一种特高压输电线路智能巡线系统的制作方法

本发明属于电力技术领域，涉及超高压、特高压输电线路巡检和运维的可视化监测与可视化系统关键技术，为一种特高压输电线路智能巡线系统。

背景技术：

输电线路可视化巡检是保障电力输电线路安全运行的最直观、最重要的方式，应用越来越广泛。随着人工智能技术的快速发展，特别是图像识别技术的发展，输电线路智能化巡检的水平也越来越高。目前在特高压输电线路巡检中有以下几种可视化巡检手段：

一种是通过无人机巡检，无人机加装摄像头，定期巡航，对关键设备进行拍照，然后对设备图片进行智能识别，整理出有问题的设备，供巡检人员参考。无人机巡检是目前最为成熟的巡检方式，但无人机巡检受天气、成本、通航申请等因素的影响较大，特别是在偏远山区难以大规模推广应用。

第二种方式是在特高压杆塔上安装输电线路监拍设备，定时拍照，并通过无线网络或者4g网络将视频信息传输到后台系统，在后台对图片进行处理和分析，最终达到智能巡检的目的。这种方式虽然成本较低，能实现特高输电线路全天候巡检，但是由于输电线路监拍设备没有云台，只能固定在某一个方向上，对周边环境实现不了全方位的监测，对隐患发现不及时。

第三种方式是在特高压杆塔上安装视频设备，通过无线网络或者4g网络将视频信息传输到后台主站系统，通过云台操作可以实现实时视频方式的全方位巡检。这种方式虽然能够实现特高线路压全天候巡检，是最直观有效的方式，但由于图片拍摄角度、清晰度等原因导致设备缺陷识别的准确率较低，适用性较差。对通道隐患的识别同样如此。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：现有的特高压输电线路可视化智能巡检中，图像识别技术无法识别环境变化导致的输电通道隐患，例如山体滑坡、塔基沉降、泥石流、山火等，也无法对环境变化导致的通道隐患进行提示。

本发明的技术方案为：一种特高压输电线路智能巡线系统，包括图片采集端、服务器端和客户端，

图片采集端为在输电线路杆塔上的摄像头，用于抓拍杆塔周围图像，对摄像头设置抓拍图片的预置点，所述预置点为杆塔周边环境的重点监测部位，同时将摄像头面向输电通道的方向设置成默认预置点，

服务器用于存储抓拍图片、基准图片和以及系统运行程序，所述基准图片指预置点正常状态下的图片，所述系统运行程序包括图像识别程序、以及服务器与客户端及图片采集端的通讯程序，所述图像识别程序用于识别预置点实时抓拍图片和基准图片的差异，

客户端用于接收服务器推送的图片识别结果。

进一步的，服务器与图片采集端的通讯程序包括计划抓图服务，所述计划抓图服务对抓拍图像时机进行设置，根据特高压杆塔数量、周边环境等因素设置每个杆塔摄像头的抓拍计划，按照设定好的计划，调整预置点，抓拍图片，抓拍到的图片存入服务器。

进一步的，服务器与图片采集端的通讯程序包括事件抓图服务，所述事件抓图服务接收和监听摄像头的事件报警信息，收到报警后立即抓拍图片，并将图片存入服务器。

进一步的，服务器与图片采集端的通讯程序包括主动抓图服务，服务器根据客户端的抓拍图像指令启动主动抓图服务，调整预置点，抓怕指定图像，抓拍到的图片存入服务器。

进一步的，服务器包括图片服务器和数据库，图片服务器用于存储抓拍图片和基准图片，数据库用于存储系统运行程序抓拍到的图片信息，抓拍图片按照图片名称、时间等信息存入数据库图片索引表，图像识别程序识别出的差异信息存入数据库，数据库将新存入的差异信息推送给客户端，形成隐患报警信息。

进一步的，图像识别程序为相似性算法，包括结构相似度算法ssim和sift算法。

进一步的，客户端通过与服务器之间的通讯程序调用查看存储的抓拍图片，发出主动抓拍图像的指令。

为了提高特高压输电线路可视化巡检的智能水平，减轻工作人员的负担，本发明提出了一种基于图片相似度算法的智能巡线系统，该系统通过计划抓图、主动抓图、事件抓图等方式实现特高压输电线路的设备和周边环境的图片抓拍，再通过抓拍的图片与基准图片对比，且基准图片越多越好，能涵盖各类天气状况下的图片，通过相似性比较找出差异部分，并在抓拍图片上标注出检测到的差异，当实现特高压输电通道隐患的识别，当相似度低于设定的阈值(可以根据情况设置，一般设置成95)时，以报警的方式提醒巡检人员及时关注问题杆塔。本发明在实时视频巡检方式的基础上增加智能化功能，通过图片的相似性比较，来判断是否隐患发生，判断的依据是相似性的阈值，低于阈值产生报警并标注隐患位置。最终实现”计划抓拍>图片相似性比较>通道预警>报警处理”的“智能巡线”应用场景，实现智能可视化巡检。

特高压输电通道环境复杂，图像识别技术对环境变化导致的隐患，例如山体滑坡、塔基沉降、泥石流等识别能力较差或者识别不了。本发明针对户外输电线路的智能巡线而设计，尤其是能适应复杂场景下的输电线路通道监控，本发明在现有技术设置的摄像头可视化手段的基础上，提出通过图片的相似性比较来判断可能出现的通道隐患，与现有智能监控常用的图像识别手段不同，本发明并不去识别当前监控图片中的内容，而仅通过相似度比较来预警隐患，由图片的差异来表征环境的变化，进而由环境变化来预警特高压输电线路可能存在的隐患，当相似性低于阈值时，产生报警并标注隐患位置，用户对报警信息确认并采取运维措施。本发明对通道隐患进行预警，而不识别具体的隐患类型。

