, 钟智, 赵浩
【申请人】国家电网公司, 国网山西省电力公司检修分公司, 上海波汇科技股份有限公司