输电线路鸟害监测方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明实施例涉及电力设备监控技术，尤其涉及一种输电线路鸟害监测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

随着电力系统的不断发展，输电线路跨越区长度不断增加，输电走廊复杂度也不断增加，其中部分线路横穿鸟类的栖息环境，日益增多的鸟类活动会对电力系统正常运行造成严重危害。具体的，电力系统鸟害故障中，由鸟粪引起的绝缘子沿面污秽闪络是造成故障跳闸的主要原因。

目前对于鸟类的活动造成的灾害的监控手段主要依靠历史数据定期安排工作人员对输电线路进行维护维修，或者是在引起输电线路的故障后才能获知发生鸟害故障，对于鸟害监测手段的缺失严重的降低了输电线路的稳定性，使得对输电线路的维护维修安排不合理，需要消耗大量的人力物力。

技术实现要素：

本发明提供一种输电线路鸟害监测方法、装置、设备及存储介质，以实现对鸟类活动对输电线路造成的影响的及时监控和发现。

第一方面，本发明实施例提供了一种输电线路鸟害监测方法，所述输电线路上设置有若干段依次相连的opwg光缆组成的架空地线，相邻的两段所述opwg光缆之间设置有信号采集装置，所述信号采集装置向上位机发送接收到的来自上一段所述opwg光缆的光信号的初始信息，并向下一段所述opwg光缆发出与所述初始信息一致的光信号；

所述方法包括：

获取来自所述信号采集装置的所述初始信息和所述信号采集装置的设备信息；

基于所述设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据；

基于所述初始信息和所述专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率。

可选的，所述基于所述设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据，包括：

从所述设备信息中获取所述信号采集装置的设备编号；

以所述设备编号作为关键词从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据。

可选的，所述基于所述初始信息和所述专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率，包括：

对所述初始信息进行归一化处理，获得过渡信息；

对所述专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分；

将所述过渡信息和所述过渡评分拼接成目标向量；

将所述目标向量输入到预先训练的全连接层分类器中，获得鸟害隐患发生的概率。

可选的，所述将所述过渡信息和所述过渡评分拼接成目标向量之前，还包括：

将所述过渡信息和过渡评分分别与预设的权重相乘进行修正。

可选的，所述对所述初始信息进行归一化处理，获得过渡信息，包括：

采用z-score方法对所述初始信息进行归一化处理，获得过渡信息；

所述对所述专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分，包括：

采用数字化归一化方法对所述专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分。

可选的，所述基于所述初始信息和所述专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率之后，还包括：

基于所述概率和所述设备信息发出警告。

可选的，所述基于所述概率和所述设备信息发出警告，包括：

将所述概率与预设的阈值进行比较；

若所述概率大于或等于所述阈值，则向报警装置发出告警信号，并将所述概率对应的所述初始信息和所述信号采集装置的设备信息打包上传。

第二方面，本发明实施例还提供了一种输电线路鸟害监测装置，所述输电线路上设置有若干段依次相连的opwg光缆组成的架空地线，相邻的两段所述opwg光缆之间设置有信号采集装置，所述信号采集装置向上位机发送接收到的来自上一段所述opwg光缆的光信号的初始信息，并向下一段所述opwg光缆发出与所述初始信息一致的光信号；

所述装置包括：

第一获取模块，用于获取来自所述信号采集装置的所述初始信息和所述信号采集装置的设备信息；

第二获取模块，用于基于所述设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据；

计算模块，用于基于所述初始信息和所述专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率。

第三方面，本发明实施例还提供了一种输电线路鸟害监测设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的输电线路鸟害监测方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的输电线路鸟害监测方法。

本发明通过通过采集opwg光缆内部传输的光信号的初始信息和信号采集设备的设备信息，再结合预设的历史数据库中存储的专家评分数据对opwg光缆鸟害隐患的发生概率进行计算，可有效的借由opwg光缆实现的输电线路的鸟害隐患监控，工作人员可根据鸟害隐患的发生概率大小安排维修维护人员对对应的输电线路进行检查和维修，避免需要在鸟害发生之后甚至是造成一定的影响之后再做出响应时所带来的损失。

附图说明

图1a为本发明实施例一提供的输电线路鸟害监测方法的流程图；

图1b为本发明实施例一提供的全连接层分类器的结构图；

图2为本发明实施例二提供的输电线路鸟害监测装置装置的结构图；

图3为本发明实施例三提供的一种输电线路鸟害监测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1a为本发明实施例一提供的输电线路鸟害监测方法的流程图，图1b为本发明实施例一提供的全连接层分类器的结构图，本实施例可适用于利用opwg光缆对输电线路的鸟害情况进行检测的情况，该方法可以由输电线路鸟害监测装置来执行，该输电线路鸟害监测装置可以由软件和/或硬件实现，可配置在计算机设备中，例如，手机、平板电脑、可穿戴设备(如智能手表、智能眼镜等)。

