阅读说明：本技术 一种输电线路防外力破坏智能识别系统 (Intelligent recognition system for preventing external damage of power transmission line ) 是由 叶保璇 王康坚 余盛达 王美虹 郑在涛 沈文科 陈林 张力 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种输电线路防外力破坏智能识别系统,前端设备和报警设备设置在输电线路杆塔上,前端设备包括摄像头、人工智能处理模块、加密模块、无线通信模块以及主控模块,摄像头采集输电线路的环境图像信息,由人工智能处理模块进行图像处理获取疑似存在外力破坏的图像,经加密模块加密后通过无线无线通信模块输送给后台服务器,后台服务器进行处理后生成识别结果,并返回给前端设备以及输送给主站系统,主站系统显示识别结果给监控人员查看,若识别结果为确实存在外力破坏行为,则报警设备会发出警报,提示输电杆塔附近的入侵物注意保持安全距离,警示相关人员,由于前端设备事先对图像进行预处理,因此可以减少运算次数,提高图像分析速度。(The invention provides an intelligent identification system for preventing external force damage of a power transmission line, wherein a front-end device and an alarm device are arranged on a power transmission line tower, the front-end device comprises a camera, an artificial intelligent processing module, an encryption module, a wireless communication module and a main control module, the camera acquires environment image information of the power transmission line, the artificial intelligent processing module performs image processing to acquire an image suspected of having the external force damage, the image is encrypted by the encryption module and then is transmitted to a background server through the wireless communication module, the background server generates an identification result after processing, the identification result is returned to the front-end device and transmitted to a main station system, the main station system displays the identification result to be checked by a monitoring person, if the identification result is that the external force damage action really exists, the alarm device gives an alarm to prompt an intruder near the power transmission line tower to keep a safe distance and warn, because the front-end equipment preprocesses the image in advance, the operation times can be reduced, and the image analysis speed is improved.)

一种输电线路防外力破坏智能识别系统

技术领域

本发明涉及输电线路运维技术领域，特别涉及一种输电线路防外力破坏智能识别系统。

背景技术

由于我国输电线路经常受到外力破坏，例如大型机械物入侵、过高生长的树木、违规施工、风筝等漂浮物悬挂，威胁线路的运行安全和设备安全，造成重大安全隐患。许多输电线路工程需要穿越群山峻岭地带，在这些地区独特的地形山貌和自然气候条件下，输电线路遇风很容易发生摆动并与线路周围树木或山体坡面频繁接触，引起输电线路短路放电造成丛林火灾。

外力破坏造成输电线路跳闸的案例逐年增加，对电网安全稳定运行造成了严重威胁，输电线路外力破坏主要有毁坏线路设备、偷盗线路器材、或不清楚电力线路的安全距离，直接威胁到电力设施安全，严重情况下可导致倒塔、断线，对线路造成极大的安全隐患，目前电网公司采用的在线监测是通过计算机主站图像识别进行诊断，数据传输数量大、存在延时、效率低。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种输电线路防外力破坏智能识别系统，将分析处理任务迁移到前端设备上，在保证数据可靠性的前提下，对图像采集终端短时间内产生的大量实时边缘数据进行预处理，提高图像分析速度，降低处理和传输时延，保证监控视频流的实时性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种输电线路防外力破坏智能识别系统，包括：

前端设备，用于安装在输电线路杆塔上，包括摄像头、人工智能处理模块、加密模块、无线通信模块以及主控模块，所述摄像头与人工智能处理模块数据连接，所述加密模块分别与人工智能处理模块以及无线通信模块数据连接，所述主控模块与无线通信模块数据连接；

