一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统的制作方法

本发明涉及电网输电线路，具体涉及一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统。

背景技术：

1、输电线路作为电力系统中传输环节的部分，对提供稳定电能起到了重要作用，而输电线路常年暴露在户外，会因风吹雨打遭到损害，而对一个区域中的电力供应产生影响，输电线路覆盖范围广，采用人工监测时工作量大，因此需要一种系统能够自动对输电线路的状态进行监测，降低监测成本，提高监测效率。

2、背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

3、现在已经开发出了很多监测系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的监测系统有如公开号为cn106060476b所公开的系统，这些系统一般包括：前端装置、通信装置、监控中心，所述前端装置包括高清视频监测装置、电源供应系统以及通信设备，其中，高清视频监测装置安装于特高压输电线路上，用于监测输电线路，通信设备与高清视频监测装置连接，可将高清视频监测装置输入的视频信息发送至监控中心；电源供应系统持续为高清视频监测装置和通信设备供应必要电力，所述通信传输网络为通信设备与监控中心之间的通信网络，通信传输网络的组成方式根据通信传输方式和通信设备不同而不同。但该系统需要铺设大量的监测设备，监测成本较高，同时无法监测到每一个区域，存在不能及时发现问题的风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，包括数据采集模块、影像预处理模块、正射投影模块、动态监测与分析模块和数据存储与管理模块；

4、所述数据采集模块用于采集输电线路的影像数据和地面控制点数据、数字高程模型数据，所述影像预处理模块用于将采集到的原始影像数据进行预处理，所述正射投影模块用于对预处理后的影像进行正射投影生成与地理坐标系统对齐的正射影像，所述动态监测与分析模块用于实时监测输电线路的状态和变化，自动检测和识别线路的异常情况，所述数据存储与管理模块用于对采集到的影像数据、正射影像数据、地面控制点数据、数字高程模型数据和监测结果进行存储和管理；

5、所述正射投影模块包括地面控制点匹配处理器、数字高程模型匹配处理器、输电线路提取处理器和正射投影计算处理器，所述地面控制点匹配处理器用于在预处理后的影像中定位并匹配地面控制点，所述数字高程模型匹配处理器用于从所述数字高程模型数据中提取地面控制点对应位置的地面高程值，所述输电线路提取处理器用于从图像中提取出输电线路像素点的坐标，所述正射投影计算处理器用于将图像中的每个输电线路像素点坐标通过几何变换计算映射到实际的地理坐标；

6、所述动态监测与分析模块包括监测管理处理器、数据寄存器和坐标分析处理器，所述监测管理处理器用于对输电线路的动态监测区域和时间进行管理，所述数据寄存器用于保存获取的正射投影坐标数据，所述坐标分析处理器用于对正射投影坐标数据进行计算处理得到预警信息；

7、进一步的，所述正射投影计算处理器根据下式计算出每个输电线路像素点坐标(xc，yc)的实际地理坐标(xw，yw，zw)：

8、

9、其中，m为投影变换矩阵；

10、所述数字高程模型匹配处理器基于(xw，yw)匹配得到对应的地面高程值hw，所述正投影计算单元根据hw和zw的偏差对地理坐标(xw，yw)进行修正得到输电线路的正射投影坐标(x′w，y′w)，修正公式如下：

11、x′w＝xw+λ·(hw-zw)·sinθ；

12、y′w＝yw+λ·(hw-zw)·cosθ；

13、其中，λ为数字高程模型在(xw，yw)的梯度值，θ为数字高程模型在(xw，yw)的梯度角；

14、进一步的，所述地面控制点匹配处理器从图像中检测到地面控制点，地面控制点在图像中的坐标记为(xp，yp)，匹配的地理坐标记为(xg，yg)，所述数字高程模型匹配处理器根据(xg，yg)得到对应的地面高程值记为zg，所述正射投影计算处理器根据下式计算出投影变换矩阵m：

15、

16、其中，mij表示投影变换矩阵m中第i行，第j列的元素值；

17、进一步的，所述坐标分析处理器对正投影坐标数据进行处理的过程包括如下步骤：

18、s1、在所述对比坐标中选择至少两个锚点坐标，用pi表示，i用于表示锚点坐标的序号；

19、s22、在目标坐标中选择与锚点坐标最接近的匹配坐标，用qi表示；

20、s23、根据下式计算出偏差系数k：

21、

22、其中，di表示pi与qi之间的距离，n为锚点坐标的数量，l为相邻两个锚点坐标之间的平均距离；

23、s24、计算出直线pipi+1与直线qiqi+1之间的夹角，用θi表示；

24、s25、根据下式计算出异常指数u：

25、

26、当所述异常指数大于阈值时，所述坐标分析处理器向所述监测管理处理器发送维修预警信息；

27、进一步的，所述影像预处理模块包括畸变校正单元、角度校正单元和噪声去除单元，所述畸变校正单元用于对图像进行畸变预处理，所述角度校正单元用于对图像进行角度预处理，所述噪声去除单元图像灰度值进行预处理。

28、本发明所取得的有益效果是：

29、本系统通过卫星采集数据并处理得到输电线路的正射投影数据，能够完整地监测到所有输电线路部分，然后对正射投影数据进行分析处理，能够及时地捕捉到输电线路存在的问题并进行维修，实现了高效率监测的效果，也降低了人力工作量以及物料成本。

30、为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

技术特征：

1.一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，其特征在于，包括数据采集模块、影像预处理模块、正射投影模块、动态监测与分析模块和数据存储与管理模块；

2.如权利要求1所述的一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，其特征在于，所述正射投影计算处理器根据下式计算出每个输电线路像素点坐标(xc，yc)的实际地理坐标(xw，yw，zw)：

3.如权利要求2所述的一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，其特征在于，所述地面控制点匹配处理器从图像中检测到地面控制点，地面控制点在图像中的坐标记为(xp，yp)，匹配的地理坐标记为(xg，yg)，所述数字高程模型匹配处理器根据(xg，yg)得到对应的地面高程值记为zg，所述正射投影计算处理器根据下式计算出投影变换矩阵m：

4.如权利要求3所述的一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，其特征在于，所述坐标分析处理器对正投影坐标数据进行处理的过程包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，其特征在于，所述影像预处理模块包括畸变校正单元、角度校正单元和噪声去除单元，所述畸变校正单元用于对图像进行畸变预处理，所述角度校正单元用于对图像进行角度预处理，所述噪声去除单元图像灰度值进行预处理。

技术总结
本发明提供了一种基于输电线路动态生成正射影像的监测系统，包括数据采集模块、影像预处理模块、正射投影模块和动态监测与分析模块，所述数据采集模块用于采集输电线路的影像数据，所述影像预处理模块用于将采集到的原始影像数据进行预处理，所述正射投影模块用于对预处理后的影像进行正射投影生成与地理坐标系统对齐的正射影像，所述动态监测与分析模块用于实时监测输电线路的状态和变化；本系统通过动态生成输电线路的正射投影，并对投影数据按照设计方案进行分析监测，能够及时地发现输电线路产生的问题。

技术研发人员：张淏凌,杨振伟,陈诚,于磊,陈炳海,冯杰成,戴荣璨,顾志伟
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司兴化市供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16