專利名稱：一種電線檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輸電線路領(lǐng)域，尤其涉及一種電線檢測裝置。
背景技術(shù)：
輸電線路中的電線是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著電能傳輸?shù)闹厝?，尤其是超高壓輸電線路中的電線形成電網(wǎng)的主干線路，它的安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。弧垂是一檔架空電線內(nèi)，電線與電線懸掛點(diǎn)所連直線間的最大垂直距離，最大弧垂出現(xiàn)在什么位置視具體情況而定，其中常見的對于高差不超過10%的相鄰桿塔之間的電線最大弧垂，出現(xiàn)在檔距中央。在相鄰兩基電線桿上電線懸掛高度相同時(shí)，弧垂是電線最低點(diǎn)與兩懸掛點(diǎn)間連線的垂直距離；如果電線在相鄰兩電線桿上的懸掛點(diǎn)高度不相同，此時(shí)，在一個(gè)檔距內(nèi)將出現(xiàn)兩個(gè)弧垂，即電線的兩個(gè)懸掛點(diǎn)至電線最低點(diǎn)有兩個(gè)垂直距離，稱為最大弧垂和最小弧垂。由于電線長期暴露在自然環(huán)境中，不僅需要承受正常機(jī)械載荷和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力，還要承受污穢、雷擊、強(qiáng)風(fēng)、滑坡、異物、覆冰、沉陷以及鳥害等外界侵害， 電線的狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生很大的變化比如弧垂過大、電線上有異物、電線敷冰過多等都會嚴(yán)重影響輸電線路的安全。所以需要隨時(shí)檢測電線的狀態(tài)，以保證輸電線路的安全?，F(xiàn)有技術(shù)中的電線測量技術(shù)主要為檔側(cè)中點(diǎn)角度法、檔端角度法和馳度板觀測法，其中馳度板觀測法又分為平行四邊形法和異步法，傳統(tǒng)的測量技術(shù)主要是使用經(jīng)緯儀配合標(biāo)尺或望遠(yuǎn)鏡配合馳度板，通過角度測量、視距測量以及望遠(yuǎn)鏡目估馳度板讀數(shù)來完成，其精度受到角度測量和目估讀數(shù)的影響較大，而且測量過程繁瑣，計(jì)算過程冗長。以往一般通過氣象條件進(jìn)行預(yù)測電線的敷冰程度，利用人眼來檢測電線是否存在異物。傳統(tǒng)電線的測量方法受環(huán)境因素影響很大，在高寒的山區(qū)物理測量的方法不僅工作量大而且這種人工的測量方式存在非常大的危險(xiǎn)，對每段電線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測幾乎是不可能的。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的電線測量技術(shù)存在的測量精度受到角度測量和目估讀數(shù)的影響較大、而且測量過程繁瑣、計(jì)算過程冗長，以及在外部環(huán)境惡劣的情況下難以對每段電線進(jìn)行檢測的問題。因此有必要提供一種電線檢測裝置。本實(shí)用新型公開了一種電線檢測裝置，包括圖像讀取裝置和服務(wù)器，所述述圖像讀取裝置與服務(wù)器連接。優(yōu)選地，上述電線檢測裝置還包括報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置連接服務(wù)器。優(yōu)選地，上述圖像讀取裝置為攝像機(jī)或者攝像頭。優(yōu)選地，上述報(bào)警裝置為蜂鳴器或LED指示燈。優(yōu)選地，上述服務(wù)器包括圖像轉(zhuǎn)換模塊、點(diǎn)檢測模塊、邊緣連接模塊、電線分離模塊、圖像檢測模塊；所述圖像轉(zhuǎn)換模塊、點(diǎn)檢測模塊、邊緣連接模塊、電線分離模塊、圖像檢測模塊依序連接。優(yōu)選地，上述圖像檢測模塊包括弧垂檢測模塊、異物檢測模塊和敷冰檢測模塊。優(yōu)選地，上述7.如權(quán)利要求1所述的電線檢測裝置，其特征在于所述圖像讀取裝置設(shè)置在電線兩端的其中一個(gè)電線桿上，所述電線桿與圖像讀取裝置之間通過0. 8m的橫