后台服务器，包括图像分析服务器，用于对图像信息进行处理并生成识别结果；

报警设备，用于在输电线路受到外力破坏时发出警报；

主站系统，用于显示识别结果，并可以向后台服务器发送控制指令；

所述人工智能处理模块搭载图像识别算法，对摄像头采集的图像数据进行分析得到疑似存在外力破坏行为的图像信息，所述加密模块对疑似存在外力破坏的图像信息进行加密后通过无线通信模块发送给图像分析服务器，图像分析服务器进行处理后生成识别结果并将识别结果分别发送给主站系统以及无线通信模块，所述无线通信模块将识别结果发送给主控模块，所述主控模块根据识别结果发送报警信号给报警设备。

优选的，所述后台服务器还包括存储服务器，所述存储服务器与图像分析服务器数据连接，用于存储识别结果，并将识别结果发送给主控系统。

优选的，所述前端设备还包括电源以及后备电池，所述电源以及后备电池为摄像头、人工智能处理模块、加密模块、无线通信模块、主控模块以及报警设备供电。

优选的，所述报警设备包括声音报警器以及灯光报警器，所述主控模块分别与声音报警器以及灯光报警器电连接。

优选的，所述主站系统包括PC端以及智能终端，所述PC端和智能终端接收后台服务器发送的识别结果。

优选的，所述前端设备包括壳体以及固定板，所述人工智能处理模块、加密模块、无线通信模块以及主控模块设置在壳体内部，所述摄像头设置在壳体外表面，所述固定板与壳体外表面连接，并通过螺栓固定在输电线路杆塔上。

优选的，所述前端设备还包括自检机构，所述自检机构包括电动伸缩杆以及自检图像框，所述自检图像框上固定有存在外力破坏行为的图像，所述壳体上位于摄像头一侧的外表面上设置有通槽，所述自检图像框以及电动伸缩杆位于壳体内部，所述电动伸缩杆的输出轴与自检图像框连接，并驱动自检图像框从通槽处穿出到壳体外部，所述主控模块与电动伸缩杆电连接。

优选的，所述自检机构还包括自检按钮，所述自检按钮设置在壳体外表面，并与主控模块电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种输电线路防外力破坏智能识别系统，由摄像头采集输电线路周围的图像信息，并将图像信息传输给人工智能处理模块，人工智能处理模块对图像数据进行分析获得疑似存在外力破坏行为的图像信息后，通过加密模块进行加密，并通过无线通信模块通过无线形式发送给后台服务器，后台服务器对接收到的图像信息进行处理后生成识别结果，识别结果会分别传输给主站系统以及返回给前端设备，若识别结果判断为存在外力破坏行为，则报警模块会发出警报，提示输电杆塔附近的入侵物注意保持安全距离，警示相关人员，同时识别结果可以在主站系统上显示，实现远距离的监控，由于图像的采集以及预处理均是在前端设备进行的，因此可以减少后台服务器的运算载荷，提高图像分析速度，降低处理和传输时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种输电线路防外力破坏智能识别系统的系统结构图；

图2为本发明一种输电线路防外力破坏智能识别系统的软硬件架构图；

图3为本发明一种输电线路防外力破坏智能识别系统的前端设备的结构示意图；

图4为本发明一种输电线路防外力破坏智能识别系统的自检机构与壳体的连接结构示意图；

图中，1为前端设备，2为摄像头，3为人工智能处理模块，4为加密模块，5为无线通信模块，6为主控模块，7为后台服务器，8为图像分析服务器，9为报警设备，10为主站系统，11为存储服务器，12为电源，13为后备电池，14为声音报警器，15为灯光报警器，16为PC端，17为智能终端，18为壳体，19为固定板，20为电动伸缩杆，21为自检图像框，22为通槽，23为自检按钮。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图4，本发明提供的一种输电线路防外力破坏智能识别系统，包括：

前端设备1，用于安装在输电线路杆塔上，包括摄像头2、人工智能处理模块3、加密模块4、无线通信模块5以及主控模块6，所述摄像头2与人工智能处理模块3数据连接，所述加密模块4分别与人工智能处理模块3以及无线通信模块5数据连接，所述主控模块6与无线通信模块5数据连接；

