海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法及相关装置与流程

1.本发明涉及电力系统运维技术领域，尤其涉及一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法及相关装置。


背景技术：

2.海缆终端场作为海底电缆线路的重要组成部分，其运行状态关系到整个电力系统的安全。海缆终端场是无人值守站点，且所建位置极为偏远，会时常受到野外动物的入侵攀爬，导致海缆终端场存在不可预控的安全隐患或设备损毁风险。
3.随技术发展，电网通过逐步安装基于声、光、电等手段的驱逐装置来实现活体异物的防治驱逐，但此类驱逐措施的防治策略较为简单，以发现活体异物后被动驱逐为主，具有一定盲目性，驱逐装置多数时间都在进行无意义的防护，驱逐效率低下。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种安全隐患闭环审核及相关装置，用于解决现有技术中因现有活体异物被动驱逐方案存在盲目性，导致存在驱逐效率低下的问题。
5.本发明第一方面提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法，包括：
6.获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；
7.获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；
8.获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器。
9.可选的，所述选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点，具体为：
10.选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到异物活动坐标点；获取预设驱逐模式的驱逐范围，以驱逐范围筛选异物活动坐标点，得到驱逐坐标点，所述预设驱逐模式包括蛇鼠驱逐模式和鸟类驱逐模式。
11.可选的，所述将驱逐路径发送至激光发射器之后还包括：
12.根据预设驱逐模式将对应时间段的激光扫描速度和频率发送至激光发射器。
13.可选的，所述将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线，具体为：
14.获取驱逐坐标点的对应活体异物图像的时间段，将处于同一时间段的驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线和连接线时间信息。
15.可选的，所述获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器，具体为：
16.获取连接线在空间坐标系的方程，得到驱逐路径；获取激光发射器在空间坐标系
中的坐标，根据激光发射器坐标和驱逐路径计算激光发射器的激光发射角度方向，得到扫描信息并发送至激光发射器。
17.可选的，所述得到扫描信息并发送至激光发射器之后，还包括：
18.根据驱逐路径方程计算通过连接驱逐路径的最短线路，并将所述最短线路发送至激光发射器。
19.本技术第二方面提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划装置，包括：
20.背景模板建立模块，用于获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；
21.活体异物图像识别模块，用于获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；
22.驱逐路径设置模块，用于获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器。
23.可选的，还包括供能模块；
24.所述供能模块用于控制太阳能电池板和蓄电池为激光发射器提供运行所需的能量。
25.本技术第三方面提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划设备，所述设备包括处理器以及存储器：
26.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
27.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法。
28.本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明第一方面任一项所述的海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法。
29.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器；对实时图像识别得到活体异物频繁出现的坐标，以活体异物频繁出现的坐标规划的驱逐路径对应了活体异物的活动规律，使激光发射器按驱逐路径发射激光，能够精准的对活体异物进行驱逐，提高驱逐效率，增加海缆终端场的运行可靠性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
31.图1为海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第一个流程图；
32.图2为海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第二个流程图；
33.图3为海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划装置图。
具体实施方式
34.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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。
