一种基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置及方法与流程

1.本发明涉及机器视觉及振动测量学领域，具体涉及一种基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置及方法。


背景技术：

2.架空输电线路风偏摆动是导地线在受到大风作用下偏离其垂直位置的现象。运行经验表明，引流线风偏是造成风偏跳闸事故的主要原因之一。为了掌握导地线风振情况，目前主要通过在导地线上安装振动监测装置来获得导线的振幅、频率等振动参数，从而评价导地线的风振水平。
3.目前，常采用的传感器主要有电阻应变式传感器、加速度传感器、光纤光栅传感器等。现有的导地线风振监测方法以接触式的测量方法为主，不免对导线本体及振动状态带来不同程度的影响。另外，由于装置安装于导地线，当监测装置发生故障时，装置的检修维保极其不方便。


技术实现要素：

4.为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决在线振动监测装置的安装与检修维保不方便的技术问题的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置及方法。
5.第一方面，提供一种基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置，所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置包括：外壳1、置于所述外壳1内部的视频采集模块3、数据分析系统5和供电系统6，以及置于所述外壳1外部的天线7和用于固定所述外壳1的附属固定部件8；
6.所述视频采集模块3，用于采集引流线处的视频数据；
7.所述数据分析系统5，用于对所述视频数据进行标准化处理，并基于标准化处理后的视频数据计算引流线的振动频率和振动幅值；
8.所述附属固定部件8与杆塔构件固定连接，用于支撑所述外壳1。
9.优选的，所述外壳1的一侧开口且开口处设有玻璃罩2。
10.进一步的，所述玻璃罩2内壁嵌有导热丝和温控模块4，所述温控模块4，用于当玻璃罩2的内外壁温度低于阈值时，控制供电系统6向所述导热丝通电。
11.优选的，所述数据分析系统5包括：视频分析模块、图像处理模块、边缘分析模块、数据存储模块和通讯模块；
12.所述视频分析模块，用于利用视频分解算法将视频数据分解为图像序列；
13.所述图像处理模块，用于利用图像标定算法、图像滤波算法和匹配定位算法对图像序列进行标准化处理；
14.所述边缘分析模块，用于利用引流线振动频率、振动幅值图计算算法，基于标准化处理后的视频数据计算引流线的振动频率和振动幅值；
15.所述数据存储模块，用于存储数据；
16.所述通讯模块，用于远程发送预警。
17.优选的，所述供电系统6由太阳能板9、电池组10、浪涌保护器和电池管理模块11组成；
18.所述太阳能板9位于外壳1的上顶板，电池组10位于外壳1底部。
19.进一步的，所述电池组10采用磷酸铁锂锂离子动力电池组。
20.优选的，所述附属固定部件8的材质为不锈钢或阳极氧化铝材质。
21.进一步的，所述玻璃罩2采用防爆玻璃。
22.优选的，所述外壳1的材质为阳极氧化铝材质。
23.第二方面，提供一种基于所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的监测方法，所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的监测方法包括：
24.s1，在塔身正对引流线位置安装所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置；
25.s2，利用视频采集模块采集引流线处的视频数据；
26.s3，通过数据存储模块存储所述视频数据；
27.s4，通过视频分析模块将视频分解成图像样本序列；
28.s5，通过图像处理模块内嵌图像标定、图像滤波、匹配定位算法对图像样本序列进行标准化处理；
29.s6，通过边缘分析模块内嵌引流线振动频率、振动幅值图计算算法计算引流线的振动频率和振动幅值；
30.s7，当所述引流线的振动频率和振动幅值越限通过通讯模块向远端发送超阈值振幅、频率的预警。
31.本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
32.本发明提供了一种基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置及方法，所述装置包括：外壳1、置于所述外壳1内部的视频采集模块3、数据分析系统5和供电系统6，以及置于所述外壳1外部的天线7和用于固定所述外壳1的附属固定部件8；所述视频采集模块3，用于采集引流线处的视频数据；所述数据分析系统5，用于对所述视频数据进行标准化处理，并基于标准化处理后的视频数据计算引流线的振动频率和振动幅值；所述附属固定部件8与杆塔构件固定连接，用于支撑所述外壳1；该技术方案实现了基于机器视觉的引流线风偏摆动振动、频率测量，消除了因振动水平感知安装接触式在线监测装置对导线产生的不良影响，实现了引流线风偏摆动的边缘分析及远程预警，为转角塔引流线抗风涉及、加固改造提供基础数据。