后台服务器7，包括图像分析服务器8，用于对图像信息进行处理并生成识别结果；

报警设备9，用于在输电线路受到外力破坏时发出警报；

主站系统10，用于显示识别结果，并可以向后台服务器7发送控制指令；

所述人工智能处理模块3搭载图像识别算法，对摄像头2采集的图像数据进行分析得到疑似存在外力破坏行为的图像信息，所述加密模块4对疑似存在外力破坏的图像信息进行加密后通过无线通信模块5发送给图像分析服务器8，图像分析服务器8进行处理后生成识别结果并将识别结果分别发送给主站系统10以及无线通信模块5，所述无线通信模块5将识别结果发送给主控模块6，所述主控模块6根据识别结果发送报警信号给报警设备9。

本发明的一种输电线路防外力破坏智能识别系统，其中前端设备1和报警设备9设置在输电线路杆塔上，后台服务器7和主站系统10可以设置在监控室中，后台服务器7和前端设备1为无线连接，前端设备1和报警设备9之间以及后台服务器7和主站系统10之间为有线连接，前端设备1包括了摄像头2，摄像头2用于采集输电线路周围现场的图像，采集的图像信息传输给人工智能处理模块3中进行预处理，其中人工智能处理模块3中搭载有图像识别算法，可以对摄像头2采集的图像信息进行识别，并将图像信息中疑似存在外力破坏行为的图像信息提取出来，通过加密模块4进行加密后，最终通过无线通信模块5将加密后的图像信息发送出去，对图像信息进行加密可以防止他人恶意获取图像信息，而无线通信模块5发送的图像信息会由后台服务器7进行接收，后台服务器7包括图像分析服务器8，可以对加密的图像信息进行处理后生成识别结果，所生成的识别结果的流向包括两个，第一个流向是通过有线方式传输给主站系统10，供远程监控人员直接获取识别结果，第二个流向是返回到无线通信模块5中，由无线通信模块5将识别结果发送给主控模块6，主控模块6判断出输电线路存在外力破坏行为时，发送报警信号给报警设备9，从而报警设备9可以发出警报以提示输电杆塔附近的入侵物注意保持安全距离，警示相关人员，由于图像信息在人工智能处理模块3中已经进行了预处理，因此传输给后台服务器7的图像信息数量较小，可以减少后台服务器7的运算次数，提高图像分析速度，降低理和传输时延，保证监控视频流的实时性。

本发明的前端设备1和报警设备9之间的通信方式为单向通信，由前端设备1中的主控模块6向报警设备9发送报警信号，而前端设备1与后台服务器7以及后台服务器7与主站系统10之间为双向通信，前端设备1发送图像信息给后台服务器7，后台服务器7返回识别结果给前端设备1，同时后台服务器7还会发送识别结果给主站系统10，供主站系统10直接显示识别结果，主站系统10还可以向后台服务器7发出指令，调取摄像头2的监控视频进行显示或者回放。

具体的，本发明中所述的外力破坏行为包括大型机械物入侵、违规施工建设、漂浮物悬挂、树木触碰等，而识别结果包括外力破坏类型、地理位置、线路或杆塔编号以及外力破坏图像等。

优选的，所述后台服务器7还包括存储服务器11，所述存储服务器11与图像分析服务器8数据连接，用于存储识别结果，并将识别结果发送给主控系统。

存储服务器11用于存储识别结果，后台服务器7处理后生成的识别结果一方面会通过无线通信模块5传输给主控模块6，另一方面会存储到存储服务器11中，然后再传输给主控系统。

优选的，所述前端设备1还包括电源12以及后备电池13，所述电源12以及后备电池13为摄像头2、人工智能处理模块3、加密模块4、无线通信模块5、主控模块6以及报警设备9供电。

电源12和后备电池13均用于供电，其中电源12可以是导线感应供电、地线取电、太阳能供电、风能供电或风光互补供电中的至少一种，而后备电池13可以是铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、镍氢蓄电池或锂离子电池中的一种。

