基于视频的输电线路巡检方法及系统.pdf

一种基于视频的输电线路巡检方法及系统，包括以下步骤：设置巡检路线、巡检周期、预置位，所述预置位对应与被巡检对象的所在方位；拍摄所述预置位对应的标准图片，所述标准图片反映被巡检对象的正常状态；根据所述巡检路线、巡检周期拍摄所述预设位置对应的实时状态图像；分别从所述预置位对应的实时状态图像、标准图片中提取出被巡检对象，并进行对比分析，判断是否存在异常，实施本发明的有益效果是，无需人工参与自动完成按巡检路线进行图片采集并分析巡检结果，工作量小、巡检投入时间以及巡检间隔周期都可以大大缩短，提升系统的实用性和便利性。

权利要求书1.  一种基于视频的输电线路巡检方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、设置巡检路线、巡检周期、预置位，所述预置位对应与被巡检对象 的所在方位； S2、拍摄所述预置位对应的标准图片，所述标准图片反映被巡检对象的 正常状态； S3、根据所述巡检路线、所述巡检周期拍摄所述预设位置对应的实时状 态图像； S4、分别从所述预置位对应的实时状态图像、标准图片中提取出被巡检 对象，并进行对比分析，判断是否存在异常。 2.  根据权利要求1所述的巡检方法，其特征在于，所述步骤S4中具体 包括下述子步骤： S41、从标准图片中选择所述被巡检对象所在的图片区域，并从该区域提 取出被巡检对象； S42、根据所述图片区域在标准图片中位置关系，从所述实时状态图像的 对应位置提取出被巡检对象。 3.  根据权利要求2所述的巡检方法，其特征在于，所述步骤S4还包括下 述子步骤： S40、把实际物景图像转换为适合计算机处理的表达形式，其中，对于三 维景转换为二维平面图像进行处理和分析。 4.  根据权利要求1所述的巡检方法，其特征在于，所述步骤S2中拍摄的 标准图片以及所述步骤S3中拍摄的实时状态图像采用下述方式中一种或者多 种进行传送：方式一、使用专网手机卡，采用CDMA/3G/4G方式通过APN通道 传输；方式二、摄像头拍摄的信息先无线传送给网络硬盘录像机，再通过综合 数据网传送；方式三、先传输至预先设置的视频服务器，视频服务器通过综合 数据网进行传送。 5.  根据权利要求1所述的巡检方法，其特征在于，所述被巡检对象包括： 导线、绝缘子、金具、线路走廊。 6.  一种基于视频的输电线路巡检系统，其特征在于，包括： 设置单元，用于设置巡检路线、巡检周期、预置位，所述预置位对应与被 巡检对象的所在方位； 拍摄单元，用于拍摄所述预置位对应的标准图片，所述标准图片反映被巡 检对象的正常状态，以及 用于根据所述巡检路线、所述巡检周期拍摄所述预设位置对应的实时状态 图像； 处理分析单元，用于分别从所述预置位对应的实时状态图像、标准图片中 提取出被巡检对象，并进行对比分析，判断是否存在异常。 7.  根据权利要求6所述的巡检系统，其特征在于，所述处理分析单元具 体包括下述子单元： 标准图片处理子单元，用于从标准图片中选择所述被巡检对象所在的图片 区域，并从该区域提取出被巡检对象； 实时状态图像处理子单元，用于根据所述图片区域在标准图片中位置关 系，从所述实时状态图像的对应位置提取出被巡检对象。 8.  根据权利要求7所述的巡检系统，其特征在于，所述处理分析单元还 包括下述子单元： 图片预处理单元，用于把实际物景图像转换为适合计算机处理的表达形 式，其中，对于三维景转换为二维平面图像进行处理和分析。 9.  根据权利要求6所述的巡检系统，其特征在于，所述拍摄单元拍摄的 标准图片以及实时状态图像采用下述方式中一种或者多种进行传送：方式一、 使用专网手机卡，采用CDMA/3G/4G方式通过APN通道传输；方式二、摄像头 拍摄的信息先无线传送给网络硬盘录像机，再通过综合数据网传送；方式三、 先传输至预先设置的视频服务器，视频服务器通过综合数据网进行传送。 10.  根据权利要求6所述的巡检系统，其特征在于，所述被巡检对象包括： 导线、绝缘子、金具、线路走廊。

说明书基于视频的输电线路巡检方法及系统
技术领域
本发明涉及电力行业输电在线监测应用领域，更具体地说，涉及一种利用 视频在线监测摄像头对线路环境监视，并进行智能分析，为输电线路巡检提供 实时、高效的数据和结果的巡检方法及系统。
背景技术
