一种具备感应取电技术的线路检测终端的制作方法

1.本发明涉及输电线路检测技术领域，特别涉及输电线路。


背景技术：

2.目前，输电线路导线安全间距是线路正常安全运行的前提之一，为了保证输电线路的安全运行，对不同电压等级的线路的导线安全间距有不同的要求，高压输电线间距过小时容易出现相间闪络和短路等故障，或者是在线路舞动的时候存在障碍物，输电线路和障碍物碰撞。因此对交叉跨越距离的测量就显得尤为重要。目前现有的输电线交叉跨越距离巡检基本依靠传统的人工巡检，工作强度大，效率低，且人工巡检容易出现误判或者漏判。针对这一问题，各地研发、试验了诸如利用激光测距定位、无人机检测、摄影测量技术等方面的解决方案，如cn104807449a公开了一种基于立体摄影测量的输电线路交叉跨越测量系统，所述系统包括相机控制模块、校验模块和数据处理模块；所述相机控制模块用于控制双目系统中两部立体相机同步拍摄图像，并将所拍摄图像导出到设定目录；所述校验模块完成标靶的量测、双目系统的校验并将校验获得的参数保存在文件中；数据处理模块用于量测拍摄的输电线之间或者是输电线和其他被交跨物体之间的距离。在使用时，双目系统以及控制、信号传输都需要电能，通常都使用太阳能作为能源供给，但是在光照比较少而且多雾的地区就会影响系统的正常供电。


技术实现要素：

3.本发明提供输电线路，用以解决目前现有的输电线交叉跨越距离巡检基本依靠传统的人工巡检，工作强度大，效率低，且人工巡检容易出现误判或者漏判的情况。
4.一种具备感应取电技术的线路检测终端，包括：
5.终端本体，用于套接在监测线路上；其中，
6.所述终端本体内部设置有取电模块、电力监测模块、传感器模块、摄像模块、存储模块和通信模块；
7.所述取电模块用于通过电磁感应，在监测线路中获取工作电能；
8.所述电力监测模块用于根据所述电磁感应，确定所述监测线路的实时电力参数，生成监测线路的实时电力行波，根据所述电力行波判断监测线路是否输电异常；
9.所述传感器模块用于实时感应监测线路的姿态数据；其中，
10.所述姿态数据包括：加速度数据和角速度数据；
11.所述摄像模块用于实时拍摄监测线路的线路图像，并判断是否存在线路障碍物，并在存在线路障碍物时进行障碍报警；
12.所述存储模块用于存储所述实时电力参数、姿态数据和线路图像；
13.所述通信模块用于将所述实时电力参数、姿态数据和线路图像传输至远程监控平台。
14.优选的、所述取电模块包括：
15.电流互感单元：用于通过监测线路通过磁场感应获取感应交流电；
16.整流滤波电路，与所述电流互感电路的输出端电连接，并将所述感应交流电转换为直流电；
17.过流判断器，与所述整流滤波电路的输出端电连接，并判断所述直流电是否过流；
18.稳压输出电路，与所述过流判断器的第一输出端电连接，并在所述直流电不过流时，对所述直流电进行稳压处理，生成稳压直流电；
19.泄流电路，与所述过流判断器的第二输出端电连接，并在所述直流电过流时，对所述直流电进行泄流处理，生成降流直流电；
20.可充电式储电器，与所述稳压输出电路和泄流电路的输出端电连接，进行实时充电；其中，
21.所述可充电式储电器设置有多种充电模式，每种充电模式的电压不同。
22.优选的、所述可充电式储电器包括如下充电过程：
23.获取输入电压，并确定输入电压的循环伏安曲线；
24.根据所述循环伏安曲线，确定峰值电压，并判断所述峰值电压是否存在电压波动；其中，
25.当存在电压波动时，确定峰值电压的波动区间；
26.当不存在电压波动时，将所述峰值电压作为截至电压；
27.根据所述波动区间和截止电压，设定充电区间；
28.根据所述充电区间，设置调节所述可充电式储电器的额定充电电压。
29.优选的、所述电力监测模块包括：
30.电力监测芯片，与所述通信模块电连接，用于存储基准电力行波，并获取监测线路是否存在输电异常；
