一種基于雷達和視頻融合的輸電線路立體防護裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于雷達和視頻融合的輸電線路立體防護裝置，適用于電力輸電線路在線監測技術領域，本發明專利技術包括入侵探測雷達、相機、智能分析單元，所述入侵探測雷達將探測到的移動物體信息傳遞給智能分析單元，所述智能分析單元根據雷達傳遞過來的移動物體信息，結合相機傳遞過來的視頻信息，來計算出入侵物體是否接近高壓線的警戒距離，若進入高壓警戒區域需及時報警阻止和通知后臺管理人員。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于輸電線路在線監測領域，尤其涉及輸電線路防外力破壞裝置。
技術介紹
近年來，在國民經濟持續發展的帶動下，我國的電力需求快速增長，隨著電網規模不斷擴大，電力建設發展成為以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網，變電站和電網輸送容量越來越大，電力設施一旦出現事故將帶來難于估量的經濟損失和產生巨大的社會影響，由于電力輸電線路具有分布區域廣、傳輸距離長、地形條件復雜多變、受環境氣候影響大等特點，同時，由于輸配電網絡大量穿越城市、鄉村，更易受到人們生活、生產活動的干擾，據電力部門統計，電力設備尤其是輸電線路的外力破壞跳閘事故發生率已上升為僅次于雷擊跳閘事故發生率的第二位，嚴重影響電力生產安全運行。目前市面上的主要產品都是采用激光對射、監控視頻移動偵測的方式防外力破壞檢測，激光對射的原理是通過一個激光發射裝置和一個激光接收裝置形成的一條防護線，當有入侵物體遮擋住激光時，接收裝置收不到激光信號則報警，認為有超高物體。但是激光對射只有一條激光線，輸電線走廊寬度范圍內無法完全監測到，超高物體能夠碰到激光線的概率較小，故非常容易漏報。移動偵測通過判斷防護區內是否有移動物體來確定是否有超高物體，但是防護區域內的背景復雜，容易受到塔下正常行駛的車輛、風吹動的樹葉的干擾，產生誤報，頻繁的報警給臺管理人員帶來不便。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種輸電線路立體防護裝置，旨在解決現有產品誤報率高、識別精度低、無法探測到安全間距等技術問題。本專利技術提出一種基于雷達和視頻融合的輸電線路立體防護裝置，其包括入侵探測雷達、高清相機、智能分析單元和警報單元；所述入侵探測雷達和高清相機的輸出分別與智能分析單元相連，所述智能分析單元輸出與警報單元相連；其中：所述高清相機為像素高于200萬的數碼相機，用于對防護區域進行視頻監控；所述入侵探測雷達用于對進入防護區域目標進行探測，將探測到的移動物體空間位置信息傳遞給智能分析單元；所述智能分析單元分別與入侵監測雷達和相機兩路信號的輸出相連，其包括依序串接的目標檢測模塊、目標特征提取模塊、目標分類模塊和目標危險程度判別模塊；所述目標檢測模塊對高清相機傳來的視頻信號逐幀進行檢測，判別是否有目標進入警戒區；所述目標特征提取模塊用于從幀圖像中提取目標輪廓信息；所述目標分類模塊用于對檢測的目標進行分類，將將同一類型目標信號送入危險程度判別模塊；所述危險程度判別模塊用于將高清相機傳來的圖像坐標信號與雷達檢測目標位置信號進行融合處理，使得每一個圖像坐標系中的目標都一個對應的雷達坐標；完成信息融合后，危險程度判別模塊計算目標距離，一旦小于預設安全距離，立即向警報單元發出警報指令；所述警報單元與智能分析單元輸出端相連，其包括聲光警告模塊和警訊發送模塊；在接收到智能分析單元發來的警報指令后，聲光警告模塊能發出聲、光警示信號，警訊發送模塊能呼叫值班通信設備或發出短信；工作時，將所述入侵探測雷達和高清相機安裝在載重云臺的護罩里，令高清相機光軸和雷達面的中心軸線平行，根據入侵探測雷達及高清相機安裝位置，獲取入侵雷達安裝俯角，高清相機安裝俯角。