在本发明实施例中，输电线路上设置有若干段依次相连的opwg光缆组成的架空地线，相邻的两段opwg光缆之间设置有信号采集装置，信号采集装置向上位机发送接收到的来自上一段opwg光缆的光信号的初始信息，并向下一段opwg光缆发出与初始信息一致的光信号。

也就是说，在本发明实施例中架空地线采用的是opwg光缆，并且间隔一定的距离设置有一台信号采集装置对opwg光缆的信号进行采集和转发。其中信号采集装置采集的是前一段opwg光缆传来的光信号的初始信息，并根据该初始信息重新向下一段opwg光缆与前一段opwg光缆传来的光信号一致的光信号。通过在两段opwg光缆之间设置信号采集装置不仅可实现对opwg光缆传输的光信号的采集，将整段opwg光缆分隔为多个段，便于后期对鸟害位置的定位，还可以避免opwg光缆内传输的光信号的衰减严重时影响后续位置opwg光缆情况的检测。

opgw光缆(opticalfibercompositeoverheadgroundwire，光纤复合架空地线)是一种集地线与通信功能为一体的复合架空地线，把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，并且在现有的电力系统中很多的线路均采用的opgw光缆进行搭建。

在本发明实施例中，鸟害造成的绝缘子污闪时，将会在opwg光缆的表面形成泄露电流，opgw光纤内的光信号在泄露电流产生的磁场的作用下将发生法拉第磁光效应，使opgw光纤内的光信号的偏振态发生变化，因此，可通过对光信号的偏振态变化的检测实现对绝缘子是否发生鸟害造成的污闪的监测。其中，法拉第磁光效应是指：当线偏振光信号在opgw光缆中传播时，若在平行于光信号的传播方向上加一强磁场，则光信号的振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度b和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝vbl，比例系数v称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。即，在发生鸟害造成绝缘子污闪时，流过opgw光缆的泄露电流将在opgw光缆的表面形成电磁场，该电磁场将会改变opgw光缆内传播的光信号的振动方向。

具体包括如下步骤：

步骤110、获取来自信号采集装置的初始信息和信号采集装置的设备信息。

在具体实现中，通过信号采集装置对输电线路的opwg光缆传输的光信号进行采集，最终获得信号采集装置采集位置对应的opwg光缆的光信号的初始信息，以及与信号采集装置对应的设备信息，后期可结合设备信息与初始信息实现对输电线路的各个部分的opwg光缆的运行情况进行监测，有效的提高对opwg光缆的工作情况的监测效率。

在其他实施例中，信号采集装置的数量并不做限定，其可以是一台或多台，在一台的情况下可结合opwg光缆的信号衰减率和光信号的接收时间判断opwg光缆的光信号发生偏转的位置，从而实现对鸟害隐患发生位置的定位，在设置多台信号采集装置时，则可结合信号采集装置的位置实现更可靠的定位。

在本发明实施例中初始信息可包括偏振光信号的类型、特性参数等，例如光信号的振幅、强度、相位、频率、偏振等参数。甚至还包括opgw光缆的长度、衰耗系数、色度色散系数模场直径、截止波长、零色散波长、零色散斜率等。设备信息可以包括信号采集装置的设备编号、设备运行参数等。

步骤120、基于设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据。

在本发明实施例中，预先建立有包含鸟害历史数据的历史数据库，在历史数据库中可包括与信号采集装置位置对应的opwg光缆的位置和编号，还可包括对应位置的鸟害隐患发生频次、线路地理位置信息等，例如：线路距河流距离、湖泊距离、林区距离、鸟类迁徙通道距离等。此外，在历史数据库中存储的数据还可以是经过预处理之后的数据，在读取之后可不需另行处理即可直接使用。

其中专家评分数据是利用该领域内资深专家对某指标进行打分或对指标间关系进行打分的方法，对复杂数据进行处理。应用在两个地方，一是对非数值指标，如线路周围河流情况，湖泊情况，林区情况，鸟类迁徙通道情况，专家依据历史数据中线路距河流距离、湖泊距离、林区距离、鸟类迁徙通道距离，对不同指标的鸟害参考值进行打分，进行归一化计算后最终得到不同非数值指标的鸟害参考数值用于后续计算。二是根据指标的重要性对所有指标进行打分，根据打分结果对不同指标赋予不同的权重。专家的打分结果以及根据打分结果得到的非数值指标鸟害参考值和指标权重都存储在历史数据库中。

