一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统，包括：监控摄像模块，用于拍摄输电线路周边目标区域图像；微波测距模块，用于对输电线路周边目标区域中的运动目标进行微波测距；前端处理模块，用于识别所述图像中的运动目标样本，并提取所述运动目标样本的色调直方图、最小矩形以及微波测距结果的特征量样本；后台处理模块，用于将所述特征量样本与数据库样本进行对比，判断识别的运动目标样本是否是威胁样本，并在判断出威胁样本时输出预警信息。本发明专利技术具有较高的输电线路撞击威胁样本的识别精度，可以为输电线路运检工作人员提供较为可靠的预警信息，从而为输电线路的安全稳定运行提供可靠保障。安全稳定运行提供可靠保障。安全稳定运行提供可靠保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统


[0001]本专利技术涉及电力系统在线监测
，特别是涉及一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统。

技术介绍

[0002]输电线路作为电力系统中电压等级相对最高、横跨物理距离最远的部分，一直都是构筑坚强电网过程中的重中之重。在中高压输电通道中，架空线作为主要的传输载体，具有分布广泛、通道情况复杂的特点。因此，针对输电线路的安全巡视与防护是较为困难的。
[0003]常见的输电线路安全威胁主要包括冰雪雷电等恶劣天气、林区高树、违章建筑以及大型工程机械等。其中，人为的外力撞击占比达到近25％，而在这些外力撞击中工程机械又占了近80％。外力撞击不仅会产生永久故障点使得输电线路跳闸，进而造成系统稳定性下降甚至负荷丢失，并且会对当事人的人身安全产生严重威胁，危害极大。因此，对输电线路采取防撞措施是非常必要的。
[0004]目前，各输电运检单位采取的防撞措施主要包括以下三种：
[0005](1)人工巡视线路。这种方式虽然防护效果较好，但由于输电线路跨度太大，需要的人力成本非常高，这就造成了防护覆盖面难以保证。
[0006](2)线路周围架设红外、激光传感器。当有异物进入范围时，即触发报警设备。这种设备虽然灵敏度高，但容易受到环境影响造成误报，使得运检人员无法判断是否要去现场处理。
[0007](3)在输电通道内架设摄像头，将通道内画面实时传输到监控中心，由工作人员进行实时监控。这种方式虽然较人工巡视线路显著提升了效率，但仍需工作人员时刻观看监控画面，监控的可靠性难以有效保证。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统。
[0009]本专利技术实现上述目的的一种技术方案是：
[0010]一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统，包括：
[0011]监控摄像模块，用于拍摄输电线路周边目标区域图像；
[0012]微波测距模块，用于对输电线路周边目标区域中的运动目标进行微波测距；
[0013]前端处理模块，用于识别所述图像中的运动目标样本，并提取所述运动目标样本的色调直方图、最小矩形以及微波测距结果的特征量样本；
[0014]后台处理模块，用于将所述特征量样本与数据库样本进行对比，判断识别的运动目标样本是否是威胁样本，并在判断出威胁样本时输出预警信息。
[0015]进一步地，所述前端处理模块设有运动目标检测子模块，用于对所述图像中存在的运动像素进行检测，并识别出运动目标样本，包括:
[0016]设s
t
(x,y)和s
t
‑1(x,y)分别表示时刻t的图像与时刻t
‑
1的图像中对应像素点(x,y)处的像素值，对其作差得到时刻t的像素值差D
t
(x,y)，并满足以下公式(1)：
[0017]D
t
(x,y)＝|s
t
(x,y)
‑
s
t
‑1(x,y)|
ꢀꢀꢀ
(1)
[0018]设定一第一阈值M，得到时刻t的像素值差D
t
(x,y)的差分运算结果值r
t
(x,y)，并满足以下公式(2)：
[0019][0020]对时刻t的像素值差D
t
(x,y)的差分运算结果值r
t
(x,y)和时刻t
‑
1的像素值差D
t
‑1(x,y)的差分运算结果值r
t
‑1(x,y)进行与运算，得到两个相邻时刻的差分运算结果值的与运算结果值r
t
′
(x,y)，并满足以下公式(3)：
[0021][0022]当与运算结果值r
t
′
(x,y)等于1时，判定时刻t的像素点(x,y)为运动像素,并作为运动目标像素集合S的元素,由运动目标像素集合S中的全部像素点形成运动目标样本。
[0023]进一步地，所述前端处理模块还设有特征量提取子模块，用于提取所述运动目标样本的色调直方图、最小矩形以及微波测距结果的特征量样本，包括：
[0024]根据运动目标像素集合S中的全部像素点的色调值H，绘制运动目标像素集合S的色调直方图，并满足以下公式(4)：
[0025][0026]V＝max(R,G,B)，Q＝min(R,G,B)