進一步的，所述智能分析單元工作流程如下：(1)目標檢測模塊對高清相機傳來的視頻信號逐幀進行檢測，判別是否有目標進入警戒區；是則判定有目標進入，將視頻信號傳入目標特征提取模塊，轉步驟(2)；否則繼續監測；(2)目標特征提取模塊從幀圖像中提取目標輪廓信息；(3)目標分類模塊用于對檢測的目標分類，將同一類型目標信號送入危險程度判別模塊；(4)危險程度判別模塊將高清相機傳來的信號與入侵探測雷達送來的信號進行融合處理，使得每一個圖像坐標系中的目標都一個對應的雷達坐標；結合目標輪廓信息和入侵物體的三維坐標信息來算出入侵物體接近高壓線的距離H；同一類型的多個目標計算出多個距離數據H；(5)判別其中是否有距離H小于預設的安全距離，有則發出報警指令，觸發警報單元；否則轉回到步驟(1)，繼續監測。進一步的，所述危險程度判別模塊元對雷達和視頻融合處理方法為：選取雷達探測區域的某點為坐標原點，建立高清相機的圖像坐標系和入侵探測雷達的雷達坐標系之間的映射關系；使得每一個移動目標的圖像坐標和雷達坐標都一一對應起來；移動目標在該坐標上的形狀通過高清相機獲得，移動目標的位置通過雷達探測得到，從而實現雷達與視頻監控的融合。進一步的，所述高清相機可以是可見光相機或紅外相機。進一步的，所述高清相機和雷達可以固定安裝在載重云臺上，可以通過云臺的轉動，形成360°全方位的保護區。進一步的，所述智能分析單元采用高速FPGA圖像處理板實現。本專利技術中，所述入侵探測雷達可以設置向不同方向發射固定頻率的電磁波，發射角度可以任意設置，形成一個入侵探測扇形區域，雷達可同時探測到多個移動物體的縱向距離、橫向距離及高度信息。本專利技術的有益效果是：通過雷達探測物體，可以全天候工作。同時智能分析單元接收高清相機視頻，通過視場范圍內的移動目標檢測、目標特征提取、目標分類、目標危險程度判別等智能算法識別出入侵大型車輛、塔吊等工程車輛；通過移動目標在雷達可探測區域的探測與高清相機視場范圍內的檢測，若目標在雷達和高清相機中都能檢測出現，且相對位置一致，認為是同一目標，然后來通過視頻分析是否越界，靠近高壓線。附圖說明圖1是雷達和高清相機安裝在載重云臺示意圖；圖2是裝置所形成的空間立體防護區域示意圖；圖3是高清相機圖像坐標系；圖4雷達探測坐標系；圖5移動物體雷達坐標；圖6移動物體圖像坐標；圖7圖7輸出線路弧垂、警戒線及入侵物體示意圖；圖8雷達與視頻融合計算角度示意圖圖9智能分析單元工作流程示意圖；圖10雷達所掃描形成的水平空間防護區域；圖11視頻區域入侵垂直空間防護區域。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。為了說明本專利技術所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。如圖1所示，本實施提供的輸電線路立體防護裝置包括雷達、高清相機、智能分析單元，安裝在載重云臺上。所述雷達和高清相機安裝在載重云臺的護罩里，同時需要保證安裝的高清相機光軸和雷達面的中心軸線平行，形成圖2所示的空間立體防護區域。高清相機探測視場區域內的物體經過CMOS探測器成像處理形成了一個圖像坐標系；如圖3所示。雷達探測后輸出移動物體的三維坐標，我們建立雷達坐標系x,y,z軸，分別代表雷達探測區域的長、寬、高方向；如圖4所示。建立了如圖5所示的空間坐標系，x，y,z坐標代表著空間坐標軸，在空間坐標系中，相機，雷達、輸電線路、入侵物體都有自己的絕對坐標。由于雷達坐標系也是三維坐標，都代表空間物體的位置，我們將圖5所示的空間坐標系代替為雷達的坐標系，選取雷達探測區域的某點為坐標原點。