本發(fā)明涉及電力安全作業(yè)，尤其涉及一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在變電站內(nèi)進(jìn)行近電作業(yè)時，確保作業(yè)人員與帶電設(shè)備保持安全距離是至關(guān)重要的。然而，由于變電站內(nèi)設(shè)備密集，電磁場環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的監(jiān)測方式存在顯著的不足，無法充分保障作業(yè)人員的安全。傳統(tǒng)的電力施工人員近電安全預(yù)警方法主要有：近電感應(yīng)探測方法、gps定位方法、帶電部位掛接警示裝置以及傳統(tǒng)歐氏距離計算的方法。

2、但是，這些方法存在不同的缺陷：近電感應(yīng)探測方法由于變電站設(shè)備密集，電磁場環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致近電預(yù)警算法極其復(fù)雜，檢測不準(zhǔn)確；gps定位算法復(fù)雜，變電站設(shè)備布局復(fù)雜，前期建模和算法調(diào)優(yōu)工作繁重，難以保證準(zhǔn)確性；帶電部位掛接警示裝置與35kv、110kv或更高電壓設(shè)備直接接觸，強(qiáng)電磁環(huán)境干擾雷達(dá)監(jiān)測，導(dǎo)致監(jiān)測失效；傳統(tǒng)歐氏距離計算的方法考慮的僅是二維空間中的距離，忽略了物體的三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致距離計算不精確，無法準(zhǔn)確反映真實(shí)的作業(yè)環(huán)境和潛在危險?？傊?，當(dāng)前的電力施工人員近電安全預(yù)警方法存在缺陷，難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)近電安全預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，用以解決現(xiàn)有的近電安全預(yù)警方法準(zhǔn)確度低的技術(shù)問題。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，所述方法包括以下步驟：步驟s1：采集電力施工圖像進(jìn)行校正，以消除相機(jī)畸變；步驟s2：在校正后的圖像上標(biāo)記所有帶電設(shè)備的邊界框，并記錄帶電設(shè)備的坐標(biāo)；步驟s3：將所述校正后的圖像輸入預(yù)先訓(xùn)練的作業(yè)人員識別模型中，識別出作業(yè)人員，并標(biāo)記出作業(yè)人員的邊界框；步驟s4：基于帶電設(shè)備的邊界框以及作業(yè)人員的邊界框，計算目標(biāo)帶電設(shè)備和作業(yè)人員的最近距離，若距離過近則報警。

3、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟s1，具體為：步驟s11：使用雙目深度攝像頭采集左視圖圖像和右視圖圖像；步驟s12：使用相機(jī)內(nèi)參矩陣?k、畸變系數(shù)?d和外參矩陣?r?和?t進(jìn)行校正，使用的公式如下：，，式中，和分別為校正后的左視圖像及右視圖像。

4、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述方法還包括：基于校正后的圖像計算生成視差圖；基于所述視差圖生成深度圖。

5、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟s3，具體包括：步驟s31：收集作業(yè)人員歷史作業(yè)圖像并使用labelimg標(biāo)注工具對作業(yè)人員進(jìn)行標(biāo)注，生成對應(yīng)的標(biāo)注文件，將數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練集、驗證集和測試集；步驟s32：使用帶標(biāo)注的數(shù)據(jù)集對?yolov8?模型進(jìn)行訓(xùn)練；其中，訓(xùn)練過程包括：安裝yolov8相關(guān)依賴項和框架，配置訓(xùn)練環(huán)境使用本地gpu；配置yolov8的配置文件，所述配置文件包括模型架構(gòu)、訓(xùn)練超參數(shù)和數(shù)據(jù)路徑；在驗證集上評估模型性能，查看準(zhǔn)確率、召回率，根據(jù)評估結(jié)果，調(diào)整模型的超參數(shù)或數(shù)據(jù)增強(qiáng)策略，進(jìn)行再次訓(xùn)練以提高模型性能；步驟s33：校正后的左圖像輸入訓(xùn)練好的?yolov8?模型，模型進(jìn)行目標(biāo)檢測，識別得到所有作業(yè)人員邊界框。

6、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟s4具體包括：步驟s41：基于canny邊緣檢測算法獲取邊緣點(diǎn)集；步驟s42：使用graham?掃描凸包算法從邊緣點(diǎn)集合中提取作業(yè)人員頂點(diǎn)以及帶電設(shè)備頂點(diǎn)；步驟s43：計算作業(yè)人員頂點(diǎn)以及帶電設(shè)備頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)；步驟s44：基于三角面片算法計算帶電設(shè)備與作業(yè)人員之間的最小距離；步驟s45：若所述最小距離小于預(yù)設(shè)距離閾值，則進(jìn)行報警。