现有技术的图像识别需要大量的训练样本进行深度学习，识别的准确率才能提高，否则识别不了真正的设备缺陷和通道隐患，现实的情况是杆塔上的摄像头拍摄的样本几乎没有。而本发明中，图像相似性比较是与正常的图片对比，正常的图片在系统运行过程中很容易得到，系统运行时间越长，正常的图片越多，通过相似性比较的结果越准确。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种特高压输电线路智能巡线系统，通过“计划抓图—>图片相似性比较—>通道预警—>报警处理”的巡线过程，实现对特高压输电线路状态的智能巡线。针对特高压输电线路通道周边环境复杂、隐患类型多的特点，本发明在特高压杆塔上的摄像头中设置预置点，每个预置点都是周边环境的重点监测部位，同时将输电通道方向设置成默认预置点。预置点设置好以后，就具备了智能巡线的基础，本发明智能巡线的原理如下：

1、计划抓拍：特高压输电线路智能巡线系统的计划抓拍服务按照设置好的时间启动预置点、抓拍图片，所有预置点抓拍完成后，将预置点恢复到默认预置点。

2、图像识别：图像识别模块将抓拍的图片与基准图片对比，基于图片相似性(ssim、sift)算法比较两个图片的相似性，并返回差异部分的轮廓位置。

3、通道预警：对图片识别模块产生的报警信息通过短信、微信推送等方式通知用户输电通道可能存在问题。

4、报警确认：根据通道预警信息查询问题杆塔，浏览报警时的图片、实时视频等方式确认隐患是否存在。

本发明系统包括图片采集端、服务器端和客户端，图片采集端为在输电线路杆塔上的摄像头，用于抓拍杆塔周围图像，对摄像头设置抓拍图片的预置点，所述预置点为杆塔周边环境的重点监测部位，同时将摄像头面向输电通道的方向设置成默认预置点；服务器用于存储抓拍图片、基准图片和以及系统运行程序，所述基准图片指预置点正常状态下的图片，所述系统运行程序包括图像识别程序、以及服务器与客户端及图片采集端的通讯程序，所述图像识别程序用于识别预置点实时抓拍图片和基准图片的差异；客户端用于接收服务器推送的图片识别结果。

服务器与图片采集端的通讯程序包括计划抓图服务、事件抓图服务和主动抓图服务，所述计划抓图服务对抓拍图像时机进行设置，根据特高压杆塔数量、周边环境等因素设置每个杆塔摄像头的抓拍计划，按照设定好的计划，调整预置点，抓拍图片，抓拍到的图片存入服务器；所述事件抓图服务接收和监听摄像头的事件报警信息，收到报警后立即抓拍图片，并将图片存入服务器；服务器根据客户端的抓拍图像指令启动主动抓图服务，调整预置点，抓怕指定图像，抓拍到的图片存入服务器。服务器包括图片服务器和数据库，图片服务器用于存储抓拍图片和基准图片，数据库用于存储系统运行程序抓拍到的图片，抓拍图片的名称、时间等信息存入数据库图片索引表，图像识别程序识别出的差异信息存入数据库，数据库将新存入的差异信息推送给客户端，形成隐患报警信息。

下面具体说明本发明系统的实施。

智能巡线以任务计划的形式进行，根据设定好的定时任务从摄像头预先设置的预置点抓取图片，图片识别程序用于识别设备和输电通道隐患，产生输电通道隐患报警及设备缺陷报警，系统提醒巡检人员重点关注相关杆塔，通过浏览图片和实时视频的方式确认报警信息，并采取相应的措施。报警确认后，报警解除。如图1所示，具体如下：

1、设置预置点

在特高压杆塔上的网络摄像头ipc中设置预置点，即拍摄点，预置点要覆盖周边的重点监测部位，并将通道方向设置成默认预置点。

2、设置抓图计划

根据特高压杆塔数量、周边环境等因素设置每个杆塔的抓拍计划。

3、计划抓图

计划抓图服务按照设定好的计划，调整预置位，抓拍图片，抓拍到的图片存入图片服务器，图片名称、时间等信息存入数据库图片索引表。

4、事件抓拍

事件抓图服务接收和监听摄像头的事件报警信息，收到报警后立即抓拍图片，并将图片存入图片服务器，图片名称、时间等信息存入数据库图片索引表。

5、图片相似性比较

从图片服务器和数据库读取图片信息，图片识别模块通过相似性算法(ssim、sift)将抓拍的图片与基准图片对比，相似性低于阈值，找出差异部分，并将差异信息写入数据库，通道隐患报警产生。

6、通道预警

报警服务通过http协议向浏览器推送通道隐患信息，提醒用户有通道隐患产生，用户查询问题杆塔，查看报警发生时的图片信息，也可以浏览视频，对报警信息进行确认。

7、图片巡检

客户端调用图片查询服务，根据图片索引表查询主动抓拍、计划抓拍、事件抓拍服务抓拍的图片，并在客户端进行展示和播放。

客户端可以主动发起请求，对指定预置点进行抓图，通过websocket协议将抓怕指令发送给主动抓图服务，主动抓图服务调整预置点，抓拍指定预置点的图片。