臂連接。優(yōu)選地，上述圖像讀取裝置與電線之間的夾角為30°。本實(shí)用新型的有益效果為通過使用圖像讀取裝置實(shí)時(shí)獲取電線的狀態(tài)信息，并發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)了解電線的狀態(tài)，如弧垂?fàn)顩r、是否存在異物、是否敷冰及敷冰狀況等等，實(shí)現(xiàn)輸電線預(yù)警自動化，使得整個(gè)輸電系統(tǒng)更加安全，減少人工檢查的時(shí)間，提高檢測的效率和質(zhì)量。尤其是在自然環(huán)境惡劣的地區(qū)，現(xiàn)有技術(shù)中的人工檢測難度非常大，使用本實(shí)用新型的檢測裝置簡單可靠。

圖1為電線檢測裝置的結(jié)構(gòu)連接圖。圖2為圖像檢測模塊的位置安裝圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種電線檢測裝置，包括圖像讀取裝置，如攝像頭，用于拍攝電線的狀態(tài)；服務(wù)器，用于處理圖像讀取裝置拍攝的圖像。如圖2所示，所述圖像讀取裝置(1)設(shè)置在電線兩端的任意一個(gè)電線桿上。優(yōu)選地，所述圖像讀取裝置的拍攝角度和電線成30度夾角，所述圖像讀取裝置和和電線桿之間存在連接圖像讀取裝置和電線桿的橫臂，優(yōu)選地，所述橫臂的長度為0. Sm。設(shè)置夾角和橫臂都是為了更好地得到圖像讀取效果，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明，攝像頭和電線的夾角為30度，橫臂的長度為0. 8m的情況下可以得到優(yōu)選的拍攝效果。所述圖像讀取裝置首先對焦距、角度、對比度等進(jìn)行設(shè)置，選擇最佳抓圖角度。其中角度的選取最為重要，選取的角度如果不合適后面每根電線的提取就會很困難。角度的選取通過以下方式實(shí)現(xiàn)初次設(shè)定時(shí)，通過云臺人為調(diào)整攝像頭角度達(dá)到最佳角度，在以后的拍攝中自動鎖定該角度，保證在下一時(shí)刻檢測時(shí)仍能調(diào)整到該角度。一般情況下，選擇不需要轉(zhuǎn)動攝像頭拍攝方向的方式進(jìn)行拍攝，減少了蓄電池的電力消耗，增加了拍攝時(shí)間。其中初次人為調(diào)整攝像頭角度主要有以下注意要點(diǎn)1.保證所需檢測的電線整體在鏡頭內(nèi)；2.背景盡可能單一；3.鏡頭避免迎著太陽以免影響圖片對比度。上述圖像讀取裝置一般通過無線網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器連接，向服務(wù)器傳輸拍攝到的電線狀態(tài)。優(yōu)選地，上述電線檢測裝置還包括報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置連接服務(wù)器，在服務(wù)器分析結(jié)果為電線狀態(tài)異常時(shí)輸出報(bào)警信號。優(yōu)選地，上述圖像讀取裝置為攝像機(jī)或者攝像頭。優(yōu)選地，上述報(bào)警裝置為蜂鳴器或LED指示燈。優(yōu)選地，上述服務(wù)器包括但不限于圖像轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的圖片轉(zhuǎn)換成灰度圖；點(diǎn)檢測模塊，使用點(diǎn)檢測算子將灰度圖進(jìn)行點(diǎn)檢測；邊緣連接模塊，用于將點(diǎn)檢測后的圖像進(jìn)行邊緣連接；電線分離模塊，用于將邊緣連接完成的圖像提取出每根電線；圖像檢測模塊，用于檢測提取出的電線狀態(tài)。上述圖像轉(zhuǎn)換模塊、點(diǎn)檢測模塊、邊緣連接模塊、電線分離模塊、圖像檢測模塊依序連接。