7、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟s44具體包括：將帶電設(shè)備和作業(yè)人員的頂點(diǎn)集合和轉(zhuǎn)化為三角面片集合和，帶電設(shè)備的三角面片集合：，作業(yè)人員的三角面片集合：；每個三角面片由三個頂點(diǎn)表示：，；計算頂點(diǎn)到三角面片的距離；計算帶電設(shè)備對應(yīng)的三角面片到作業(yè)人員對應(yīng)的三角面片的距離，并取最小值；遍歷帶電設(shè)備和作業(yè)人員的所有三角面片，計算每一對帶電設(shè)備對應(yīng)的三角面片到作業(yè)人員對應(yīng)的三角面片之間的距離，取最小值。

8、在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方式中，計算頂點(diǎn)到三角面片的距離，具體為：計算點(diǎn)到平面的垂直距離；其中，法向量為：，由三角面片的兩個邊向量的叉積計算得到法向量；點(diǎn)到平面的垂直距離為：，其中，是點(diǎn)到三角面片上頂點(diǎn)的向量，是法向量和向量的點(diǎn)積，表示點(diǎn)到平面的距離，是點(diǎn)積的絕對值，確保距離為正，是法向量的范數(shù)，用于歸一化距離；使用重心坐標(biāo)法判斷垂足是否在三角形內(nèi)，具體公式如下：，，判斷，，是否均為非負(fù)，如果是，則垂足在三角形內(nèi)，如果否，則垂足在邊或頂點(diǎn)上；基于如下公式計算點(diǎn)到邊的距離，，其中，表示兩個向量構(gòu)成的平行四邊形的面積，表示邊的長度；基于如下公式取最小距離，

9、。

10、本發(fā)明還提供了一種電力施工人員近電安全預(yù)警裝置，所述裝置包括：圖像采集模塊，用于采集電力施工圖像進(jìn)行校正，以消除相機(jī)畸變；標(biāo)記模塊，用于在校正后的圖像上標(biāo)記所有帶電設(shè)備的邊界框，并記錄帶電設(shè)備的坐標(biāo)；識別模塊，用于將所述校正后的圖像輸入預(yù)先訓(xùn)練的作業(yè)人員識別模型中，識別出作業(yè)人員，并標(biāo)記出作業(yè)人員的邊界框；距離計算模塊，用于基于帶電設(shè)備的邊界框以及作業(yè)人員的邊界框，計算目標(biāo)帶電設(shè)備和作業(yè)人員的最近距離，若距離過近則報警。

11、本發(fā)明還提供了一種電力施工人員近電安全預(yù)警設(shè)備，所述設(shè)備包括：至少一個處理器；以及，與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠完成前述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法。

12、本發(fā)明還提供了一種電力施工人員近電安全預(yù)警的非易失性計算機(jī)存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行以用于實(shí)現(xiàn)前述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法。

13、本發(fā)明提供的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，具有以下有益效果：

14、（1）、算法將物體表示為由三角面片構(gòu)成的網(wǎng)格，考慮了物體的三維結(jié)構(gòu)，使得距離計算更加精確,提高了帶電設(shè)備和作業(yè)人員距離監(jiān)測的精度；

15、（2）、通過人工標(biāo)記帶電設(shè)備，可以適用于任何工作場景，不再受限于固定的帶電設(shè)備，算法可以處理復(fù)雜形狀的帶電設(shè)備和作業(yè)人員模型，不受物體形狀限制；

16、（3）、利用并行計算加速距離計算過程，在計算最小距離的同時進(jìn)行報警判斷，可以實(shí)時檢測作業(yè)人員與帶電設(shè)備的距離，并在距離小于安全閾值時及時觸發(fā)報警；

17、（4）、通過實(shí)時計算和報警判斷，有效預(yù)防作業(yè)人員接近帶電設(shè)備，提高作業(yè)安全性。

技術(shù)特征：

1.一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s1，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述方法還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s3，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s4具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟s44具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法，其特征在于，計算頂點(diǎn)到三角面片的距離，具體為：

8.一種電力施工人員近電安全預(yù)警裝置，其特征在于，所述裝置包括：

9.一種電力施工人員近電安全預(yù)警設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：

10.一種電力施工人員近電安全預(yù)警的非易失性計算機(jī)存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令，其特征在于，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行以用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電力施工人員近電安全預(yù)警方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，涉及電力安全作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：采集電力施工圖像進(jìn)行校正，以消除相機(jī)畸變。在校正后的圖像上標(biāo)記所有帶電設(shè)備的邊界框，并記錄帶電設(shè)備的坐標(biāo)。將所述校正后的圖像輸入預(yù)先訓(xùn)練的作業(yè)人員識別模型中，識別出作業(yè)人員，并標(biāo)記出作業(yè)人員的邊界框?；趲щ娫O(shè)備的邊界框以及作業(yè)人員的邊界框，計算目標(biāo)帶電設(shè)備和作業(yè)人員的最近距離，若距離過近則報警。解決了傳統(tǒng)近電監(jiān)測方法存在的檢測不準(zhǔn)確、前期建模復(fù)雜、設(shè)備干擾風(fēng)險以及二維距離計算局限性等問題，通過引入新算法和技術(shù)，提高變電站作業(yè)人員的安全性和監(jiān)測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：葛欣,趙中溥,劉寧寧,孫毅,祝永剛,孫文浩,李曉磊,范相冉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19