35.本发明提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法，用于解决现有技术中因现有活体异物被动驱逐方案存在盲目性，导致存在驱逐效率低下的问题。
36.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第一个流程图。
37.s100，获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；
38.需要说明的是，海缆终端场的环境图像为在环绕海缆终端场的若干角度下拍摄的图像，通过对同一角度下的多张环境图像进行比较，相同像素点位置下不发生改变的部分即可认为是相对静止部分，在本实施例中，相对静止部分对应为海缆终端场的设备结构以及环境中如石头树木之类的静物；对同一角度图像只保留相对静止部分，即可建立背景模板图像；根据背景模板在图像中可以提取到的尺寸参数建立起三维的空间坐标系，使得海缆终端场所在空间的任意一点都有对应的坐标。
39.s200，获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；
40.需要说明的是，获取海缆终端场的实时图像与环境图像的相机设置位置和参数相同，以便于后续图像间的差异比较；实时图像在不同时间段获取到活体异物在海缆终端场附近活动的情况，该时间段在本实施例中包括多种情况，可以是一年中的不同季节，也可以将一天内的时间划分为各个时间段；在确定具体时段时，可以根据季节、不同生物的作息习惯、不同生物的活动频率，以及不同生物在不同时间的破坏性具体确定。
41.以背景模板图像为基准，将实时图像与基准图像逐个像素点或逐区域进行差异比较，根据比较结果判断实时图像中是否拍摄到活体异物，判断方式可以是差异充满的区域达到预设面积；如是，则将对应的实时图像识别为活体异物图像；预设面积可以根据海缆终端场内常见活体异物的体积进行设定，例如，活体以鸟类时，平均鸟类的体积越大，则设定的预设面积越大。
42.s300，获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发
射器。
43.需要说明的是，根据活体异物图像拍摄的相机位置以及图像中各物体的相对位置信息，结合相机的标定原理，可以获得活体异物在空间坐标系的坐标，将不同活体异物图像中相同的活体异物出现坐标次数进行累加，即可得到活体异物出现坐标对应的次数。可以理解，活体异物的活动位置存在随机性，因此出现次数小于等于预设阈值的坐标并不能体现活动规律，在本实施例中，只选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，作为驱逐坐标点，驱逐坐标点反映了活体异物在海缆终端场周围空间出现或活动的位置规律。
44.将空间坐标系中的各驱逐坐标点互相连接后，根据空间中两点即可确定一条直线的原理得到连接线的方程，形成的若干连接线充斥在海缆终端场所在空间中，连接线都会经过活体异物频繁出现的位置且存在连接线与活体异物的移动轨迹吻合；本实施例中，连接线的方程即对应得到激光驱逐的扫描路径，获取连接线的方程即可确定驱逐路径；将驱逐路径发送给激光发射器后，激光发射器根据连接线方程在海缆终端场所在空间沿驱逐路径发射激光，即可实现在活体异物常活动位置进行精准驱逐。
45.本实施例中，通过获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器；对实时图像识别得到活体异物频繁出现的坐标，以活体异物频繁出现的坐标规划的驱逐路径对应了活体异物的活动规律，使激光发射器按驱逐路径发射激光，能够精准的对活体异物进行驱逐，提高驱逐效率，增加海缆终端场的运行可靠性。
46.以上为本技术提供的一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第一个实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第二个实施例的详细说明。
47.本实施例中，进一步的提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法中步骤s200一个具体实施例，请参见图2，步骤s300具体包括步骤s301-s304，详情如下：
48.s301，获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到异物活动坐标点；
49.s302，获取预设驱逐模式的驱逐范围，以驱逐范围筛选异物活动坐标点，得到驱逐坐标点，所述预设驱逐模式包括蛇鼠驱逐模式和鸟类驱逐模式；
50.需要说明的是，不同的海缆终端场的异物活动情况不同，有的海缆终端场鸟类活动频繁导致鸟害严重，而有的海缆终端场蛇鼠活动频繁导致蛇鼠害严重，因为鸟类和蛇鼠类活动的区域高度不同，工作人员会根据海缆终端场的具体情况预设驱逐模式和驱逐范围，针对性的进行活体异物驱逐，提高驱逐效率；可以理解，因鸟类活动为空中飞行，蛇鼠类活动为地面爬行，不同驱逐模式的驱逐范围对应的空间坐标系高度坐标不同，对于鸟类驱逐模式，可以海缆终端场顶部为界，将顶部界限以上的上空区域设置为驱逐范围，防止鸟类停留和鸟粪下落；对于蛇鼠驱逐模式，可以海缆终端场底座或终端护套为界，将界限下方的地面区域设置为驱逐范围，防止蛇鼠攀爬靠近。
51.s303，获取驱逐坐标点的对应活体异物图像的时间段，将处于同一时间段的驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线和连接线时间信息；
52.需要说明的是，驱逐坐标点是根据各时段的实时图像得到的，因此驱逐坐标点中也包含了对应时段的时间信息，可以理解，将处于同一时间段内识别出的驱逐坐标点进行连接，可以更精准的针对活体异物的在不同活动时间的对应活动范围进行驱逐；
53.进一步，工作人员根据海缆终端场的具体环境情况，可以根据时间设置驱逐模式，例如主要在夜间时间段进行驱逐的夜间驱逐模式，对驱逐坐标点进一步筛选。
54.进一步，获取海缆终端场的设备结构的运维重要程度，根据运维重要程度对驱逐坐标点进行调整，如在重要运维设备预设的保护距离，将重要运维设备以保护距离构成的区域中按比例增加驱逐坐标点的密度，提高对重要运维设备的保护效果，在非重要运维设备附近减少驱逐坐标点密度，减少非必要的驱逐路径的生成，以此提高驱逐效率。