本例實施中，如圖5所示，進入探測區域的工程車輛A、B、C；雷達探測后輸出的坐標為A″(x,y,z)、B″(x,y,z)、C″(x,y,z)；如圖6所示，高清相機的圖像AI、BI、CI；AI、BI、CI為分別為多個象素點組成。我們需要將AI、BI、CI在圖像坐標系中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于雷達和視頻融合的輸電線路立體防護裝置，其特征在于，包括入侵探測雷達、高清相機、智能分析單元和警報單元；所述入侵探測雷達和高清相機的輸出分別與智能分析單元相連，所述智能分析單元輸出與警報單元相連；其中：所述高清相機為像素高于200萬的數碼相機，用于對防護區域進行視頻監控；所述入侵探測雷達用于對進入防護區域目標進行探測，將探測到的移動物體空間位置信息傳遞給智能分析單元；所述智能分析單元分別與入侵監測雷達和相機兩路信號的輸出相連，其包括依序串接的目標檢測模塊、目標特征提取模塊、目標分類模塊和目標危險程度判別模塊；所述目標檢測模塊對高清相機傳來的視頻信號逐幀進行檢測，判別是否有目標進入警戒區；所述目標特征提取模塊用于從幀圖像中提取目標輪廓信息；所述目標分類模塊用于對檢測的目標進行分類，將將同一類型目標信號送入危險程度判別模塊；所述危險程度判別模塊用于將高清相機傳來的圖像坐標信號與雷達檢測目標位置信號進行融合處理，使得每一個圖像坐標系中的目標都一個對應的雷達坐標；完成信息融合后，危險程度判別模塊計算目標距離，一旦小于預設安全距離，立即向警報單元發出警報指令；所述警報單元與智能分析單元輸出端相連，其包括聲光警告模塊和警訊發送模塊；在接收到智能分析單元發來的警報指令后，聲光警告模塊能發出聲、光警示信號，警訊發送模塊能呼叫值班通信設備或發出短信；工作時，將所述入侵探測雷達和高清相機安裝在載重云臺的護罩里，令高清相機光軸和雷達面的中心軸線平行，根據入侵探測雷達及高清相機安裝位置，獲取入侵雷達安裝俯角，高清相機安裝俯角。...

【技術特征摘要】
1.一種基于雷達和視頻融合的輸電線路立體防護裝置，其特征在于，包括入侵探測雷達、高清相機、智能分析單元和警報單元；所述入侵探測雷達和高清相機的輸出分別與智能分析單元相連，所述智能分析單元輸出與警報單元相連；其中：所述高清相機為像素高于200萬的數碼相機，用于對防護區域進行視頻監控；所述入侵探測雷達用于對進入防護區域目標進行探測，將探測到的移動物體空間位置信息傳遞給智能分析單元；所述智能分析單元分別與入侵監測雷達和相機兩路信號的輸出相連，其包括依序串接的目標檢測模塊、目標特征提取模塊、目標分類模塊和目標危險程度判別模塊；所述目標檢測模塊對高清相機傳來的視頻信號逐幀進行檢測，判別是否有目標進入警戒區；所述目標特征提取模塊用于從幀圖像中提取目標輪廓信息；所述目標分類模塊用于對檢測的目標進行分類，將將同一類型目標信號送入危險程度判別模塊；所述危險程度判別模塊用于將高清相機傳來的圖像坐標信號與雷達檢測目標位置信號進行融合處理，使得每一個圖像坐標系中的目標都一個對應的雷達坐標；完成信息融合后，危險程度判別模塊計算目標距離，一旦小于預設安全距離，立即向警報單元發出警報指令；所述警報單元與智能分析單元輸出端相連，其包括聲光警告模塊和警訊發送模塊；在接收到智能分析單元發來的警報指令后，聲光警告模塊能發出聲、光警示信號，警訊發送模塊能呼叫值班通信設備或發出短信；工作時，將所述入侵探測雷達和高清相機安裝在載重云臺的護罩里，令高清相機光軸和雷達面的中心軸線平行，根據入侵探測雷達及高清相機安裝位置，獲取入侵雷達安裝俯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃凱，劉新，雷丞，
申請(專利權)人：武漢三江中電科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42