31.电路探测器，与所述取电模块的输出端电连接，并获取电磁感应信号；
32.信号解析器，与所述电路探测器的输出端电连接，用于对所述电磁感应信息进行解析，确定所述监测线路的实时电力参数；
33.波形对比器，与所述信号解析器和电力监测芯片电连接，并将所述实施电力参数转换为实时电力行波，将所述实时电力行波与所述电力监测芯片输出的基准电力行波进行对比，确定波形差异信号，并将所述波形差异信号反馈至所述预设电力监测芯片，判断是否存在输电异常。
34.优选的、所述信号解析器对所述电磁感应信息进行解析，包括如下步骤：
35.构建多个对比分析模具，多个所述对比分析模具用于对比分析所述电磁感应信息的信号特征；
36.根据测量电路分别测量对比分析模具的特征图谱，对应获得电力强度图谱；
37.采用图谱识别算法分别对多个电力强度图谱进行灰度分析，得到多个不同梯度的灰度模型；
38.根据所述灰度模型，确定灰度参数，根据所述灰度参数和预设灰度解析图表，确定实时电力参数。
39.优选的、所述传感器模块包括：
40.水平传感器，用于实时获取监测线路的实时水平参数；其中，
41.所述实时水平参数包括：实时方位角和实时倾斜角；
42.角速度传感器，用于实时获取监测线路的实时移动角速度；
43.加速度传感器，用于实时获取监测线路的实时移动加速度；
44.数据处理器，与所述水平传感器、角速度传感器和加速度传感器电连接，并根据所述实时水平参数、实时移动角速度和实时移动加速度建立三维轨迹坐标系，确定所述监测线路在每一时刻的姿态数据。
45.优选的、所述摄像模块包括：
46.第一双目视觉摄像模组，其包括第一全景摄像头和第第一分割摄像头，用于获取监测线路前端的第一视图图像；其中，
47.所述第一视图图像包括所述第一全景摄像头拍摄的监测线路全景图片和所述第一分割摄像头在所述监测线路全景图片进行元素分割，并分割出前端元素轮廓；
48.第二双目视觉摄像模组：其包括第二全景摄像头和第二分割摄像头，用于获取监测线路后端的第二视图图像；其中，
49.所述第二视图图像包括所述第二全景摄像头拍摄的监测线路全景图片和所述第二分割摄像头在所述监测线路全景图片进行元素分割，并分割出后端元素轮廓；
50.树障监测模块：用于将所述前端元素轮廓和后端元素轮廓导入训练好的元素识别模型进行元素识别，确定障碍物。
51.优选的、所述第一分割摄像头和第二分割摄像头的分割步骤如下：
52.将所述监测线路全景图片中的元素进行标记，并生成标号；
53.将所述监测线路全景图分别进行灰度化，确定灰度图像；
54.计算所述灰度图像每个标号元素的灰度值；
55.根据所述灰度值，将所述灰度图像用水平集算法分割，得到每个标号元素的元素轮廓；
56.在分割时，根据迭代次数保存分割下来的结果，得到n个分割结果；
57.用dice评估算法对n个分割结果进行评估，保留dice系数最大的分割图像。
58.优选的、所述存储模块包括：
59.分组单元：用于将所述实时电力参数、姿态数据和线路图像分别按照时间属性进行分组，生成多组时间数据；
60.统计单元：用于对所述多组时间数据中不同类型的数据进行统计，确定每种类型数据的数据数目，根据所述数据数目，将不同类型的数据按照稠密模式或稀疏模式进行存储；其中，
61.在所述存储模式为所述稠密模式的情况下，存储所述多组时间数据各自的时间属性值，并记录对应的稠密存储信息，其中至少包括所述多组时间数据中各属性列各自的偏移地址；
62.在所述存储模式为所述稀疏模式的情况下，存储所述多组时间数据中各时间属性列各自的属性值，并记录对应的稀疏存储信息，其中至少包括所述多组时间数据中各时间属性列各自的列下标及其偏移地址。
63.优选的、所述通信模块包括：远程通信单元和短程通信单元；
64.所述短程通信单元包括ble通信单元和wifi通信单元；
65.所述远程通信单元包括4g通信单元和5g通信单元；其中，