55.s304，获取连接线在空间坐标系的方程，得到驱逐路径；获取激光发射器在空间坐标系中的坐标，根据激光发射器坐标和驱逐路径计算激光发射器的激光发射角度方向，得到扫描信息并发送至激光发射器。
56.需要说明的是，激光发射器进行驱逐的激光扫描方式为向指定驱逐路径上发射激光，驱逐路径对应为空间坐标系中的直线方程，而获取了激光发射器在空间坐标系中的坐标后，设置激光发射器发射激光的发射角度和方向问题，即可转变为空间中一点到空间中一条直线的连线方程的计算问题，该连线方程的参数即可得到激光发射器的角度方向；使激光发射器沿该发射角度方向发射激光，即可实现沿着驱逐路劲对活体异物的频繁活动路线进行驱逐；
57.进一步，对于同一激光发射器有多条驱逐路径需要扫描时，根据驱逐路径方程计算通过连接驱逐路径的最短线路，并将所述最短线路发送至激光发射器；可以通过最优路径规划的方式对激光发射器的执行驱逐路线扫描的顺序进行规划，使得激光发射器在不同驱逐路径之间移动时的时间更短，从而在有限的活体异物活动时间段内进行更高频率的扫描驱逐，提高驱逐效率。
58.进一步，在夜间时间段鸟类的夜间活动会减弱，因此对于鸟类驱逐模式，可以向激光发射器发送在夜间时间段降低设置激光扫描速度和频率的指令，降低驱逐功耗；而对于蛇鼠类驱逐模式，因蛇鼠是夜行生物，在夜间活动会增强，可以向激光发射器发送在夜间时间段提高激光扫描速度和频率的指令，提高驱逐效率；夜间时间可以根据当地日落和日出时间进行设置。
59.本实施例中，通过对不同种类活体异物设置驱逐模式，进一步以驱逐范围选择驱逐坐标点，以及根据驱逐坐标点时间段精细化驱逐路径，使得激光驱逐活体异物的指向性更准确，驱逐效率更高。
60.以上为本技术提供的一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法的第二个实施例的详细说明，下面为本技术第二方面提供的一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划装置的详细说明。
61.请参阅图3，图3为海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划装置图。本实施例提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划装置，包括：
62.背景模板建立模块10，用于获取海缆终端场的环境图像，根据各环境图像中相对
静止的部分确定背景模板；建立背景模板图像并基于背景模板建立空间坐标系；
63.活体异物图像识别模块20，用于获取海缆终端场的实时图像，并将背景模板图像与各实时图像进行差异比较；识别存在活体异物的实时图像，得到活体异物图像；
64.驱逐路径设置模块30，用于获取活体异物图像中活体异物在海缆终端场周围出现的坐标以及次数；选择活体异物出现次数大于预设阈值的坐标，得到驱逐坐标点；将驱逐坐标点互相连接，得到若干连接线；获取连接线在空间坐标系的方程得到驱逐路径，并将驱逐路径发送至激光发射器。
65.进一步，还包括供能模块，供能模块用于控制太阳能电池板和蓄电池为激光发射器提供运行所需的能量。本实施例中，本装置采用双供能系统实现能源优化，双供能系统包括太阳能电池板和蓄电池；保证装置在偏远地区能持续且稳定地工作
66.进一步，激光发射器的激光采用绿色波激光；通过研究各类生物对不同波长激光的敏感度和刺激程度，以及在照射下会产生的生物应激性反应，从多种因素综合判断确定出激光的最佳频率和有效激光波长，可以对比发现采用绿色波激光对鸟类和蛇鼠类生物的驱赶效果最优，且在绿色波激光生成后，其成束的效果也是最好的，更有利于准确扫描。
67.进一步，激光发射器连接单片机pic16d70，其主要负责激光光路的指定以及各交互模式的选择和信号传导，驱动云台和激光发射指令驱赶活体异物等；将信息集成传输到控制单元作为激光路径规划的基础单元，基于串口通信进行点位设计、时间调节、强度调节等模块控制和交互。激光发射器通过单片机dc模式实现激光束的有效强度调节，强度可调节为500-1000mw，激光的波长也可根据实际需要调节为520-532nm进行输出。
68.激光发射器可固定搭载在云台上，并结合可枢转地箱体安装，根据具体的驱逐路径和激光发射角度方向调整云台和可枢转地箱体的参数，使得激光发射器按驱逐路径进行激光扫描；为防止激光对误入的人员造成影响，在激光扫描的过程中，将云台的活动范围限制在上下35
°
，水平的旋转幅度控制在350
°
，在此范围内进行往复立体运动。
69.本技术第三方面还提供了一种海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划设备，包括处理器以及存储器：其中存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行上述海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法。
70.本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述海缆终端场活体异物驱逐激光路径规划方法。
71.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，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
72.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
73.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
74.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
75.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
76.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。