[发明专利]一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统及方法

权利要求书

1.一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统，其特征在于，包括图像采集终端和覆冰侦测预警系统，所述图像采集终端包括摄像单元、图像处理单元、通信单元和供电单元，所述摄像单元安装于现场杆塔上且拍摄方向正对于输电线路上架设的导线，以对输电线路导线进行实时拍照、录像监测，所述摄像单元连接图像处理单元，以将采集到的图像及视频数据传输至图像处理单元进行处理，所述图像处理单元连接通信单元，以将处理后的图像及视频数据通过无线通信方式发送给覆冰侦测预警系统；所述供电单元为各单元供电；

所述覆冰侦测预警系统包括通信及解析单元、数据库单元、历史数据查询单元、参数设置单元、厚度计算单元、显示单元和预警单元，所述通信及解析单元与图像采集终端进行通信，接收终端上传的图像及视频数据，所述数据库单元包括实时数据库和历史数据库，用于存储采集到的数据，所述历史数据查询单元根据需要提供线路历史覆冰厚度信息，所述参数设置单元设置导线参数及环境参数，以进行导线覆冰厚度计算，所述厚度计算单元基于采集到的图像及视频数据计算当前导线的厚度值，通过与未覆冰导线厚度值对比，计算出导线覆冰厚度值，所述显示单元用于显示采集到的数据及导线覆冰厚度的计算结果，所述预警单元用于将计算出的输电线路导线覆冰厚度与线路设计承载能力阈值进行比较，若超过阈值，则向运行维护人员发出告警信息。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统，其特征在于，所述供电单元采用太阳能蓄电方式进行供电，主要包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池组和POE供电模组，白天利用太阳能进行供电，并将多余的电能储存在蓄电池组中，夜间使用蓄电池组进行供电。

3.一种输电线路导线覆冰厚度侦测方法，其特征在于，通过图像采集终端采集并上传现场输电线路导线的图像及视频数据，覆冰侦测预警系统根据接收到的图像数据，按如下步骤进行导线覆冰厚度侦测：

1)对图像进行预处理；

2)采用Canny边缘检测算法提取图像中的边缘，提取到的边缘包括导线的边缘和大量干扰线段；

3)采用Hough直线检测算法检测图像中的直线段，得到导线边缘子线段；

4)采用改进的K-means算法聚类导线边缘子线段，确定各子线段所属边缘；

5)采用最小二乘法拟合获得的导线边缘，得到完整连续的导线边缘；

6)基于单目视觉的距离映射模型，将导线像素宽度映射为实际宽度，即为当前导线的实际厚度值；

7)将计算得到的当前导线实际厚度值与未覆冰导线厚度值进行对比，计算出导线覆冰厚度值，如果导线覆冰厚度值超过覆冰厚度阈值，则进行预警。

4.根据权利要求3所述的一种输电线路导线覆冰厚度侦测方法，其特征在于，所述步骤1中，首先，按式(1)对图像进行高斯滤波：

然后，按式(2)对图像进行灰度化处理，将三通道彩色图像降为单通道灰度图像：

Gray＝0.114B+0.587G+0.299R (2)。

5.根据权利要求3所述的一种输电线路导线覆冰厚度侦测方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

201)计算梯度幅值和方向，得到梯度边缘：

采用如式(3)和式(4)的梯度计算公式计算梯度幅值和梯度角：

θ＝tanh^-1(G_x,G_y) (4)

采用Sobel算子计算梯度，以得到效果优良的边缘；

202)得到的梯度边缘为多个像素宽，采用非最大值抑制法保留局部最大梯度而抑制所有其他梯度值，使多个像素宽的边缘细化为单个像素宽；

203)采用高低阈值筛选法对细化后的边缘进行筛选，得到图像中所有真实边缘。