气象图像一体化装置

技术领域

本发明涉及电力监测技术领域，具体为气象图像一体化装置。

背景技术

目前，在输电线路运行过程中，受天气和环境等多种因素的影响，线路本体以及周围环境可能会出现各种异常情况，如运行情况异常、导线覆冰、施工和树木生长等，这些异常情况可能导致线路安全隐患，进而影响输电线路的稳定运行，而传统的线路监测手段主要依靠巡视人员实地巡查。

但是现有的传统的线路监测手段，至少还存在以下缺陷：

1、传统技术需要人工巡视输电线路，耗费人力和时间，且人工巡视受天气、地形等因素影响，监测效率有限；

2、传统技术受天气条件限制，如恶劣天气时巡视效果差，监测数据不准确，影响对线路状态的判断；

3、传统技术需要人工判断和处理异常情况，响应速度相对较慢，容易造成延误和事故发生。

因此，我们提出气象图像一体化装置。

发明内容

本发明的目的在于提供气象图像一体化装置，通过采用高清摄像机和深度神经网络图像识别算法，配合气象传感器进行综合分析，实现对输电线路本体和通道环境的实时监测，相比传统巡视方式，这种在线监测方式可以实现全天候、全方位的监测，提高了监测效率和准确性，同时降低了巡视人员的工作负担，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：气象图像一体化装置，包括中央监控系统、摄像机、图像处理单元、气象监测单元、通讯单元和供电单元，所述摄像机的数量为一组，所述图像处理单元用于处理和分析摄像机拍摄的图像，所述气象监测单元由温湿度、风速、风向、气压、拉力、雨量和日照传感器组成，所述通讯单元通过无线以及有线通讯方式将图像和气象数据传输到中央监控系统，所述供电单元采用太阳能板和高性能电池供电，同时配置磷酸铁锂电池，所述图像处理单元通过深度神经网络图像识别算法，所述图像处理单元可主动发送告警图片，并录制短视频上传。

作为本发明的一种优选实施方式，所述图像处理单元支持云台控制、主动拍照、定时拍照以及拍照时间、图片分辨率参数的设置。

作为本发明的一种优选实施方式，所述气象监测单元实现对监测装置各传感器的数据进行采集，并通过数据运算处理单元对干扰数据进行过滤，计算成熟数据的均值、最大值和最小值。

作为本发明的一种优选实施方式，所述供电单元支持前端图像循环覆盖存储，且存储卡最大支持8GTF卡。

作为本发明的一种优选实施方式，所述摄像机支持定时拍照及远程主动拍照，可远程设置拍照时间表，同时支持远程云台控制和多预制位拍照。

作为本发明的一种优选实施方式，装置整体采用低功耗设计，整机静态运行功率≤3W，控制主机静态运行功率≤0.8W。

作为本发明的一种优选实施方式，装置整体采用标准化、小型化、一体化设计，且整机质量十千克，安装支架可水平、上下调整视角。

作为本发明的一种优选实施方式，所述通讯单元支持4G全网通通讯卡。

作为本发明的一种优选实施方式，所述深度神经网络图像识别算法采用Caffe框架，且运用mobileNet和ssd实现目标检测，以智能识别潜在风险。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明的气象图像一体化装置，通过采用高清摄像机和深度神经网络图像识别算法，配合气象传感器进行综合分析，实现对输电线路本体和通道环境的实时监测，相比传统巡视方式，这种在线监测方式可以实现全天候、全方位的监测，提高了监测效率和准确性，同时降低了巡视人员的工作负担。

2.本发明的气象图像一体化装置，通过实时图像巡视和AI智能识别潜在风险，该技术方案可以及时发现输电线路本体和通道环境的异常情况，如运行情况异常、导线覆冰、施工和树木生长等，及时发现这些潜在风险，可以采取相应措施进行处理，从而提高输电线路的安全性，减少线路事故的发生。

