专利名称：基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及线缆监测领域，尤其涉及一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法和系统。
背景技术：
电力是我国经济发展的支柱之一，是国民经济正常运转的大动脉，电力行业的安全运行对各行各业的正常运行有着直接的影响。但是恶劣的气象灾害尤其是覆冰对架空输电线路的安全运行产生严重威胁，给国民经济造成重大损失，严重影响了国家的正常生产和人民群众的生活。2005年春节前后华中地区出现极为罕见的冻雨、雨雪天气，特别是湖南、湖北两省分别遭受了 50年以来大面积、长时间、高强度的输电线路覆冰的自然灾害，造成华中电网 500KV变电站发生设备故障5次；影响500KV交直流输电线路18条，共跳闸69次。2008年1月12日以来，中国南方地区大范围遭遇罕见的风雨雪冰冻灾害，包括贵州省在内的南方大部分省份电力产业遭遇了从所未有的打击，电网所遭受的破坏主要集中于覆冰造成大量杆塔的倾倒和断线。因此，电力行业急需一种有效的覆冰监测方法，可有效的监测架空输电线路覆冰状况以及预测覆冰发展趋势，从而及早发现冰灾进而采取措施，避免电力事故的发生或者将冰灾造成的损失降至最低。目前覆冰监测方法主要有以下2种方法
方法一基于称重法的覆冰监测方法，这种方法需要建立复杂的数学模型，且数学模型的正确性有待验证；并且对拉力传感器灵敏度要求苛刻，目前拉力传感器灵敏度以及精度难以满足要求，导致测量的覆冰误差较大。方法二 基于图像视频的覆冰监测方法，这种方法高压输电线路背景环境复杂，获取图像不理想，难于确定图像的准确边界，导致覆冰监测误差过大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术监测覆冰的方法误差大的缺陷，提供一种可靠、安全和精确的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法和系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，所述方法包括以下步骤
A.接收架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者设定架空输电线路覆冰厚度的监测到达时间；
B.根据监测命令或者监测到达时间对架空输电线路进行着色；
C.通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法中，所述步骤A之前还包括以下步骤
AO.判断是否接收到监测命令或者监测到达时间，若是，则执行步骤A，若否，则步骤结
束ο在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法中，所述步骤C 还包括以下步骤
对架空输电线路的清晰轮廓进行压缩处理。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法中，所述步骤C 中计算该架空输电线路的覆冰厚度值具体包括以下步骤
Cl.根据该架空输电线路的清晰轮廓生成二维坐标，其中，二维坐标的横坐标X表示沿架空输电线路长度方向上的像素点，二维坐标的纵坐标表示像素数；
C2.假设该架空输电线路的覆冰厚度是均勻的，分别选取二维坐标的横坐标上的任意两点xl和x2，其中，0<xl<x2 ；
C3.通过下列公式分别计算架空输电线路上边缘平均覆冰厚度值hi和下边缘平均覆冰厚度值h2，则
^C 2Ιιζ. ^
Σ P1WΣ f'2⑷
M=^^， A2=d与f——，其中，架空输电线路直径为d，ρ (χ)表示架空输
Σ ρ(χ)Σ ρ^)
电线路未覆冰时上下边缘所对应的像素数的差值与横坐标X的函数，P(X)表示架空输电线路覆冰后上边缘与未覆冰时上边缘所对应像素数的差值与横坐标χ的函数，p2(x)表示架空输电线路未覆冰时下边缘与覆冰后下边缘所对应像素数的差值与横坐标X的函数； C4.通过下列公式计算该架空输电线路的覆冰厚度值h，则 ,M+k2 ^ 丁。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法中，所述步骤C 之后还包括以下步骤
D.通过无线网络将该覆冰厚度值发送至后台监控中心，以采取相应的应急措施。本发明还构造一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，所述系统包括
控制单元，用于接收架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者设定架空输电线路覆冰厚度的监测到达时间；
激光发射器，与所述控制单元连接，用于根据监测命令或者监测到达时间对架空输电线路进行着色；
图像处理单元，与所述控制单元连接，用于通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统中，所述系统还包括分别与所述控制单元、所述激光发射器以及所述图像处理单元连接且用于提供电源的供电单元。
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在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统中，所述系统还包括与所述控制单元连接且用于通过无线网络与后台监控中心实现信息交互的通信单元。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统中，所述控制单元还用于对架空输电线路的清晰轮廓进行压缩处理。在本发明所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统中，所述控制单元还用于控制所述图像处理单元和所述激光发射器的工作状态。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果通过对架空输电线路进行着色，凸显覆冰架空输电线路的轮廓，然后对所着色的架空输电线路进行拍摄并处理，最后参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值，从而实现了架空输电线路覆冰厚度的精确监测，为电力部门解决输电线路覆冰灾害提供可靠的数据支撑，并且显著降低了覆冰灾害导致的电力事故发生率，极大地提高电网运行的安全性和可靠性以及电网抗冰灾智能化水平，具有巨大的经济效益和社会效益。采用激光着色，能够凸显覆冰架空输电线路的轮廓，提高计算覆冰厚度的精确度； 并且本发明采用激光器进行着色这一新型的着色方式，着色明显，操作方便，能够有效克服现有技术中捕捉覆冰架空输电线路的轮廓不精确的问题，具有良好的可靠性及可操作性。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法的流程图； 图2是本发明基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法步骤S3中计算该架空输电线路的覆冰厚度值的流程图3是本发明架空输电线路覆冰厚度的一种计算方法的示意图； 图4是本发明基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。应当说明的是，在本实施例中，为了与覆冰的背景色相区别，这里激光发射器通过红色光束照射架空输电线路，本领域的技术人员应当了解，在其他的实施例中，采用其他的颜色照射架空输电线路也是可以实现，在此不再赘述。请参阅图1，图1是本发明基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法的流程图，如图1所示，所述方法包括以下步骤