33.进一步的采用该装置进行引流线风偏摆动监测具有非接触、大视场、阈值/受控启动、边缘采集/分析/预警等特点，消除风振状态测量对引流线本体造成的安全隐患，提高监测装置的检修维保便捷性，提升风振数据获取能力，为输电线路跳线风振状态评价、风险评估与灾害防治提供技术支撑。
附图说明
34.图1是根据本发明的一个实施例的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的外观图；
35.图2是根据本发明的一个实施例的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的剖面图。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.参阅附图1和图2，图1是根据本发明的一个实施例的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的外观图，图2是根据本发明的一个实施例的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的剖面图。如图1和图2所示，本发明实施例中的基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置主要包括：
39.外壳1、置于所述外壳1内部的视频采集模块3、数据分析系统5和供电系统6，以及置于所述外壳1外部的天线7和用于固定所述外壳1的附属固定部件8，所述外壳1采用金属材料，优选阳极氧化铝材质。
40.所述视频采集模块3，用于采集引流线处的视频数据；
41.所述数据分析系统5，用于对所述视频数据进行标准化处理，并基于标准化处理后的视频数据计算引流线的振动频率和振动幅值；
42.所述附属固定部件8与杆塔构件固定连接，结构具有足够的刚度和强度，保障摄像头在强风作用下不发生晃动，用于支撑所述外壳1，所述附属固定部件8内部有转轴，可调整摄像头的角度。
43.本实施例中，所述外壳1的一侧开口且开口处设有玻璃罩2。
44.在一个实施方式中，所述玻璃罩2内壁嵌有导热丝和温控模块4，所述温控模块4，用于当玻璃罩2的内外壁温度低于阈值时，控制供电系统6向所述导热丝通电，可在低温环境下进行加热，防止玻璃罩2结冰或结霜。
45.其中，所述玻璃罩2采用防爆玻璃，优选耐高温、耐低温玻璃材质。
46.本实施例中，所述数据分析系统5包括：视频分析模块、图像处理模块、边缘分析模块、数据存储模块和通讯模块；
47.所述视频分析模块，用于利用视频分解算法将视频数据分解为图像序列；
48.所述图像处理模块，用于利用图像标定算法、图像滤波算法和匹配定位算法对图像序列进行标准化处理；
49.所述边缘分析模块，用于利用引流线振动频率、振动幅值图计算算法，基于标准化处理后的视频数据计算引流线的振动频率和振动幅值；
50.所述数据存储模块，用于存储数据，具体的，所述数据存储模块优选微型1tb固态硬盘，用于存储原始视频记录、经标定的图序列数据，风振振幅、频率数据等。
51.所述通讯模块，用于远程发送预警，具体的，所述通讯模块内嵌3g/5g/5g通讯模块，支持超阈值振幅、频率数据的远程发送预警。
52.本实施例中，所述供电系统6由太阳能板9、电池组10、浪涌保护器和电池管理模块
11组成；
53.所述太阳能板9位于外壳1的上顶板，电池组10位于外壳1底部。
54.其中，所述电池组10采用磷酸铁锂锂离子动力电池组。
55.基于上述装置，本发明还提供了一种基于所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的监测方法，所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置的监测方法包括：
56.s1，在塔身正对引流线位置安装所述基于机器视觉的引流线风偏摆动监测装置；
57.s2，利用视频采集模块采集引流线处的视频数据；
58.s3，通过数据存储模块存储所述视频数据；
59.s4，通过视频分析模块将视频分解成图像样本序列；
60.s5，通过图像处理模块内嵌图像标定、图像滤波、匹配定位算法对图像样本序列进行标准化处理；
61.s6，通过边缘分析模块内嵌引流线振动频率、振动幅值图计算算法计算引流线的振动频率和振动幅值；
62.s7，当所述引流线的振动频率和振动幅值越限通过通讯模块向远端发送超阈值振幅、频率的预警。
63.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。