因?yàn)闄z測到兩根電線有相同的閾值的情況非常小幾乎可以忽略，所以可以通過閾值的設(shè)定來提取出單根電線，比如設(shè)定最短的電線的閾值是al，較長的閾值是a2，最長的閾值是a3。設(shè)定閾值al后進(jìn)行邊緣連接可以得到3根電線的圖像1，設(shè)定閾值a2可以得到較長2個(gè)電線的圖像2，設(shè)定a3可以得到最長電線的圖像3 ； 圖像1減去圖像2可以得到最短的電線的圖像，圖像2減去圖像3可以得到較長電線的圖像；其中 al> a2> a2。優(yōu)選地，上述圖像檢測模塊包括但不限于弧垂檢測模塊、異物檢測模塊和敷冰檢測模塊，所述弧垂檢測模塊、異物檢測模塊、敷冰檢測模塊分別與電線分離模塊、報(bào)警裝置連接。上述弧垂檢測模塊中虛構(gòu)弧線兩端點(diǎn)連接一條直線，先要選取兩端點(diǎn)，一般情況下用歐式距離來確定兩端點(diǎn)離原點(diǎn)距離最長的點(diǎn)和離原點(diǎn)距離最近的點(diǎn)就是虛構(gòu)直線的兩端點(diǎn)，用弧線上的點(diǎn)到直線的最大距離作為電線的弧垂。在很多情況下，山體的輪廓和云霧會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，這種影響主要表現(xiàn)在遠(yuǎn)離攝像機(jī)電線桿的一端，電線的前端與電線相連接成為電線的一部分。為了排除這種干擾可以舍掉前端幾十個(gè)(如40個(gè))點(diǎn)到直線的距離，然后找到剩下點(diǎn)到直線距離的最大值就是電線的弧垂，計(jì)算出的弧垂和標(biāo)準(zhǔn)弧垂進(jìn)行比較，用于確定電線的弧垂是否發(fā)生變化，如果超出標(biāo)注弧垂(標(biāo)準(zhǔn)弧垂根據(jù)輸電線路的各種參數(shù)進(jìn)行確定)，則啟動報(bào)警裝置。上述異物檢測模塊通過對輸電線斜率的計(jì)算，用斜率是否突變來判斷是否有異物存在。一般情況下，在輸電線沒有異物的時(shí)候，輸電線的斜率是均勻變化的；如果出現(xiàn)異物，在圖像讀取裝置拍攝到的圖片上，輸電線的斜率會發(fā)生突變。以一根輸電線異物檢測為例在電線分離模塊分離出的電線的二值圖片中，找出圖像中所有像素值為1，我們通常所說的像素，就是CCD上光電感應(yīng)元件的數(shù)量，一個(gè)感光元件經(jīng)過感光，光電信號轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換等步驟以后，在輸出的照片上就形成一個(gè)點(diǎn)，我們?nèi)绻延跋穹糯髷?shù)倍，會發(fā)現(xiàn)這些連續(xù)色調(diào)其實(shí)是由許多色彩相近的小方點(diǎn)所組成，這些小方點(diǎn)就是構(gòu)成影像的最小單位“像素(Pixel)，圖像經(jīng)過二值化處理后圖像中各像素點(diǎn)的值為1或者為0，即只存在兩個(gè)值的點(diǎn)的坐標(biāo)。利用斜率公式
Γ π _ ^2L·--,、
^2 - (A "J其中&，及表示像素值為1的點(diǎn)的坐標(biāo)，在返回所有像素值為1的點(diǎn)的基礎(chǔ)上。
每隔N個(gè)點(diǎn)(如3個(gè)點(diǎn))計(jì)算一次斜率，然后用下一次計(jì)算的斜率減去這一次的斜率。如果差值過大，如相鄰斜率差值的絕對值大于10，(一般以歷史數(shù)據(jù)為參考，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)差異大則認(rèn)為異常)說明檢測到了異物，否則就沒有異物。上述敷冰檢測模塊中可以標(biāo)記左邊(拍攝圖片的左邊)，即離圖像上坐標(biāo)為(1，1)點(diǎn)的距離較近的一條線段上的像素值為1 (標(biāo)記像素點(diǎn)的像素值是通過之前提取電線模塊中的邊緣連接算法來實(shí)現(xiàn)的。通過邊緣連接算法后整幅圖像只包含像素值為0、1、2的像素點(diǎn)。像素值為0的點(diǎn)構(gòu)成圖像背景、像素值為1的點(diǎn)構(gòu)成曲線1、像素值為2的點(diǎn)構(gòu)成曲線2)，右邊線段上的像素值為2。