3.本发明的气象图像一体化装置，通过通讯单元将图像和气象数据传输到中央监控系统，实现对多个输电线路图像在线监测装置的远程集中管理，中央监控系统利用图像处理单元的智能识别结果，及时发出告警并对异常情况进行处理，这种智能化管理方式可以大大提高监测的效率，快速响应异常情况，及时采取措施避免线路故障和事故的发生。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明气象图像一体化装置的整体结构示意图；

图2为本发明气象图像一体化装置的气象图像一体化装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：气象图像一体化装置，包括：

一台摄像机，用于拍摄输电线路本体和线路走廊环境的图像；

本实施方式中，摄像机采用高清晰度的图像传感器，可支持最低低照度为0.05Lux@F1.2，摄像机安装在输电线路的关键位置，以实时拍摄输电线路本体和通道环境的图像。

一个图像处理单元，用于对摄像机拍摄的图像进行处理和分析；

图像处理单元采用深度神经网络图像识别算法，并使用Caffe框架，mobileNet和ssd实现目标检测，该处理单元通过对摄像机拍摄的图像进行实时处理和分析，可智能识别输电线路本体和通道环境中的潜在风险和异常情况。

其中，图像处理单元可以主动发送告警图片，并录制短视频上传，当图像识别到异常时。

一个气象监测单元，用于采集输电线路环境的气象数据，包括温湿度、风速、风向、气压、拉力、雨量和日照传感器等；

气象传感器安装在输电线路图像在线监测装置上，用于实时采集环境气象数据，包括温湿度、风速、风向、气压、拉力、雨量、日照等，这些数据与图像处理单元进行综合分析，提高监测的准确性。

其中，气象监测单元实现对监测装置各传感器的数据进行采集，并通过数据运算处理单元对干扰数据进行过滤，计算成熟数据的均值、最大值、最小值等。

一个通讯单元，通过3G/4G无线以及有线通讯方式将图像和气象数据传输到中央监控系统；

通讯单元通过3G/4G无线或有线通讯方式，实现与中央监控系统的远程数据传输，该通讯单元能够将摄像机拍摄的图像和气象传感器采集的数据实时传送到中央监控系统，使得监测数据得以及时上传和处理。

其中,通讯单元的通讯协议符合Q/GDW1242-2015《输电线路状态监测装置通用技术规范》I1标准，以确保与输变电状态监测系统的兼容性。

除此之外，装置支持4G全网通通讯卡，确保数据传输畅通。

一个供电单元，采用30W太阳能板和高性能电池供电，同时配置25Ah磷酸铁锂电池，以支持无光照条件下连续使用10天；

供电单元采用30W太阳能板和高性能电池供电，同时配置25Ah磷酸铁锂电池。这样的供电方式保证了设备的稳定运行，并在无光照条件下具有连续使用10天的能力。

中央监控系统，中央监控系统是一个集中管理和分析的平台，可以实时接收和处理来自多个输电线路图像在线监测装置的图像和气象数据，中央监控系统通过图像处理和数据分析，实时监测输电线路的状态，智能识别潜在风险，并在发现异常情况时发出及时告警。

其中，中央监控系统具有远程云台控制功能，可以通过通讯单元远程控制输电线路图像在线监测装置的摄像机，实现图像的远程调节和拍摄。

其中装置支持前端图像循环覆盖存储，存储卡最大支持8GTF卡(标配8G)，这样的存储设计保证了图像数据的有效保存，可方便后续数据查询。

在一个可选的实施例中，装置采用低功耗设计，整机静态运行功率≤3W，控制主机静态运行功率≤0.8W。

在一个可选的实施例中，装置采用标准化、小型化、一体化设计，安装方便，整机质量(含配件)10千克，安装支架可水平、上下调整视角。

实施例一

气象图像一体化装置应用于山区，其中包含高清摄像机、具有深度神经网络图像识别算法的图像处理单元、温湿度、风速、风向传感器的气象传感器、4G无线通讯的通讯单元以及30W太阳能板+25Ah磷酸铁锂电池的供电单元。