早期输电线路巡视工作只能依靠运维人员到架空线路的杆塔位置现场巡 检，因路程较远，导致工作量大，不能实时掌控线路周边环境。因视频监测和 无线网络技术展现，现在技术可利用输电线路视频监控系统提供实时视频、拍 照功能，运维人员线路巡检工作可定期对输电线路远程巡检，但需要人工打开 每基杆塔的摄像头电源，查看杆塔各方位是否存在异常，主要的巡检内容包括 绝缘子片是否暴裂、线路走廊下是否有树木超高或出现其它异常物等。这样就 造成巡检的工作量大、巡检投入的时间较长，并且靠人工监测部分方位或异常 不能及时发现。
随着Wifi、3G、4G网络覆盖范围扩大和在线监测技术的成熟，在输电线路 上视频监测安装范围不断扩大，输电线路巡检系统利用视频摄像头定期对线路 进行巡视、分析，目前这种巡检方式巡视间隔周期长、工作量大的不足，不能 满足智能化要求，缺少自动根据预想的位置进行自动采集线路或杆塔当时环境 图片，并缺少辅助分析功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术输电线路巡 检不能满足智能化要求，巡检的工作量大、巡检投入时间长、巡检间隔周期长 的缺陷，提供一种基于视频的输电线路巡检方法，包括以下步骤：
S1、设置巡检路线、巡检周期、预置位，所述预置位对应与被巡检对象 的所在方位；
S2、拍摄上述预置位对应的标准图片，该标准图片反映被巡检对象的正 常状态；
S3、根据上述巡检路线、上述巡检周期拍摄该预设位置对应的实时状态 图像；
S4、分别从上述预置位对应的实时状态图像、标准图片中提取出被巡检 对象，并进行对比分析，判断是否存在异常。
在本发明所述的巡检方法中，上述步骤S4中具体包括下述子步骤：
S41、从标准图片中选择所述被巡检对象所在的图片区域，并从该区域提 取出被巡检对象；
S42、根据所述图片区域在标准图片中位置关系，从所述实时状态图像的 对应位置提取出被巡检对象。
进一步地，上述巡检方法中所述步骤S4还包括下述子步骤：
S40、把实际物景图像转换为适合计算机处理的表达形式，其中，对于三 维景转换为二维平面图像进行处理和分析。
在本发明所述的巡检方法中，上述步骤S2中拍摄的标准图片以及步骤S3 中拍摄的实时状态图像采用下述方式中一种或者多种进行传送：方式一、使用 专网手机卡，采用CDMA/3G/4G方式通过APN通道传输；方式二、摄像头拍摄 的信息先无线传送给网络硬盘录像机，再通过综合数据网传送；方式三、先传 输至预先设置的视频服务器，视频服务器通过综合数据网进行传送。
在本发明所述的巡检方法中，上述巡检对象包括：导线、绝缘子、金具、 线路走廊。
根据本发明的第二方面，本发明未解决其技术问题，所采取的技术方案是 还提供了一种基于视频的输电线路巡检系统，包括：
设置单元，用于设置巡检路线、巡检周期、预置位，所述预置位对应与被 巡检对象的所在方位；
拍摄单元，用于拍摄所述预置位对应的标准图片，所述标准图片反映被巡 检对象的正常状态，以及
用于根据所述巡检路线、巡检周期拍摄所述预设位置对应的实时状态图 像；
处理分析单元，用于分别从所述预置位对应的实时状态图像、标准图片中 提取出被巡检对象，并进行对比分析，判断是否存在异常。
在本发明所述的巡检系统中，处理分析单元具体包括下述子单元：
标准图片处理子单元，用于从标准图片中选择上述被巡检对象所在的图片 区域，并提取出被巡检对象；
实时状态图像处理子单元，用于根据上述图片区域在标准图片中位置关 系，从实时状态图像的对应位置提取出被巡检对象。
在本发明所述的巡检系统中，处理分析单元还包括下述子单元：
图片预处理单元，用于把实际物景图像转换为适合计算机处理的表达形 式，其中，对于三维景转换为二维平面图像进行处理和分析。
在本发明所述的巡检系统中，拍摄单元拍摄的标准图片以及实时状态图像 采用下述方式中一种或者多种进行传送：方式一、使用专网手机卡，采用 CDMA/3G/4G方式通过APN通道传输；方式二、摄像头拍摄的信息先无线传送 给网络硬盘录像机，再通过综合数据网传送；方式三、先传输至预先设置的视 频服务器，视频服务器通过综合数据网进行传送。
在本发明所述的巡检系统中，被巡检对象包括：导线、绝缘子、金具、线 路走廊。
实施本发明的基于视频的输电线路巡检方法及系统，具有以下有益效果： 通过标准图片与拍摄对象中重点关注组成部分的对比，分析出巡检路线是否存 在异常以及出现异常的位置，能够在输电线路上利用视频摄像头进行智能巡 检，无需人工参与自动完成按巡检路线进行图片采集并分析巡检结果，判断是 否存在异常及异常位置，整个过程除了初始的设置阶段外，无需人工参与自动 完成按巡检路线进行图片采集并分析巡检结果，工作量小、巡检投入时间以及 巡检间隔周期都可以大大缩短，提升系统的实用性和便利性。
附图说明