步骤130、基于初始信息和专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率。

在前述步骤中获取了opwg光缆内部传输的光信号和历史数据库中对应的专家评分数据，在此步骤中可根据opwg光缆内部传输的光信号的变化确定opwg光缆是否流过泄露电流，进而判断是否为鸟害引起的opwg光缆变化，结合历史数据库可有效的判断鸟害隐患的发生概率。对于概率的计算例如可采用构建全连接层神经网络分类器，将上述的初始信息和专家评分数据作为输入输入到全连接层神经网络分类器内进行分类计算，最终获得鸟害隐患的发生概率。在其他实施例中，还可以是使用其他的手段计算，例如设定特定的计算公式，将采集到的初始信息和专家评分数据进行量化，并根据各参数的影响力的大小不同设置不同的权重，进而计算鸟害隐患的发生概率。

本实施例的技术方案，通过采集opwg光缆内部传输的光信号的初始信息和信号采集设备的设备信息，再结合预设的历史数据库中存储的专家评分数据对opwg光缆鸟害隐患的发生概率进行计算，可有效的借由opwg光缆实现的输电线路的鸟害隐患监控，工作人员可根据鸟害隐患的发生概率大小安排维修维护人员对对应的输电线路进行检查和维修，避免需要在鸟害发生之后甚至是造成一定的影响之后再做出响应时所带来的损失。

在本发明实施例中，在步骤130之后还可以包括：

步骤140、基于概率和设备信息发出警告。

在具体实现中，在计算获得鸟害隐患的发生概率之后，可根据发生概率的大小做出不同的响应，例如在发生概率大于预设值之后发出警告，并且在不同的预设范围内发出的警告内容和警告等级均不相同。又或者，在发出警告的同时附带上警告对应的信号采集装置的的设备信息，以使工作人员能够更方便的做出对应的响应。还可以是将警告信息与设备信息按照特定的格式形式进行组合后发出，并借助显示设备或其他手段向工作人员展示。此外，还可以将对应的初始信息和设备信息进行打包上传并存储，以便于工作人员后续的查看和复核。

在本发明实施例中，步骤120可包括：

步骤121、从设备信息中获取信号采集装置的设备编号。

在本发明实施例中，信号采集装置的设备信息中附带有与信号采集装置对应的设备编号，该编号可以是预先对信号采集装置进行编排获得，又可以是根据实际使用时根据固定采集顺序进行限定，在此不对此做过多的限定。

步骤122、以设备编号作为关键词从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据。

在具体实现中，历史数据库中的数据均与设备编号关联，可以以设备编号作为关键字对历史数据库中的数据进行检索读取，从而获得与信号采集装置对应的专家评分数据。

在本发明实施例中，步骤130可包括：

步骤131、对初始信息进行归一化处理，获得过渡信息。

步骤132、对专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分。

在具体实现中分别对初始信息和专家评分数据进行归一化处理，可使初始信息和专家评分数据统一，便于后续的计算。而具体的归一化方式有很多，例如z-score方法、数字化归一化等，可根据具体的情况进行选用。

在一个可选的示例中，采用z-score方法对初始信息进行归一化处理，获得过渡信息；采用数字化归一化方法对专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分。

在本发明实施例中，初始信息可包括信号采集装置采集到的opwg光缆的光信号的偏振光偏振角、偏振光幅值及偏振光频率。

则初始信息可采用以下公式(1)进行归一化处理：

其中，θ′表示归一化处理后的结果，θ代表初始信息中的偏振光偏振角、偏振光幅值或偏振光频率，θmean表示初始信息中的偏振光偏振角、偏振光幅值或偏振光频率的所有样本数据的均值，σ表示偏振光偏振角、偏振光幅值或偏振光频率所有样本数据的标准差。

历史数据库中可选择性包括历史鸟害发生频次f、鸟害发生线路段编号ai，线路地理位置信息(线路距河流距离m1、湖泊距离m2、林区距离m3、鸟类迁徙通道距离m4)。

则历史鸟害发生频次f可通过以下降阶梯模型公式(2)进行归一化：

线路地理位置信息(线路距河流距离m1、湖泊距离m2、林区距离m3、鸟类迁徙通道距离m4)利用专家评价的方式进行归一化。具体过程为，设共有p个该领域内资深专家，第j个专家对于不同距离mi给出两个相应鸟害参考值mij1与mij2，平均所有专家结果得到鸟害参考值：

并利用以下公式(5)计算不同距离mi的归一化结果。

其中，m′i为不同距离mi的归一化结果，mi1与mi2为两个专家评定的鸟害参考值。

步骤133、将过渡信息和过渡评分拼接成目标向量。

在前述步骤中分别计算了偏振光偏振角、偏振光幅值、偏振光频率、线路距河流距离m1、湖泊距离m2、林区距离m3、鸟类迁徙通道距离m4的归一化值，在此步骤中需要将所有的归一化值凭借为k维向量(k为归一化后的参数数量)。