优选的，所述报警设备9包括声音报警器14以及灯光报警器15，所述主控模块6分别与声音报警器14以及灯光报警器15电连接。

通过声音以及灯光进行报警，可以起到双重提示功能。

优选的，所述主站系统10包括PC端16以及智能终端17，所述PC端16和智能终端17接收后台服务器7发送的识别结果。

PC端16可以设置在监控室内，而监控人员同时还可以通过手机等智能终端17实现进一步的远程监控，而无需待在PC端16旁，监控人员可以通过PC端16或智能终端17查看识别结果，或者下达指令给后台服务器7以调取视频数据进行回放显示。

如图2所示，本发明的系统的软硬件架构图，包括：软件层、硬件层；所述软件层搭载图像识别算法，图像识别算法包括人工智能处理软件单元和其他智能算法，所述硬件层包括人工智能处理模块硬件单元与摄像头2，人工智能处理模块软件单元包括深度学习、弹性存储机制，深度学习实现事件检测、事件报告，弹性存储机制实现弹性存储。

优选的，所述前端设备1包括壳体18以及固定板19，所述人工智能处理模块3、加密模块4、无线通信模块5以及主控模块6设置在壳体18内部，所述摄像头2设置在壳体18外表面，所述固定板19与壳体18外表面连接，并通过螺栓固定在输电线路杆塔上。

具体的，由于前端设备1需要安装在输电线路杆塔上，因此需要设置有壳体18，将其中的核心部件置于壳体18内部，而摄像头2则位于壳体18的外表面，方便摄像头2的图像采集，在固定前端设备1时，通过螺栓将固定板19固定在输电线路杆塔上后，可以实现对壳体18的固定。

优选的，所述前端设备1还包括自检机构，所述自检机构包括电动伸缩杆20以及自检图像框21，所述自检图像框21上固定有存在外力破坏行为的图像，所述壳体18上位于摄像头2一侧的外表面上设置有通槽22，所述自检图像框21以及电动伸缩杆20位于壳体18内部，所述电动伸缩杆20的输出轴与自检图像框21连接，并驱动自检图像框21从通槽22处穿出到壳体18外部，所述主控模块6与电动伸缩杆20电连接。

本发明还提供了自检功能，用于检测各个模块的功能是否完全正常使用，当监控人员需要检查本发明的系统是否正常运作时，可以通过主站系统10发出自检命令，自检命令通过后台服务器7以及无线通信模块5发送到主控模块6中，主控模块6驱动电动伸缩杆20将自检图像框21从壳体18上的通槽22伸出，使得自检图像框21位于摄像头2一侧，此时摄像头2可以采集自检图像框21上的图像信息，然后由人工智能处理模块3进行图像处理后，由后台服务器7进行处理识别，在自检图像框21上设置有存在外力破坏行为的图像，因此若整个系统处于正常运作状态时，监控人员会从主站系统10中获取相应的识别结果，并且报警设备9也会发出警报。

而为了实现对输电线路周围环境图像的完整采集，本发明的摄像头2数量至少两个以上，实现从多角度采集架空输电线路的周围视频信息，并且摄像头2采用的是可转动式结构，由主控模块6控制摄像头2的转向，同时在壳体18上应设置相应数量的通槽22以及自检图像框21，将自检图像框21从通槽22中伸出后，主控模块6可以控制摄像头2转向自检图像框21的方向，实现对自检图像框21上的存在外力破坏的图像的采集，

优选的，所述自检机构还包括自检按钮23，所述自检按钮23设置在壳体18外表面，并与主控模块6电连接。

所设置的自检按钮23则是可以方便位于现场的工作人员进行自检，工作人员按压自检按钮23后，自检按钮23发送自检信号给主控模块6，由主控模块6驱动电动伸缩带动自检图像框21伸出到壳体18外部进行自检过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。