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是本发明的基于视频的输电线路巡检方法第一实施例的流程图；
图2是本发明中的标准图片以及实时状态图像信息传送优选实施例示意 图；
图3是本发明的基于视频的输电线路巡检系统第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详 细说明本发明的具体实施方式。
本发明中基于视频的输电线路巡检方法及系统，主要利用了先进的数字视 频压缩技术、远距离无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术、网 络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过 Wifi/CDMA/3G等无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及 环境参数的全天候监测。在视频监控子系统可提供照片和视频监测内容，并已 支持每台摄像头设置画面拍摄预置位，设定拍摄时间、拍摄角度、拍摄时长等 参数，定时启动摄像头进行拍摄功能。
如图1所示，在本发明的基于视频的输电线路巡检方法第一实施例的流程 图，其具体包括以下步骤：
S1、设置巡检路线、巡检周期、预置位，该预置位对应与被巡检对象的所 在方位。采用预置位将被监视的重点区域与摄像头的运行状况联系在一起，通 过设置预置位、标准图片、巡检路线来达到自动巡检。一、在视频云台控制上 设置重点监视或关注位置为指定预置；二、在预置位上设置正常状态的标准图 片；三、在巡检路线中，设置需自动巡检名称、巡检周期(可按日、周、月、 年)和需巡检预置位顺序，用于按指定路线自动采集图片信息。
S2、拍摄上述预置位对应的标准图片，该标准图片反映被巡检对象的正 常状态。
S3、根据上述巡检路线、上述巡检周期拍摄该预设位置对应的实时状态 图像。
参考图2，其为步骤S2中拍摄的标准图片以及步骤S3中拍摄的实时状态 图像信息传送优选实施例示意图。其中，步骤S2、S3采用输电视频监控平台 整合各厂家、目前主要接入方式的视频监测集中化展现和控制。整合三种接入 方式的视频信息，采用RTMP(Real Time Messaging Protocol)实时消息传送 协议作为播放器和服务器之间音频、视频和数据传输协议，采用统一SDK进行 云台控制。三种接入方式包括：一、视频接入单元接入，通过WIFI传输的视 频数据接入就近变电站内的视频接入单元(网络硬盘录像机)，视频接入单元 接入与状态监测子站无缝集成，将数据接入综合数据网将传输回视频监控平 台；二、CDMA/3G/4G方式的专网接入，视频信号使用专网手机卡，通过APN 通道接入内网，传输到输电监控平台；三、独立视频服务器接入，将已完成建 立单独的视频服务器通过综合数据网将视频信息传输到视频监测平台。
S4、分别从上述预置位对应的实时状态图像、标准图片中提取出被巡检对 象，并进行对比分析，判断是否存在异常。优选地，在本发明所述的巡检方法 中，上述步骤S4中具体包括下述子步骤：S41、从标准图片中选择所述被巡 检对象所在的图片区域，并从该区域提取出被巡检对象；S42、根据所述图片 区域在标准图片中位置关系，从所述实时状态图像的对应位置提取出被巡检对 象。被巡检对象包括：导线、绝缘子、金具、线路走廊。
进一步地，还包括步骤：S40、把实际物景图像转换为适合计算机处理的 表达形式，其中，对于三维景转换为二维平面图像进行处理和分析。
具体地，在设置预置位上对应的正常状态的标准图片，并可匡选重点关注 范围和设置采用分析算法。采用分级的图像分析过程模型对智能巡检的图像信 息进行分析，处理过程如下：一、把实际物景图像转换为适合计算机处理的表 达形式，对于三维景也是把它转换成二维平面图像进行处理和分析；二、从物 景图像中分解出物体和它的组成部分，采用区域技术，利用纹理、局部地区灰 度对比度等特征检出边界、线条、区域等，并用区域生长、合并、分解等技术 求出图像的各个组成成分。三、对图像中分割出来的物体给以相应的名称及存 储，如物景中的道路、绝缘子串、建筑物或树木等，把要识别的对象与各个图 像模型进行匹配和比较。四、用对比式方法或人机交互技术结合识别方法建立 物景的分级构造，从标准图像构造分析多出物体和差异内容，给分析结论。由 于标准图片和实时状态图像对应于同一个预置位，二者拍摄图片/图像的方位 角度完全相同，因此图片内容完全一致(异常部分除外)，对比时，先框选标 准图片中被巡检对象并提取出来，在处理实时状态图像时，只需提取实时状态 图像的相同位置的内容即可。
