一种拉线棒腐蚀检测方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明属于拉线棒检测领域，具体涉及一种拉线棒腐蚀检测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、电力作为基础性公用事业对国民经济发展和社会稳定具有举足轻重的影响。长期以来电力公司一直把电力设施保护作为一项重点工作来抓。但作为电网血管的高压输电线路多位于野外，线路点多、线长、面广，且长期暴露在野外，给电力设施保护工作带来了相当大的难度，特别是塔材、拉线棒等部件易腐蚀，极容易造成倒杆断线事故，引起大面积停电，严重威胁电网安全运行，给电力公司、社会造成巨大的经济损失。

2、拉线棒通常在土壤中运行，运行环境恶劣，易接触潮湿、有害气体及土壤酸性等环境，造成拉线棒腐蚀，引起拉线棒引线生锈、变形、甚至断裂，从而破坏原有设计结构，导致机械性能变差，使人身和设备的安全受到严重威胁。因此，准确检测输电线路拉线棒的实际物理状态与物理细节具有重要意义，定期的检测与维护是保障系统正常运行的关键。

3、由于拉线棒是不同于其它设备的独立埋设于地下的隐蔽装置，因此造成检测与维护的不便，无论在是输电线路拉线棒腐蚀检测中均受隐蔽性与拉线棒埋深的限制。同时，拉线塔拉棒具有规模大、结构复杂、敷设深度大等特点。在实际工程中，对于拉线棒的测量手段比较原始，传统测量方法为直接开挖测量，具有盲目性，并且存在工作量大、速度慢、测量精度低等不足。同时，特高压输电线路与变电站承担着确保国民生产和人民生活正常进行的重任，停电检修会不可避免地带来巨大的经济损失，这就给实际工程中的拉线棒检测带来困难。

4、近年来，大量的研究集中于对地下设施的无开挖检测，包括声波法、高精度磁测法、地震波法在内的多种技术被应用于实际工程中。bremiari等人基于声波法提出了对地下管道进行定位的方法，该团队探讨了土壤性质对地下管道中液体流动产生的声波的影响，但该方法仅适用于内部有液体流动的管道，而对于地下电缆等设施无法进行有效探测；而高精度磁测法是另一种常用的地下设施检测方法，其中国内学者张颖颖等人通过分析地下设施相对磁导率、长度、外径和走向对磁异常信号的影响规律实现了对地下金属设施埋深和平面位置的获取，但该方法受环境影响较大，同时电力设施本身也会对磁场产生干扰，易使检测精度受到影响；地震波法也是一种地下设施检测方法，该方法通过人工制造的地震波在波阻抗值不同的介质内传播规律不同的特性进行地下目标的探测，该方法可探测深度较大，但是其水平分辨率较低，对于直径较小的目标无法进行检测，无法实现对地下设施的具体物理信息获取。

5、因此，电力系统迫切需要找到一种快速、准确、不受现场运行条件的限制，实现对拉线棒腐蚀状态进行监测的方法。

技术实现思路

1、为了解决传统测量方法存在工作量大、速度慢、测量精度低等问题，本发明提供了一种拉线棒腐蚀检测方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种拉线棒腐蚀检测方法，包括以下步骤：