以左線段為標(biāo)準(zhǔn)線段，虛構(gòu)弧線兩端點(diǎn)連接一條直線，先要選取兩端點(diǎn)，一般情況下用歐式距離來確定兩端點(diǎn)離原點(diǎn)距離最長的點(diǎn)和離原點(diǎn)距離最近的點(diǎn)就是虛構(gòu)直線的兩端點(diǎn)。返回所有像素值為2的所有像素的坐標(biāo)，算出所有點(diǎn)到直線的距離，求平均值就得到了以像素值表征的覆冰厚度。覆冰檢測原理如下1，覆冰的檢測是攝像頭近距離拍攝電線為前提(得到單根電線帶有覆冰的圖像)。[0026]2，通過點(diǎn)檢測和邊緣連接算法后得到兩條像素值分別為1和2的曲線。3，考慮像素值為1 (左邊曲線段)以該曲線兩端點(diǎn)確定一條直線(直線1) 一般情況下用歐式距離來確定兩端點(diǎn)離原點(diǎn)距離最長的點(diǎn)和離原點(diǎn)距離最近的點(diǎn)就是虛構(gòu)直線的兩端點(diǎn)。4，返回所有像素值為2的所有像素的坐標(biāo)，算出所有點(diǎn)到直線1的距離，求平均值。5，得到了以像素值表征的覆冰厚度。以上上述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上上述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電線檢測裝置，其特征在于包括圖像讀取裝置和服務(wù)器，所述述圖像讀取裝置與服務(wù)器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電線檢測裝置，其特征在于所述電線檢測裝置包括報(bào)警裝置， 所述報(bào)警裝置連接服務(wù)器。
3.如權(quán)利要求1所述的電線檢測裝置，其特征在于所述圖像讀取裝置為攝像機(jī)或者攝像頭。
4.如權(quán)利要求2所述的電線檢測裝置，其特征在于所述報(bào)警裝置為蜂鳴器或LED指示燈。
5.如權(quán)利要求1所述的電線檢測裝置，其特征在于所述服務(wù)器包括圖像轉(zhuǎn)換模塊、點(diǎn)檢測模塊、邊緣連接模塊、電線分離模塊、圖像檢測模塊；所述圖像轉(zhuǎn)換模塊、點(diǎn)檢測模塊、 邊緣連接模塊、電線分離模塊、圖像檢測模塊依序連接。
6.如權(quán)利要求5所述的電線檢測裝置，其特征在于所述圖像檢測模塊包括弧垂檢測模塊、異物檢測模塊和敷冰檢測模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的電線檢測裝置，其特征在于所述圖像讀取裝置設(shè)置在電線兩端的其中一個(gè)電線桿上，所述電線桿與圖像讀取裝置之間通過0. 8m的橫臂連接。
8.如權(quán)利要求7述的電線檢測裝置，其特征在于所述圖像讀取裝置與電線之間的夾角為 30°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及輸電線路領(lǐng)域，本實(shí)用新型公開了一種電線檢測裝置，包括圖像讀取裝置和服務(wù)器，所述圖像讀取裝置與服務(wù)器連接。通過使用圖像讀取裝置實(shí)時(shí)獲取電線的狀態(tài)信息，并發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)了解電線的狀態(tài)，如弧垂?fàn)顩r、是否存在異物、是否敷冰及敷冰狀況等等，實(shí)現(xiàn)輸電線預(yù)警自動化，使得整個(gè)輸電系統(tǒng)更加安全，減少人工檢查的時(shí)間，提高檢測的效率和質(zhì)量。尤其是在自然環(huán)境惡劣的地區(qū)，現(xiàn)有技術(shù)中的人工檢測難度非常大，使用本實(shí)用新型的檢測裝置簡單可靠。
文檔編號G01N21/88GK202024734SQ20112011326
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者姚毅, 孫興波, 常政威, 彭燦, 方玉, 江華 申請人:四川理工學(xué)院, 四川電力科學(xué)研究院