该实施例中，图像处理速度每秒处理10帧图像，图像传输速率为每秒传输5Mbps的图像数据，装置可连续运行10天，支持最大8GTF卡存储图像数据。

实施例二

气象图像一体化装置应用于平原地带，其中包含超高清摄像机、深度神经网络图像识别算法的图像处理单元、温湿度、风速传感器的气象传感器、3G无线通讯的通讯单元以及40W太阳能板+30Ah磷酸铁锂电池的供电单元。

该实施例中，图像处理速度每秒处理15帧图像，图像传输速率为每秒传输3Mbps的图像数据，装置连续运行15天，支持最大16GTF卡存储图像数据。

实施例三

气象图像一体化装置应用于海岸地区，其中包含高清摄像机、深度神经网络图像识别算法的图像处理单元、温湿度、风速传感器的气象传感器、有线通讯的通讯单元以及20W太阳能板+20Ah磷酸铁锂电池的供电单元。

该实施例中，图像处理速度每秒处理8帧图像，图像传输速率为每秒传输2Mbps的图像数据，装置连续运行8天，支持最大4GTF卡存储图像数据。

工作时，

首先将摄像机安装在输电线路的关键位置，定时拍摄输电线路本体和通道环境的图像，摄像机将拍摄的图像传输给图像处理单元，

随后图像处理单元采用深度神经网络图像识别算法分析图像，使用Caffe框架、mobileNet和ssd实现目标检测，该处理单元对摄像机传输的图像进行实时处理和分析，利用训练好的神经网络模型智能识别输电线路本体和通道环境中的潜在风险和异常情况，如运行情况异常、导线覆冰、施工和树木生长等。

同时气象监测单元可采集环境数据，装置中的各组气象传感器可实时采集输电线路环境的气象数据，包括温湿度、风速、风向、气压、拉力、雨量、日照等，这些数据与图像处理单元进行综合分析，以提高监测的准确性。

而通过通讯单元可负责将图像处理单元处理后的图像和气象传感器采集的数据通过3G/4G无线或有线通讯方式传输到中央监控系统，图像处理单元和气象传感器每隔一定时间传输一次数据，以实现实时监测和远程传输，图像存储单元负责将图像数据进行循环覆盖存储，存储卡最大支持8GTF卡(标配8G)，以便用户随时查询历史数据。

最后中央监控系统可处理数据，其中央监控系统是一个云端集中管理的平台，可以接收和处理来自多个输电线路图像在线监测装置的图像和气象数据，中央监控系统利用图像处理单元智能识别的结果，实时监测输电线路的状态，并在发现异常情况时发出及时告警，通过远程控制功能，中央监控系统可以对输电线路图像在线监测装置进行云台控制和拍照设置。

装置运行时，采用30W太阳能板和高性能电池供电，同时配置25Ah磷酸铁锂电池，以支持无光照条件下连续使用10天，这种供电方式保证了装置的稳定运行。

其中图像装置监控对象包括输电线路本体和通道环境，其中本体包括输电导线、杆塔、绝缘子串以及间隔棒、线夹金具等运行情况及导线覆冰情况，通道环境包括施工、树木生长等。对输电线路图片进行AI智能分析，智能识别潜在风险，存储数据、控制摄像机、设定参数，分析是基于深度神经网络图像识别算法采用Caffe框架，运用mobileNet和ssd实现目标检测，兼顾算法的运算速度与精度，易于在低端平台上实现AI功能，当图像AI识别到异常时，主动发送告警图片，此图片为图像异常告警类型图片此时设备主动录制短视频上传。

而气象数据采集单元主要实现对监测装置各传感器如温湿度、风速、风向、气压、拉力、雨量、日照的数据进行采集，数据运算处理单元实现对干扰数据的过滤、将采集数据处理为成熟数据、计算均值、最大值、最小值等，数据存储单元负责对处理后有数据进行循环存储，以便用户查询。

图像加气象一体化装置，通过瞬时风速阈值设备告警条件，超过阈值设备主动触发图像单元拍照和录制短视频并主动上传，两者配合使用方便后台人员查看和掌握线路状况。

需要说明的是，本发明为气象图像一体化装置，其部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。