66.所述远程通信单元和短程通信单元均设置有rs485接口、rs232接口、载波通信接口、远程通信接口以及蓝牙接口。
67.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
68.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
69.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
70.图1为本发明实施例中一种具备感应取电技术的线路检测终端的本体内部组成图；
71.图2为本发明实施例中可充电式储电器充电流程图；
72.图3为本发明实施例中信号解析器对所述电磁感应信息进行解析流程图；
73.图4为本发明实施例中一种具备感应取电技术的线路检测终端的本体立体图。
具体实施方式
74.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
75.如附图1和附图4所示，一种具备感应取电技术的线路检测终端，包括：
76.终端本体，用于套接在监测线路上；其中，
77.所述终端本体内部设置有取电模块、电力监测模块、传感器模块、摄像模块、存储模块和通信模块；
78.所述取电模块用于通过电磁感应，在监测线路中获取工作电能；
79.所述电力监测模块用于根据所述电磁感应，确定所述监测线路的实时电力参数，生成监测线路的实时电力行波，根据所述电力行波判断监测线路是否输电异常；
80.所述传感器模块用于实时感应监测线路的姿态数据；其中，
81.所述姿态数据包括：加速度数据和角速度数据；
82.所述摄像模块用于实时拍摄监测线路的线路图像，并判断是否存在线路障碍物，并在存在线路障碍物时进行障碍报警；
83.所述存储模块用于存储所述实时电力参数、姿态数据和线路图像；
84.所述通信模块用于将所述实时电力参数、姿态数据和线路图像传输至远程监控平台。
85.在上述技术方案中，本发明是一个套接在输电线路上的检测终端，具体结构如附图4所示，因为现有技术中主要是通过人工巡检，效率慢，就算是和本发明在结构上相同的检测设备，其也存在主要是通过传感设备的传感数据进行检测，结果比较单一，而本发明电力监测模块能够实现通过电路感应对输电线路的电力行波进行检测，判断是不是存在输电线路故障。而传感器模块可以实现对输电线路的姿态数据进行采集，也就是输电线路在舞
动的时候，角速度和加速度变化的数据，这些数据是包括水平偏移量、垂直偏移量等等。实现对舞动的检测。而摄像模块，首先如果输电线路处于森林或者其它存在障碍物的空间中，而可以通过实施拍摄去判断是不是存在障碍物的干扰，以及输电线路如果结冰，也可以通过拍摄的图像判断是不是存在结冰现象，而所有的检测数据都可以通过通信模块传输到检测中心，实现远程的检测和报警。相对于现有技术，本发明最大的作用体现在两个方面，第一点是通过电磁感应，生成电力行波，通过电力行波对输电线路的异常进行检测更加准确，现有技术都是通过电路的直接电力行波判断电路是否异常，电路是不是存在波动状态。而在本发明中，是通过电力行波做电路本身的第一判断，判断是不是存在问题。而对于设备进行检测的电力线路，会通过姿态检测，也就是电路的舞动状态检测，判断电路是不是存在问题，两者结合，达到对输电线路的内置运行监测和外在防护监测。
86.优选的、所述取电模块包括：
87.电流互感单元：用于通过监测线路通过磁场感应获取感应交流电；本发明主要采用的电磁感应技术，因此得到的电流是交流电，但是交流电会通过系统的转换，转换为直流电。电流互感单元有电流互感器和辅助电路构成，辅助电路主要时为了值电流过大或者过小，值电流互感器损坏。
88.整流滤波电路，与所述电流互感单元连接，并将所述感应交流电转换为直流电；本发明时电磁感应技术的电流转换，得到直流电，所以存在杂波，在存在杂波的情况下，通过整流滤波电路对杂波进行滤除。