由于杆塔数量和视频监测位置较多，为减少巡检人员工作量，系统自动根 据定期采集的图片及分析结果形成日报、周报、月报，报告的内容分成概况(巡 检位置、异常、正常的数量)、巡检异常情况分析(展现异常图片及比对图片) 和巡检结论，异常位置直接通过点击异常图片调出实时视频，能让巡检人员快 速掌握巡检结论和辅助分析出异常内容。
参考图3，其为本发明的基于视频的输电线路巡检系统第二实施例的结构 示意图。该系统包括设置单元、拍摄单元以及处理分析单元。其中设置单元设 置巡检路线、巡检周期、预置位，该预置位对应与被巡检对象的所在方位；拍 摄单元拍摄所述预置位对应的标准图片，所述标准图片反映被巡检对象的正常 状态，以及用于根据所述巡检路线、所述巡检周期拍摄所述预设位置对应的实 时状态图像；处理分析单元分别从所述预置位对应的实时状态图像、标准图片 中提取出被巡检对象，并进行对比分析，判断是否存在异常。采用预置位将被 监视的重点区域与摄像头的运行状况联系在一起，通过设置预置位、标准图片、 巡检路线来达到自动巡检。一、在视频云台控制上设置重点监视或关注位置为 指定预置；二、在预置位上设置正常状态的标准图片；三、在巡检路线中，设 置需自动巡检名称、巡检周期(可按日、周、月、年)和需巡检预置位顺序， 用于按指定路线自动采集图片信息。
其中，处理分析单元具体包括标准图片处理子单元以及实时状态图像处理 子单元。标准图片处理子单元从标准图片中选择所述被巡检对象所在的图片区 域，并从该区域提取出被巡检对象；实时状态图像处理子单元根据所述图片区 域在标准图片中位置关系，从上述实时状态图像的对应位置提取出被巡检对 象。提取出被巡检对象后，将二者进行对比，可以得出是否存在异常。
请再次参考图2，拍摄单元拍摄的标准图片以实时状态图像信息传送优选 方式与上述方式相同，其具体方式这里不再赘述。处理分析单元还包括图片预 处理单元，把实际物景图像转换为适合计算机处理的表达形式，其中，对于三 维景转换为二维平面图像进行处理和分析。
具体地，在设置预置位上对应的正常状态的标准图片，并可匡选重点关注 范围和设置采用分析算法。采用分级的图像分析过程模型对智能巡检的图像信 息进行分析，处理过程如下：一、把实际物景图像转换为适合计算机处理的表 达形式，对于三维景也是把它转换成二维平面图像进行处理和分析；二、从物 景图像中分解出物体和它的组成部分，采用区域技术，利用纹理、局部地区灰 度对比度等特征检出边界、线条、区域等，并用区域生长、合并、分解等技术 求出图像的各个组成成分。三、对图像中分割出来的物体给以相应的名称及存 储，如物景中的道路、绝缘子串、建筑物或树木等，把要识别的对象与各个图 像模型进行匹配和比较。四、用对比式方法或人机交互技术结合识别方法建立 物景的分级构造，从标准图像构造分析多出物体和差异内容，给分析结论。由 于标准图片和实时状态图像对应于同一个预置位，二者拍摄图片/图像的方位 角度完全相同，因此图片内容完全一致(异常部分除外)，对比时，先框选标 准图片中被巡检对象并提取出来，在处理实时状态图像时，只需提取实时状态 图像的相同位置的内容即可。其中，被巡检对象包括：导线、绝缘子、金具、 线路走廊。
由于杆塔数量和视频监测位置较多，为减少巡检人员工作量，系统自动根 据定期采集的图片及分析结果形成日报、周报、月报，报告的内容分成概况(巡 检位置、异常、正常的数量)、巡检异常情况分析(展现异常图片及比对图片) 和巡检结论，异常位置直接通过点击异常图片调出实时视频，能让巡检人员快 速掌握巡检结论和辅助分析出异常内容。
应当理解的是，本发明中的图像既可以是图片也可以是视频。对于视频， 其实质是多帧图片联系播放形成，因此只需提取其中的一帧或者多帧图片进行 分析即可。同时，本发明虽然未具体公开如何判断出现故障的位置，但应当理 解的是，对于本领域的人员而言，可以通过多种方式实现，如：对该系统进行 组网，发送视频信息中携带组网后的IP信息，或者通过GPRS等通信模块直 接进行定位等，这里不一一列举。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本 领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保 护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。