一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统的制作方法

1.本发明涉及电力运维技术领域，具体是一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统。


背景技术：

2.随着经济的发展，各地的高压输电线越来越多，然而由于高压输电线路的距离长，布置地理形势复杂及测试设备的局限性，现在对高压输电线路尤其是位于原始森林、海洋等偏僻或不易进入地域的线路没有有效、及时、简单、可靠的日常检修方法，只有在产生故障后再寻找故障点对其进行维修，不能做到防范于未燃，非常危险，产生问题后反应修复的时间长，由停电等造成的损失也大。
3.传统的高压输电线路监测都是采用巡检的方式，主要有两种，即人工目测法和直升飞机航测法：人工目测法是由巡检员在地面沿线逐塔巡视，有时候需要登上铁塔或者乘坐悬挂于线路上的滑车，这种作业方式精度低、劳动强度大、费用多、周期长、危险性高，且存在巡检盲区。直升飞机航测法则是驾驶直升飞机沿线巡检，采用摄像机和其他非接触探测技术对线路进行巡检，这种方式的优点是灵活性强、视野开阔，但存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。
4.因此亟需一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统，以对输电线路进行实时监测，并及时发现线路异常信息与安全隐患，从而达到先兆告警的目的，以对其进行提前处理，做到防患于未然。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统，包括监控端和若干个安装在杆塔上的远程数据采集端，所述远程数据采集端包括：数据采集模块、控制器、报警模块、无线通讯模块和供电模块，所述监控端包括：网络模块、数据库、数据分析模块和交互模块，其中：
8.所述数据采集模块包括，
9.图像数据采集子模块，用于采集所监测输电线路及其周边环境的实时视频图像；
10.电气数据采集子模块，用于采集所监测输电线路的实时电气数据；
11.环境数据采集子模块，用于采集远程数据采集端安装处的实时环境数据；
12.所述数据库包括，
13.数据存储单元，用于存储远程数据采集端所采集的实时数据，所述实时数据包括所述实时视频图像、所述实时电气数据和所述实时环境数据；
14.正常运行数据库，用于储存预设的输电线路的正常运行数据；
15.异常运行数据库，用于储存预设的输电线路的异常运行数据；
16.所述数据分析模块用于将所述实时数据与所述正常运行数据及所述异常运行数据进行比对，并根据比对结果对输电线路的运行状态做出以下判断：
17.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度大于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度小于预设阈值，则判定输电线路状态为运行正常；
18.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度小于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度大于预设阈值，则判定输电线路状态为运行异常；
19.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度小于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度小于预设阈值，则判定输电线路状态为待人工确认；
20.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度大于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度大于预设阈值，则判定输电线路状态为待人工确认；
21.所述数据分析模块还用于定时抽取实时视频图像中的一帧画面，并采用训练完成的图像识别神经网络模型对该帧画面进行图像识别，并判断输电线路状态是否存在安全隐患；
22.所述数据分析模块还用于，在输电线路状态为运行异常和/或存在安全隐患时，通过交互模块向值班人员发出告警；在输电线路状态为待人工确认时，通过交互模块提示相关人员进行人工确认并对正常运行数据库及异常运行数据库进行补充。
23.作为本发明进一步的方案：所述图像数据采集子模块包括摄像头。
24.作为本发明进一步的方案：所述电气数据采集子模块包括：
25.电流互感器，用于监测输电线路的实时电流数据；
26.电压互感器，用于监测输电线路的实时电压数据；
27.温度传感器，用于监测输电线路的实时温度数据。
28.作为本发明进一步的方案：所述环境数据采集子模块包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器。
29.作为本发明进一步的方案：所述供电模块包括蓄电池。
30.作为本发明进一步的方案：所述供电模块还包括通过电源管理模块为蓄电池充电的取电模块和光伏充电模块，其中，取电模块用于由输电线路获取电能并对所获电能进行转换以对蓄电池进行充电。
31.作为本发明进一步的方案：所述远程数据采集端还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于在远程数据采集端无法与监控端进行通讯连接时，对所述实时数据进行临时储存。
32.作为本发明再进一步的方案：所述报警模块包括声光报警器与高音喇叭，所述交互模块包括麦克风、鼠标、键盘、显示器、扬声器。
33.作为本发明再进一步的方案：所述系统的工作方法为：包括以下步骤：
34.步骤一：获取输电线路的正常运行数据以建立正常运行数据库；获取输电线路的异常运行数据以建立异常运行数据库；获取存在安全隐患的输电线路图片以创建样本集，并通过样本集完成对图像识别神经网络模型的训练；
35.步骤二：通过远程数据采集端采集实时数据，并将实时数据与正常运行数据及异常运行数据进行比对，以判断输电线路的运行状态；按设定间隔时间抽取实时视频图像中的一帧画面，采用训练完成的图像识别神经网络模型对该帧画面进行图像识别，并判断输
电线路状态是否存在安全隐患；
36.步骤三：若步骤二的判断结果为运行异常和/或存在安全隐患时，通过交互模块向值班人员发出告警，若步骤二的判断结果为待人工确认时，通过交互模块提示值班人员进行人工确认并对正常运行数据库及异常运行数据库进行补充。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.1、本发明通过采用与监控端通讯连接的远程数据采集端对输电线路进行实时监测，能够及时发现线路异常信息与安全隐患，并进行先兆告警，以便于作业人员对其进行提前处理，做到防患于未然。