89.过流判断器，与所述整流滤波电路的输出端电连接，并判断所述直流电是否过流；因为本发明时基于电磁感应技术获取的电流，所以电流的大小取决于电源电量的大小，通过对电源电量大小，即过流判断，从而实现稳压稳流。
90.稳压输出电路，与所述过流判断器的第一输出端电连接，并在所述直流电不过流时，对所述直流电进行稳压处理，生成稳压直流电；
91.泄流电路，与所述过流判断器的第二输出端电连接，并在所述直流电过流时，对所述直流电进行泄流处理，生成降流直流电；
92.可充电式储电器，与所述稳压输出电路和泄流电路的输出端电连接，进行实时充电；其中，
93.所述可充电式储电器设置有多种充电模式，每种充电模式的电压不同。可充式触电器也是本发明的一种技术创新之处，因为本发明基于电次感应技术，实现了不管最后输入的是多少伏特的电压，都能实现基于本发明进行充电。
94.上述技术方案，相对于传统的取电电路，本发明的优点主要在于对于感应取电的电流在电流高的时候能够泄流，对于电流低的电流实现稳压处理，保证电流的稳定。其次本发明是可充式储电器，存在多种充电模式，因为取电技术是根据线路自己传输的电量实现取电，所以多种模式适合输电线路的不同输电量。
95.优选的、所述可充电式储电器包括如下充电过程：
96.获取输入电压，并确定输入电压的循环伏安曲线；循环伏安曲线，因为本发明是基于电磁感应技术取电，所以参数的提取也是可以提取不同电压和电流的电力。
97.根据所述循环伏安曲线，确定峰值电压，并判断所述峰值电压是否存在电压波动；其中，
98.当存在电压波动时，确定峰值电压的波动区间；
99.当不存在电压波动时，将所述峰值电压作为截至电压；
100.根据所述波动区间和截止电压，设定充电区间；
101.根据所述充电区间，设置调节所述可充电式储电器的额定充电电压。
102.上述技术方案种，本发明能够通过循环服务曲线，判断电压的波动区间，根据这个波动区间，可以匹配对应的充电模式。本发明确定峰值电压的目的是确定监测线路在电磁感应条件下，确定监测线路的最高电压值和最低电压值，从而实现电流的高低限定和电压的高低限定。
103.优选的、所述电力监测模块包括：
104.电力监测芯片，与所述通信模块电连接，用于存储基准电力行波，并获取监测线路是否存在输电异常；
105.电路探测器，与所述取电模块的输出端电连接，并获取电磁感应信号；
106.信号解析器，与所述电路探测器的输出端电连接，用于对所述电磁感应信息进行解析，确定所述监测线路的实时电力参数；
107.波形对比器，与所述信号解析器和电力监测芯片电连接，并将所述实施电力参数转换为实时电力行波，将所述实时电力行波与所述电力监测芯片输出的基准电力行波进行对比，确定波形差异信号，并将所述波形差异信号反馈至所述预设电力监测芯片，判断是否存在输电异常。
108.上述技术方案种，在进行电力检测的时候，对于监测线路的电量波动，我们首先能够通过电磁感应信号没实现电力参数的解析，确定实施电力参数，然后相对于现有技术，本发明采用了电力行波，电力行波确定了电路的波动状态，因此，可以通过这个电力行波是实现快速精准的电力判断。
109.优选的、如附图3所示，所述信号解析器对所述电磁感应信息进行解析，包括如下步骤：
110.构建多个对比分析模具，多个所述对比分析模具用于对比分析所述电磁感应信息的信号特征；对比分析模具适用于进行特征对比分析的判断，判断出是不是存在异常，也能获取电流的实时状态。这些对比对比包括图谱的特征对比，图谱包括电源模式下坐标系的颜色的判断，以及颜色特征的对比识别。
111.根据测量电路分别测量对比分析模具的特征图谱，对应获得电力强度图谱；特征图谱是通过不同特征构建的一种电力显示图谱，这些写特征包括电路的电力参数波动特征和电流、电压输电信息