[0027]其中，R、G和B分别为像素点的红色值、绿色值和蓝色值，R、G和B取值范围为0～255，V为R、G和B中的最大值，Q为R、G和B中的最小值；
[0028]将色调直方图对应的色调值H分布向量作为色调直方图的特征量样本；
[0029]对运动目标像素集合S中的像素点进行两两欧氏距离遍历求和，取其中距离最大的两个像素点作为最小矩形的对角线两端端点，以此绘制出运动目标样本的最小矩形，计算最小矩形的长宽比例，作为最小矩形的特征量样本；
[0030]所述前端处理模块指令微波测距模块对与所述运动目标样本对应的运动目标进行微波测距，所述特征量提取子模块将微波测距结果中的最小测距值，作为微波测距结果的特征量样本提取；
[0031]将色调值H分布向量、最小矩形的长宽比例和最小测距值作为输入量，输入后台处理模块。
[0032]进一步地，所述后台处理模块设有模式识别算法子模块，用于将输入的所述运动目标样本的色调值H分布向量、最小矩形的长宽比例和最小测距值与数据库样本的对应特征量进行对比，输出所述运动目标样本与数据库中最相似样本的相似度，并当相似度超过设定的第二阈值时，判断识别的运动目标样本为威胁样本，同时输出预警信息。
[0033]进一步地，所述模式识别算法子模块通过内置BP神经网络算法单元来识别所述运动目标样本是否是威胁样本。
[0034]进一步地，所述BP神经网络包含三层数据结构：输入层、隐含层以及输出层，其中，输入层用于输入所述运动目标样本的色调值H分布向量、最小矩形的长宽比例和最小测距值，且输入层神经元的个数与输入的数据维度一致。
[0035]进一步地，还包括：通信模块，用于建立所述前端处理模块与后台处理模块之间以及所述后台处理模块与威胁处理机制模块之间的数据传输。
[0036]进一步地，还包括：感应取电模块，用于对所述监控摄像模块、微波测距模块和前端处理模块进行供能。
[0037]进一步地，所述感应取电模块获取来自输电线路的感应电，对所述监控摄像模块、微波测距模块和前端处理模块进行供能。
[0038]进一步地，所述监控摄像模块、微波测距模块和前端处理模块设于输电线路现场，所述后台处理模块提供对所述监控摄像模块、微波测距模块和前端处理模块的远程控制。
[0039]相比现有技术，本专利技术通过设置监控摄像、微波测距两个模块，识别输电线路周边的运动目标，进而提取该目标的三维特征量：色调直方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统，其特征在于，包括：监控摄像模块，用于拍摄输电线路周边目标区域图像；微波测距模块，用于对输电线路周边目标区域中的运动目标进行微波测距；前端处理模块，用于识别所述图像中的运动目标样本，并提取所述运动目标样本的色调直方图、最小矩形以及微波测距结果的特征量样本；后台处理模块，用于将所述特征量样本与数据库样本进行对比，判断识别的运动目标样本是否是威胁样本，并在判断出威胁样本时输出预警信息。2.根据权利要求1所述的基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统，其特征在于，所述前端处理模块设有运动目标检测子模块，用于对所述图像中存在的运动像素进行检测，并识别出运动目标样本，包括:设s
t
(x,y)和s
t
‑1(x,y)分别表示时刻t的图像与时刻t
‑
1的图像中对应像素点(x,y)处的像素值，对其作差得到时刻t的像素值差D
t
(x,y)，并满足以下公式(1)：D
t
(x,y)＝|s
t
(x,y)
‑
s
t
‑1(x,y)|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)设定一第一阈值M，得到时刻t的像素值差D
t
(x,y)的差分运算结果值r
t
(x,y)，并满足以下公式(2)：对时刻t的像素值差D
t
(x,y)的差分运算结果值r
t
(x,y)和时刻t
‑
1的像素值差D
t
‑1(x,y)的差分运算结果值r
t
‑1(x,y)进行与运算，得到两个相邻时刻的差分运算结果值的与运算结果值r
t
′
(x,y)，并满足以下公式(3)：当与运算结果值r
t
′
(x,y)等于1时，判定时刻t的像素点(x,y)为运动像素,并作为运动目标像素集合S的元素,由运动目标像素集合S中的全部像素点形成运动目标样本。3.根据权利要求2所述的基于多维特征识别的输电线路防撞预警系统，其特征在于，所述前端处理模块还设有特征量提取子模块，用于提取所述运动目标样本的色调直方图、最小矩形以及微波测距结果的特征量样本，包括：根据运动目标像素集合S中的全部像素点的色调值H，绘制运动目标像素集合S的色调直方图，并满足以下公式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟，黄晨宏，沈晓峰，胡达，吴才彪，徐友刚，李轶，张树欣，陈勇，沈峰，郑真，王哲斐，贺润平，陆家辉，
申请(专利权)人：上海四量电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：