[发明专利]输电线路红外热成像防山火系统

摘要

本发明涉及一种输电线路红外热成像防山火系统。包括微气象监控装置、双目热成像云台仪、防山火控制装置、太阳能供电装置、第一支撑架和第二支撑架，防山火控制装置包括主机箱体以及主控板、电源管理芯片和无线路由器，主控板分别连接微气象监控装置、红外热成像及可见光双目摄像机、太阳能跟踪传感器、云台、电源管理芯片和无线路由器，太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池箱体和蓄电池组，太阳能电池板架设在蓄电池箱体的上方，并连接蓄电池组，蓄电池组连接电源管理芯片。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、覆盖范围广、成本低、方便安装维护等特点，特别适应于架空电缆通道的防山火监测，且能够实现火点测距。

主权项

1.一种输电线路红外热成像防山火系统，其特征在于：包括微气象监控装置、双目热成像云台仪、防山火控制装置、太阳能供电装置、第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架和第二支撑架上下平行架设在杆塔上，所述微气象监控装置设于第二支撑架上，所述双目热成像云台仪包括红外热成像及可见光双目摄像机和太阳能跟踪传感器，所述红外热成像及可见光双目摄像机通过云台设于第二支撑架上，红外热成像及可见光双目摄像机的镜头上方设有遮阳板，所述太阳能跟踪传感器设于遮阳板上并位于红外热成像及可见光双目摄像机的镜头前方，所述防山火控制装置包括设于第二支撑架上的主机箱体以及设于主机箱体内的主控板、电源管理芯片和无线路由器，所述主控板分别连接微气象监控装置、红外热成像及可见光双目摄像机、太阳能跟踪传感器、云台、电源管理芯片和无线路由器，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板、设于第一支撑架上的蓄电池箱体和设于蓄电池箱体内的蓄电池组，所述太阳能电池板架设在蓄电池箱体的上方，并连接蓄电池组，所述蓄电池组连接电源管理芯片，并分别经一电源开关连接微气象监控装置的电源接口、红外热成像及可见光双目摄像机的电源接口、云台的电源接口和无线路由器的电源接口，每个电源开关的控制端均连接主控板；所述红外热成像及可见光双目摄像机用于实现火点测距，其实现方式为：首先，在红外热成像及可见光双目摄像机的热成像摄像机内设置梯度区域，标识相同梯度区域的空间参数；当发现热源灰度对比异常时，在热成像视频上标识出热点；根据热点在像素图片的位置，判断该热点所在梯度区域，结合相对应梯度区域的空间参数，计算出双目摄像机到目标的实际距离，从而实现火点测距；所述梯度区域的设置方式如下：依据地形等坡线，将热成像摄像机监控区域按照坡度大小近似划分为多个区域，每个区域用图像坐标系表达图像矩形位置；每个区域的定义为此区域的坐标范围和X轴、Y轴比例尺及倾斜度及倾斜度变化比率；每个区域的X轴、Y轴比例尺及倾斜度，包括该区域的X轴梯度角度、X轴梯度比例、X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度角度、Y轴梯度比例、Y轴梯度变比△YTd；其中，X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度变比△YTd均按照如下梯度变比△Td的确定方式确定：设摄像机设置于摄像机视角中心与监控区域地面垂直高度为H处，在摄像机的视角监控范围设置基准参照点及第1至第n参照点，设摄像机视角中心与基准参照点的水平距离为S"，且各参照点间距距离为△S"则可得，Jn_0＝arctg((S"+n×△S")/H)J1_1"＝arctg(S"/H)根据成像原理，图片上的图片像素与摄像头拍摄图片时的视线必然是垂直关系，因此Jn_1＝90‑J1_1"Jn_2＝180‑Jn_1‑Jn_0设成像图片上，摄像机视角和第1参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为L1，摄像机视角和第n参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为Ln，则存在以下计算公式Ln＝n×△S"×Sin(Jn_0)/Sin(Jn_2)L1＝△S"×Sin(J1_0)/Sin(J1_2)其中，J1_1"为摄像机视角与基准参照点处地面的夹角，J1_0为摄像机视角与第1参照点处地面的夹角，Jn_0为摄像机视角与第n参照点处地面的夹角，Jn_1为图片像素与基准参照点处地面的锐角夹角，J1_2为图片像素与摄像机视角和第1参照点连线的钝角夹角，Jn_2为图片像素与摄像机视角和第n参照点连线的钝角夹角；由此可得梯度变比△Td＝Ln/L1；同理，可得△Td＝Ln/Li，i＝1,2,……,n；X轴梯度角度相当于针对已知参照点的左右方向上的高度的起伏、Y轴梯度角度相当于针对已知参照点的前后方向上高度的起伏，具体计算公式确定方式如下：取与摄像机视角中心接近的一个点作为基准参照点S1，且点S1的横纵坐标值x1和y1为已知数值；任意点N与基准参照点的像素距离点N的相对水平方向的图片绝对角度Xnt＝arctg(Yn/Xn)*180点N与X轴的角度偏差Tnx＝Xj‑Xnt点N在X轴上的投影距离SnX＝cos(Tnx)×Sn点N的相对垂直方向的图片绝对角度Ynt＝arctg(Xn/Yn)*180点N与Y轴的角度偏差Tny＝Yj‑Ynt点N在Y轴上的投影距离Sny＝cos(Tny)×Sn由上述可得，点N在X轴上的实际换算距离SnX'＝SnX×Xz×△XTd点N在Y轴上的实际换算距离SnY'＝Sny×Yz×△YTd由此可得，摄像机视角中心与点N的实际距离为上述计算公式中，Xn、Yn分别为任意点N的横纵坐标值，Xj、Yj分别指的是X轴梯度角度、Y轴梯度角度，Xz、Yz分别指的是X轴梯度比例、Y轴梯度比例。