4、采集地下环境中的拉线棒回波图像信号；

5、采用基于ewt的噪声抑制算法对拉线棒回波图像信号中的噪声信号进行抑制，得到噪声抑制后的回波图像信号；

6、获取噪声抑制后的回波图像信号中的双曲线，基于双曲线的向下开口的特征，对双曲线进行粗提取；

7、采用faster r-cnn模型对粗提取出的图像进行识别，当图像中存在双曲线时，则对回波图像信号进行定位；

8、对回波图像信号进行偏移成像，构建拉线棒剖面图；

9、根据拉线棒剖面图对拉线棒腐蚀情况进行分析。

10、优选地，采用基于探地雷达gpr的ndt检测方法采集地下环境中的拉线棒回波图像信号。

11、优选地，所述采用基于探地雷达gpr的ndt检测方法采集地下环境中的拉线棒回波图像信号时，检测时间与电磁波速度之间的关系如下：

12、

13、其中，x为发射天线和接收天线距离，z为目标埋深，t为探地雷达gpr的双程旅行时间，v为电磁波在土壤中传播速度。

14、优选地，所述对回波图像信号进行偏移成像，具体包括以下步骤：

15、设e(x,z,t)是探地雷达gpr的天线接收到的回波信号，使用标量亥姆赫兹波动方程描述：

16、

17、其中x表示天线水平移动的距离，z表示地下深度，t表示天线接收到回波信号的时间，v为电磁波在土壤中传播的速度；

18、在探地雷达的偏移成像的过程为剖面e(x,z＝0,t)延拓到偏移剖面e(x,z,t＝0)，具体涉及返回信号的几何重新定位，完成偏移重聚焦成像；

19、

20、即用记录剖面e(x,z＝0,t)的傅里叶变换e(kx,z＝0,ω)求出偏移剖面e(x,z,t＝0)的傅里叶变换a(kx,kz)，逆变换得到偏移剖面e(x,z,t＝0)；

21、探地雷达电磁波在地下媒质中的传播时间为双程时间，电磁波传播速度采用实际传播速度v的一半；于是，kx，kz，ω关系表示为：

22、

23、其中v在均匀介质中为常数；

24、在频率波数域内，深度z处的波场外推表示为：

25、

26、

27、则偏移剖面e(x,z,t＝0)为：

28、

29、得到由空间的记录剖面得到目标空间的偏移重聚焦剖面，完成回波图像信号的偏移成像。

30、优选地，所述回波图像信号完成偏移成像之后图像的熵定义为：：

31、

32、其中，s表示采样点数，t表示采样道数；

33、当估计得到预设的土壤介质的电磁波传播速度，利用f-k偏移成像算法得到拉线棒剖面图。

34、本发明还提供了一种拉线棒腐蚀检测装置，包括：

35、信号采集模块，用于采集地下环境中的拉线棒回波图像信号；

36、噪声抑制模块，用于采用基于ewt的噪声抑制算法对拉线棒的回波图像信号中的噪声信号进行抑制，得到噪声抑制后的回波图像信号；

37、信号提取模块，用于获取噪声抑制后的回波图像信号中的双曲线，基于双曲线的向下开口的特征，对双曲线进行粗提取；

38、信号定位模块，用于采用faster r-cnn模型对粗提取出的图像进行识别，当图像中存在双曲线时，则对回波图像信号进行定位；

39、拉线棒剖面构建模块，用于对回波图像信号进行偏移成像，构建拉线棒剖面图；

40、腐蚀分析模块，用于根据拉线棒剖面图对拉线棒腐蚀情况进行分析。

41、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述拉线棒腐蚀检测方法中任一项所述的步骤。

42、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器加载时，能够执行所述拉线棒腐蚀检测方法中任一项所述的步骤。

43、本发明提供的拉线棒腐蚀检测方法具有以下有益效果：

44、本发明采用基于ewt的噪声抑制算法对拉线棒回波图像信号中的噪声信号进行抑制，得到噪声抑制后的回波图像信号，为下一步的腐蚀位置定位提供保障；接着获取噪声抑制后的回波图像信号中的双曲线，基于双曲线的向下开口的特征，对双曲线进行粗提取，实现拉线棒的埋藏深度和几何尺寸的测量与估计。采用faster r-cnn模型对粗提取出的图像进行识别，当图像中存在双曲线时，则对回波图像信号进行定位，进一步实现了信号的精准定位，最后对回波图像信号进行偏移成像，具体地本技术采用标量亥姆赫兹波动方程将偏移成像过程中的剖面沿拓到偏移构面，构建拉线棒剖面图，数据处理速度快，剖面故障点清晰，能够更清楚的反应拉线棒的故障特征；根据拉线棒剖面图对拉线棒腐蚀情况进行分析，从回波信号预处理、噪声抑制、图像处理等多个角度出发，实现拉线杆塔拉线棒的快速、无损、连续检测。