可选的，还可以引入权重对各参数的影响进行修正，即将k维向量的各向量分别乘上权重，具体的权重要由专家根据实际情况进行设定。

步骤134、将目标向量输入到预先训练的全连接层分类器中，获得鸟害隐患发生的概率。

在具体实现中可采用全连接层神经网络分类器对前面的k维向量进行输入并计算获得鸟害隐患发生的概率。

全连接层神经网络分类器的具体设定公式如下：

输入层-隐藏层：

式中，hi为隐藏层数据，构成隐藏层向量h＝[h1,h2,…,hn]，δ为relu非线性激活函数，wji为第j个输入值对第i个隐藏层值的权重，bji为第j个输入值对第i个隐藏层值的偏置量。

隐藏层-输出层：

式中，yi为隐藏层数据，构成输出向量y＝[y1,y2,…,yn]，δ′为tanh非线性激活函数，w′ji为第j个隐藏层值对第i个输出值的权重，b′ji为第j个隐藏层值对第i个输出值的偏置量。

输出向量y经过softmax函数进行分类，得出鸟害隐患评价向量。利用以往鸟害发生时各输入量历史数据训练该神经网络，得到各层中权重值及偏置量值。利用训练完成的神经网络，输入指标数据，得出输出鸟害隐患发生概率。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的输电线路鸟害监测装置装置的结构图。该装置包括：第一获取模块21、第二获取模块22、计算模块23。其中：

输电线路上设置有若干段依次相连的opwg光缆组成的架空地线，相邻的两段opwg光缆之间设置有信号采集装置，信号采集装置向上位机发送接收到的来自上一段opwg光缆的光信号的初始信息，并向下一段opwg光缆发出与初始信息一致的光信号；

第一获取模块21，用于获取来自信号采集装置的初始信息和信号采集装置的设备信息；

第二获取模块22，用于基于设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据；

计算模块23，用于基于初始信息和专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率。

还包括：

第二获取模块22包括：

设备编号单元，用于从设备信息中获取信号采集装置的设备编号；

读取单元，用于以设备编号作为关键词从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据。

计算模块23包括：

初始归一化单元，用于对初始信息进行归一化处理，获得过渡信息；

专家归一化单元，用于对专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分；

其中，初始归一化单元采用z-score方法对初始信息进行归一化处理，获得过渡信息；专家归一化单元采用数字化归一化方法对专家评分数据进行归一化处理，获得过渡评分。

拼接单元，用于将过渡信息和过渡评分拼接成目标向量；

计算单元，用于将目标向量输入到预先训练的全连接层分类器中，获得鸟害隐患发生的概率。

将过渡信息和过渡评分拼接成目标向量之前，还可以包括：

修正单元，用于将过渡信息和过渡评分分别与预设的权重相乘进行修正。

还包括：

警告模块，用于基于概率和设备信息发出警告。

警告模块包括：

比较单元，用于将概率与预设的阈值进行比较；

上传单元，用于若概率大于或等于阈值，则向报警装置发出告警信号，并将概率对应的初始信息和信号采集装置的设备信息打包上传。

本发明实施例所提供的输电线路鸟害监测装置可执行本发明任意实施例所提供的输电线路鸟害监测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种输电线路鸟害监测设备的结构示意图。如图3所示，该电子设备包括处理器30、存储器31、通信模块32、输入装置33和输出装置34；电子设备中处理器30的数量可以是一个或多个，图3中以一个处理器30为例；电子设备中的处理器30、存储器31、通信模块32、输入装置33和输出装置34可以通过总线或其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

存储器31作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本实施例中的一种输电线路鸟害监测方法对应的模块(例如，一种输电线路鸟害监测装置中的第一获取模块21、第二获取模块22、计算模块23)。处理器30通过运行存储在存储器31中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种输电线路鸟害监测方法。

存储器31可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器31可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器31可进一步包括相对于处理器30远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

通信模块32，用于与显示屏建立连接，并实现与显示屏的数据交互。输入装置33可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，输出装置34可用于发出警告信息。

本实施例提供的一种电子设备，可执行本发明任一实施例提供的输电线路鸟害监测方法，具体相应的功能和有益效果。

实施例四

本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种输电线路鸟害监测方法，该方法包括：

获取来自信号采集装置的初始信息和信号采集装置的设备信息；

基于设备信息从预设的历史数据库中读取对应的专家评分数据；

基于初始信息和专家评分数据计算鸟害隐患发生的概率。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任一实施例所提供的一种输电线路鸟害监测方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络电子设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述输电线路鸟害监测装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。