一种用于线路外破灾害监测的监测报警方法与流程

本发明属于电线外破监测，具体涉及一种用于线路外破灾害监测的监测报警方法。

背景技术：

1、由于输电线路杆塔安装的地点多，面积广，距离长，输变电设备长期处在野外暴露状态，容易遭受恶劣天气影响以及人为破坏，给电网安全、人员生命财产构成了威胁。目前对于输电线路防外力破坏监测系统的研究方法有基于红外线、微波感应以及视频监测原理的，这些方法虽然能监测到入侵物体的存在，但是外界干扰大，容易产生误报。而应用最为广泛的，是单一的视频监测，但是这种方法存在监测盲区。因此，需要一种通过视频与雷达结合，防止视频监测盲区，提高系统供电性能，保证系统可靠报警的监测报警方法。

2、经检索一些专利文献与本技术方法相近似，也均为公开本发明方法；

3、公开号cn106205000b；公开了一种基于小型雷达的移动式输配电线路防外破监测方法，综合可见光监测技术和雷达探测技术，根据线路杆塔外破周期性发生的特性，或者存在外破隐患的线路走廊，通过移动平台及时赶往外破易发地，能够全天候的对接近线路杆塔的疑似或正在破坏的物体进行辨识报警驱逐。本发明实现方式简单，具有较强的操作性和适用性。

4、公开号cn115547003a；公开一种输电线路的防外破报警方法，其中，输电线路的防外破报警方法包括：使用无人机载雷达扫描监测设备的安装周边环境，得到底图三维点云；根据底图三维点云对监测设备进行安装位置标定，得到监测设备的位置姿态信息；根据位置姿态信息，激光雷达和视频相机分别摄取安装周边环境的点云数据和视频图像；根据点云数据中前景点云，判断安装周边环境中是否存在可疑故障目标；若是则根据可疑故障目标与输电线路坐标之间移动距离的报警等级距离范围进行分级报警；对可疑故障目标的视频图像进行深度学习，得到障碍类型。

5、公开号cn107644501a；公开一种高压线路防外力破坏智能警示方法，大大提高了施工工地、交叉跨越等外力破坏频发区域的输电线路安全运行水平，减少停电对工业和生活的影响，可以有效防止机械误碰线造成的设备损坏和人员伤亡。

6、上述专利文献均为公开本发明创造的技术方案，且其与本发明创造实质所解决的技术问题也不相同。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种用于线路外破灾害监测的监测报警方法，解决了上述背景技术中的问题。

2、本发明的目的是这样实现的：一种用于线路外破灾害监测的监测报警方法，其包括：通过远程视频模块进行输电线路图像差异分析；通过雷达模块监测外物入侵和防止误报鸟类干扰；通过电源模块对太阳能电池板及蓄电池进行管理，用于实现太阳能电池板与蓄电池之间的充放电控制，和向主机实时报告自身系统的工作状态；通过信息传输模块与外界系统进行交互。

3、进一步地，所述远程视频模块包括建立阈值模型和辐射定标模型；所述阈值模型包括根据区域选取阈值条件，利用阈值范围来提高监测精度；所述辐射定标模型包括预先校正、信息检查、数据定位，将获取的数据转换成地表反射率数据，对第一通道和第二通道的数据进行辐射定标，表达式为：

4、

5、其中，表示辐射定标之后的反射率，fx为第一通道和第二通道的数据，b表示辐射定标的斜率，d表示辐射定标的截距。

6、进一步地，所述辐射定标模型还包括对热红外通道的第三通道和第四通道辐射定标，第三通道和第四通道进行辐射定标用于得到地表温度的亮温数据；所述第三通道和第四通道进行辐射定标包括以下步骤：

7、数据转换成辐亮度值，表达式为：

8、w＝b×fx+d

9、其中，w为转换之后的辐亮度值，单位为mw/(m2·sr·cm-1)，fx为第三通道和第四通道的数据，b表示辐射定标的斜率，d表示辐射定标的截距；

10、对辐亮度值进行非线性校正计算，表达式为：

11、wa＝m0+(m1w+1)+m2w2

12、其中，wa表示将w进行非线性校正后的辐亮度值，单位为w/(m2·sr·cm-1)，m0、m1和m2分别表示校正系数；

13、计算有效温度，表达式为：

14、

15、wb表示计算得到的有效温度，n1＝1.91045×10-5m·w/(m2·sr·cm-4)，n2＝1.43875cm·k，hx表示第三通道和第四通道的中心波数；

