[发明专利]一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统及方法

说明书

本发明涉及一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统及方法，该方法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；3）采用Hough直线检测算法得到导线边缘子线段；4）采用改进K‑means算法确定各子线段所属边缘；5）拟合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；7）比对当前导线实际厚度值与未覆冰导线厚度值，计算出导线覆冰厚度值，如果超过覆冰厚度阈值，则进行预警。该系统及方法有利于准确、便捷地检测出输电线路导线的覆冰情况。

技术领域

本发明属于输电线路检测技术领域，具体涉及一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统及方法。

背景技术

山地或高海拔地区的输电线路在冬季常发生覆冰现象，这种现象主取决于环境的湿度、温度、风速、风向等条件。在冬季寒冷环境下，环境温湿度达到一定程度，输电线路就会出现覆冰现象。若未及时采取除冰措施，导线冰层厚度逐渐累加，当厚度超过设计的抗冰能力时，就可能出现线路跳闸、断线事故，严重时甚至导致铁塔倒塔，引发大范围停电事故，造成巨大经济损失；导线发生覆冰时，会导致导线与导线之间或导线与大地之间绝缘距离减小，而发生短路现象，危害电力系统的安全稳定运行。冰灾往往发生在气候条件恶劣的情况下，且以高海拔和山地地区居多，通过人工现场观测有很大难度和风险。设立观冰站可以在一定程度上减小观测难度和风险，但该法存在一定误差且需要观测人员深入冰雪覆盖地带，有较大的安全隐患。

传统基于力学模型的导线覆冰厚度侦测方法需要建立复杂的模型，获取的数据需严格满足时序要求，且易受环境变化影响；基于单一机器视觉算法的覆冰侦测方法精度不足，提取的导线边缘不平滑，不能有效反映导线状态；分类导线边缘线段归属时，采用简单的分类或聚类算法精度不足，复杂算法又存在时效性差的缺陷，没有一种专为导线边缘分类设计的算法；在导线真实厚度计算方面，目前常用方法为线性映射方法，将导线像素宽度按正比例转为实际距离，由于图像中近端导线与远端导线宽度一致，但在视觉上由于“近大远小”的效果，导致近端、远端导线的宽度不同，这与实际情况不符，存在较大误差。

由此可见，输电线路覆冰侦测问题仍然亟需解决，且具有很高的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统及方法，该系统及方法有利于准确、便捷地检测出输电线路导线的覆冰情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种输电线路导线覆冰厚度侦测系统，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。