39.2、本发明通过将输电线路的运行状态判断分为运行正常、运行异常及待人工确认三种，可在系统运行前期正常运行数据库以及异常运行数据库的样本多样性不足时，降低误判的几率，同时通过人工审核确认并对数据库进行补充的方式，对数据库样本进行及时补充，从而逐步提高判断效率与判断精度，并逐渐降低值班人员的工作强度。
40.3、本发明通过报警模块与交互模块的设置，当所监测的输电线路周围出现吊车、塔吊等进行作业时，值班人员可通过麦克风与高音喇叭的配合进行喊话，提醒现场人员远离输电线路，当发现鸟类在杆塔或输电线路上筑巢时，亦可通过声光报警器及高音喇叭对其进行驱赶，以防止鸟患对输电线路造成破坏，且无需工作人员到达现场。
附图说明
41.图1为一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统的结构框图。
42.图2为一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统中数据库的结构框图。
43.图3为一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统中数据采集系统的结构框图。
44.图4为一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统中供电模块的结构框图。
具体实施方式
45.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
47.需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
49.请参阅图1～4，本发明实施例中，一种输电线路安全隐患智能识别先兆告警系统，
包括监控端和若干个安装在杆塔上的远程数据采集端，所述远程数据采集端包括：数据采集模块、控制器、报警模块、无线通讯模块和供电模块，所述监控端包括：网络模块、数据库、数据分析模块和交互模块，其中：
50.所述数据采集模块包括，
51.图像数据采集子模块，用于采集所监测输电线路及其周边环境的实时视频图像；
52.电气数据采集子模块，用于采集所监测输电线路的实时电气数据；
53.环境数据采集子模块，用于采集远程数据采集端安装处的实时环境数据；
54.所述数据库包括，
55.数据存储单元，用于存储远程数据采集端所采集的实时数据，所述实时数据包括所述实时视频图像、所述实时电气数据和所述实时环境数据；
56.正常运行数据库，用于储存预设的输电线路的正常运行数据；
57.异常运行数据库，用于储存预设的输电线路的异常运行数据；
58.所述数据分析模块用于将所述实时数据与所述正常运行数据及所述异常运行数据进行比对，并根据比对结果对输电线路的运行状态做出以下判断：
59.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度大于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度小于预设阈值，则判定输电线路状态为运行正常；
60.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度小于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度大于预设阈值，则判定输电线路状态为运行异常；
61.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度小于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度小于预设阈值，则判定输电线路状态为待人工确认；
62.所述实时数据与所述正常运行数据的相似度大于预设阈值且所述实时数据与所述异常运行数据的相似度大于预设阈值，则判定输电线路状态为待人工确认；
63.所述数据分析模块还用于定时抽取实时视频图像中的一帧画面，并采用训练完成的图像识别神经网络模型对该帧画面进行图像识别，并判断输电线路状态是否存在安全隐患，安全隐患特征包括吊车作业、塔吊作业、线路冒烟、线路起火、杆塔倾斜、线路挂有异物、树障需清理、线缆断股、线缆松股、绝缘子破损、绝缘子缺失以及销钉缺销等。
64.所述数据分析模块还用于，在输电线路状态为运行异常和/或存在安全隐患时，通过交互模块向值班人员发出告警；在输电线路状态为待人工确认时，通过交互模块提示相关人员进行人工确认并对正常运行数据库及异常运行数据库进行补充。
65.所述图像数据采集子模块包括摄像头，为了提高图像采集子模块的图像采集范围，摄像头具备远程调节变焦与拍摄角度的功能，同时，摄像头具备红外功能，以在夜间进行拍摄。
66.所述电气数据采集子模块包括：
67.电流互感器，用于监测输电线路的实时电流数据；
68.电压互感器，用于监测输电线路的实时电压数据；
69.温度传感器，用于监测输电线路的实时温度数据。
70.所述环境数据采集子模块包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器。
71.所述供电模块包括蓄电池。
72.所述供电模块还包括通过电源管理模块为蓄电池充电的取电模块和光伏充电模
块，其中，取电模块用于由输电线路获取电能并对所获电能进行转换以对蓄电池进行充电，通过电源管理模块的设置，可对蓄电池的充电模式进行选择，从而在输电线路发生故障时切换至光伏充电模式，或在光照不足时，由取电模块进行充电，从而保障远程数据采集端的续航。
73.所述远程数据采集端还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于在远程数据采集端无法与监控端进行通讯连接时，对所述实时数据进行临时储存。
74.所述报警模块包括声光报警器与高音喇叭，所述交互模块包括麦克风、鼠标、键盘、显示器、扬声器，当所监测的输电线路周围出现吊车、塔吊等进行作业时，值班人员可通过麦克风与高音喇叭的配合进行喊话，提醒现场人员远离输电线路，当发现鸟类在杆塔或输电线路上筑巢时，亦可通过声光报警器及高音喇叭对其进行驱赶，以防止鸟患对输电线路造成破坏。
75.上述系统的工作方法为：包括以下步骤：
76.步骤一：获取输电线路的正常运行数据以建立正常运行数据库；获取输电线路的异常运行数据以建立异常运行数据库；获取存在安全隐患的输电线路图片以创建样本集，并通过样本集完成对图像识别神经网络模型的训练；
77.步骤二：通过远程数据采集端采集实时数据，并将实时数据与正常运行数据及异常运行数据进行比对，以判断输电线路的运行状态；按设定间隔时间抽取实时视频图像中的一帧画面，采用训练完成的图像识别神经网络模型对该帧画面进行图像识别，并判断输电线路状态是否存在安全隐患；
78.步骤三：若步骤二的判断结果为运行异常和/或存在安全隐患时，通过交互模块向值班人员发出告警，若步骤二的判断结果为待人工确认时，通过交互模块提示值班人员进行人工确认并对正常运行数据库及异常运行数据库进行补充。
79.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。