16、计算亮温温度，表达式为：

17、

18、其中，wl表示第三通道和第四通道的亮温数据，o和p为校正系数。

19、进一步地，所述远程视频模块包括采用高斯建模法进行图片质量改善，通过对高斯模型中参数分布的变化来确定背景的变化，利用每个像素点和其邻域组成的特征矢量对像素进行描述，针对元素psi采用4x4邻域内的像素特征向量，用s表示，则s集合表示为{psi/0}，在任意时刻t，像素ix,i(x,y)的高斯分布模型表示为：

20、

21、其中，ix,i(x,y)为第k个高斯分布的权值，wx,i,k表示为t时刻像素，式中:

22、

23、其中协方差阵为：

24、

25、其中，i为16×16的单位矩阵，对于前景或背景，4×4矩形区域内的像素即特征矢量pi,j内的16个元素；当入侵目标完全处于静止场景中时，像素在一段时间t中两度服从高斯分布n(x,y,z)，通过滤波装置实现目标亮度背景模型的更新。

26、进一步地，高斯背景模型的前景图像识别分布设置的阈值相同，均为tx,ω，若ωs,k≥tx,w则此高斯分布属于背景模型，由此得到背景模型为：

27、

28、式中，b表示背景，kx,w是s分量k个高斯分布中属于背景模型的个数；通过前景监测监测新的像素点ii+1(x,y)对应的特征矢量px,j+1是否属于ph(px,j+1)中的高斯分布，若属于ii+1(x,y)，则为背景点。

29、进一步地，所述雷达模块采用ivs-163型雷达传感器，监测到入侵时间持续超过5s，系统启动视频对现场拍照，且启动报警装置进行报警；在雷达传感器中，模拟型号经a/d后，在时域和频域中进行转换，用于得到中频信息，通过对中频信息计算得到入侵目标的速度和距离。

30、进一步地，所述雷达模块的算法采用频率抽取，把长度为n的输入系列x(n)按n的奇偶性分解为奇序列和偶序列，奇序列和偶序列长度均为n/2；表达式为：

31、

32、

33、x(n)的n点化为：

34、

35、式中，为旋转因子，再用x1(k)，x2(k)分别表示x(k)的两个求和式，得到：

36、

37、由旋转因子的周期性得到：

38、x2(n/2+k)＝x2(k)

39、再由旋转因子的对称性得到：

40、

41、将n点的运算分解为两个n/2的运算，用于减少运算量，提高运算速度，采用浮点型运算dsp，用于保证运算精度。

42、进一步地，所述电源模块包括对监测之间的间隔时间设置为100ms的设定，电源系统每隔100ms对监测系统进行一次放电，系统连续采集数据信息5次，且取5次采样的平均值进行上传至后段监控中心；所述太阳能电池板充放电控制过程中，系统测量电池电量时延迟30ms，且监测所述延迟30ms时间间隔中的平均电量；系统的监测周期为10s，每隔10s系统自动监测电池电量上传到后台监控中心；若蓄电池电压较高，为不需要太阳能继续充电，太阳能电池板自动处于休眠状态。

43、进一步地，所述电源模块电连接有报警模块，所述报警模块的表达形式为文字形式，文字中交代物体的判别类型、物体的移动速度、物体高度和出入监测区域的时间，用于直接形象了解概况，实现线路外破监测的提前报警；提示方式包括pc客户端电脑屏幕显示和移动终端屏幕显示。

44、进一步地，所述信息传输模块包括通过gprs和internet将前端监控平台采集的数据信息远距离传输到监控中心；采用lq1000 gprsdtu模块芯片作为信息传输模块，lq1000gprsdtu模块芯片用于将tcp协议打包传输至监控中心；gprs模块与监控中心之间的连接通过tcp/ip协议进行连接。

45、本发明的有益效果：通过雷达、视频、报警以及中心处理器模块之间的相互连接配合，通过雷达监测入侵物体的存在性，如果存在则启动视频装置，视频装置监控到现场情况并拍照存储，启动报警功能，进行现场进而监控中心报警。通过综合比较gsm、5g和gprs数据传输系统，选择gprs方法进行数据的传输，成本最低，传输最稳定。综合比较蓄电池单独供电、激光供电以及太阳能加蓄电池供电三种供电方式，采用蓄电池供电方式传输方案，后期维护少，减少维护成本和人力资源。本发明创造采用视频、雷达测距、信息融合和无线通信的结合，可有效防止输电线路被外力破坏，可以准确的监测现场，及时提醒工作人员注意现场情况，一旦监测到可能对输电线路造成的安全威胁，立即实施现场报警和远程报警。