在步骤Sl中，判断是否接收到架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者预设监测到达时间，若是，则执行步骤S2，若否，则步骤结束，应当说明的是，该预设监测到达时间是根据用户的需求自行设定，在本实施例中，可将该预设监测到达时间设置为10分钟。值得一提的是，在本实施例中，若步骤Sl的判断结果为否时，该步骤自动结束，在该状态下功耗比较低。在步骤S2中，根据监测命令或者预设监测到达时间对架空输电线路进行着色。
在步骤S3中，通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。优选地，所述步骤S3还包括以下步骤
对架空输电线路的清晰轮廓进行压缩处理，应当说明的是，该步骤是为了使拍摄的所着色的架空输电线路的轮廓更加清晰，所以本领域的技术人员应当了解，该步骤在其他的实施例中可以省略。在步骤S4中，通过无线网络将该覆冰厚度值发送至后台监控中心，以采取相应的应急措施，这样的话，可降低覆冰灾害造成的损失，确保国家电网安全、可靠、稳定的运行。请参阅图2，图2是本发明基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法步骤 S3中计算该架空输电线路的覆冰厚度值的流程图，如图2所示，该计算过程具体包括以下步骤
其中的一种计算方法是在步骤S31中，根据该架空输电线路的清晰轮廓生成二维坐标，如图3所示，其中，二维坐标的横坐标χ表示沿长度方向的像素点，二维坐标的纵坐标表示像素数。在步骤S32中，假设该架空输电线路的覆冰厚度是均勻的，分别选取二维坐标的横坐标上的任意两点xl和x2，其中，0<xl<x2，应当说明的是，本领域的技术人员应当了解， x2的值不大于架空输电线路的长度，在此不再赘述。在步骤S33中，通过下列公式分别计算架空输电线路上边缘平均覆冰厚度值hi和下边缘平均覆冰厚度值h2，则
权利要求
1.一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤A.接收架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者设定架空输电线路覆冰厚度的监测到达时间；B.根据监测命令或者监测到达时间对架空输电线路进行着色；C.通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。
2.根据权利要求1所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括以下步骤AO.判断是否接收到监测命令或者监测到达时间，若是，则执行步骤A，若否，则步骤结束ο
3.根据权利要求2所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，其特征在于，所述步骤C还包括以下步骤对架空输电线路的清晰轮廓进行压缩处理。
4.根据权利要求3所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，其特征在于，所述步骤C中计算该架空输电线路的覆冰厚度值具体包括以下步骤Cl.根据该架空输电线路的清晰轮廓生成二维坐标，其中，二维坐标的横坐标χ表示沿架空输电线路长度方向的像素点，二维坐标的纵坐标表示像素数；C2.假设该架空输电线路的覆冰厚度是均勻的，分别选取二维坐标的横坐标上的任意两点xl和x2，其中，0<xl<x2 ；C3.通过下列公式分别计算架空输电线路上边缘平均覆冰厚度值hi和下边缘平均覆冰厚度值h2，则
5.根据权利要求4所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括以下步骤D.通过无线网络将该覆冰厚度值发送至后台监控中心，以采取相应的应急措施。
6.一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，所述系统包括控制单元，用于接收架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者设定架空输电线路覆冰厚度的监测到达时间；激光发射器，与所述控制单元连接，用于根据监测命令或者监测到达时间对架空输电线路进行着色；图像处理单元，与所述控制单元连接，用于通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。
7.根据权利要求6所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，所述系统还包括分别与所述控制单元、所述激光发射器以及所述图像处理单元连接且用于提供电源的供电单元。
8.根据权利要求7所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制单元连接且用于通过无线网络与后台监控中心实现信息交互的通信单元。
9.根据权利要求8所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，所述控制单元还用于对架空输电线路的清晰轮廓进行压缩处理。
10.根据权利要求9所述的基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测系统，其特征在于，所述控制单元还用于控制所述图像处理单元和所述激光发射器的工作状态。
全文摘要
本发明公开一种基于激光着色的架空输电线路覆冰厚度监测方法和系统，该方法包括A.接收架空输电线路覆冰厚度的监测命令或者设定架空输电线路覆冰厚度的监测到达时间；B.根据监测命令或者监测到达时间对架空输电线路进行着色；C.通过对所着色的架空输电线路进行拍摄，获取该架空输电线路的清晰轮廓，并参考未覆冰的架空输电线路的轮廓计算该架空输电线路的覆冰厚度值。该技术方案实现了架空输电线路覆冰厚度的精确监测，为电力部门解决输电线路覆冰灾害提供可靠的数据支撑，并且显著降低了覆冰灾害导致的电力事故发生率，极大地提高电网运行的安全性和可靠性以及电网抗冰灾智能化水平，具有巨大的经济效益和社会效益。
文档编号G01B11/06GK102445156SQ20111029202
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者李定 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