112.采用图谱识别算法分别对多个电力强度图谱进行灰度分析，得到多个不同梯度的灰度模型；图谱识别算法是一种基于多特征的的识别算法，通过将不同的图像进行灰度化，我根据灰度化将不同的特征通过灰度这个阶梯式的划分方案，将不同等级的灰度值对应的图谱内容进行划分，从而实现灰度参数和预设灰度解析表的实时解析，确定电力数据。
113.根据所述灰度模型，确定灰度参数，根据所述灰度参数和预设灰度解析图表，确定实时电力参数。
114.上述技术方案种，对于电磁感应信号，现有技术是对电磁感应信号的直接分析，而本发明不同，本发明是通过对电磁感应信号的信号特征构建特征图谱，这个特征图谱能通
过不同的颜色深度判断出电力参数状态，是不是存在电路故障。
115.优选的、所述传感器模块包括：
116.水平传感器，用于实时获取监测线路的实时水平参数；其中，
117.所述实时水平参数包括：实时方位角和实时倾斜角；
118.角速度传感器，用于实时获取监测线路的实时移动角速度；
119.加速度传感器，用于实时获取监测线路的实时移动加速度；
120.数据处理器，与所述水平传感器、角速度传感器和加速度传感器电连接，并根据所述实时水平参数、实时移动角速度和实时移动加速度建立三维轨迹坐标系，确定所述监测线路在每一时刻的姿态数据。
121.上述技术方案中，传感器模块本发明包括多种传感器，而多种传感器可以实现对监测线路的精确采集。在本发明中，本发明与现有技术中应用的传感器总体相差不大，但是现有技术只是获取传感器的数据，以此来判断设备姿态，设备(输电线路)的姿态只是一个大概的给估计，而本发明采用的三维轨迹坐标，从而建立舞动情况下，输电线路的三维坐标，实现姿态数据判定。
122.优选的、所述摄像模块包括：
123.第一双目视觉摄像模组，其包括第一全景摄像头和第一分割摄像头，用于获取监测线路前端的第一视图图像；其中，
124.所述第一视图图像包括所述第一全景摄像头拍摄的监测线路全景图片和所述第一分割摄像头在所述监测线路全景图片进行元素分割，并分割出前端元素轮廓；
125.本发明的摄像头式在设备的两侧，各有一组摄像头，每组摄像头的个数是两个。在每组摄像头之内，一个是全景摄像头，一个是分割摄像头，第一个摄像头拍摄的全景摄像头，第二个是分割摄像头，一个拍摄全景，一个对全景图像中不同元素进行分割，从而识别出在全设备附近的所有元素，例如：输电电路附近的果树，果树的枝叶可以作为元素通过分割摄像头进行识别。
126.第二双目视觉摄像模组：其包括第二全景摄像头和第二分割摄像头，用于获取监测线路后端的第二视图图像；其中，
127.所述第二视图图像包括所述第二全景摄像头拍摄的监测线路全景图片和所述第二分割摄像头在所述监测线路全景图片进行元素分割，并分割出后端元素轮廓；
128.树障监测模块：用于将所述前端元素轮廓和后端元素轮廓导入训练好的元素识别模型进行元素识别，确定障碍物。预先训练好的模型会对元素进行精确识别，这就需要通过大量的数据，构建模型，然后进行元素的精确分析处理，也就是分割图像的精确处理。
129.优选的、所述第一分割摄像头和第二分割摄像头的分割步骤如下：
130.将所述监测线路全景图片中的元素进行标记，并生成标号；
131.将所述监测线路全景图分别进行灰度化，确定灰度图像；
132.计算所述灰度图像每个标号元素的灰度值；
133.根据所述灰度值，将所述灰度图像用水平集算法分割，得到每个标号元素的元素轮廓；
134.在分割时，根据迭代次数保存分割下来的结果，得到n个分割结果；
135.用dice评估算法对n个分割结果进行评估，保留dice系数最大的分割图像。
136.dice评估算法时一个分割指标算法，在本发明中，主要是通过dice评估算法的值，判断分割的结果是否达到预设的目标，而对于本发明中这类比较大的算法中，dice评估算法能够精确的判断。
137.优选的、所述存储模块包括：
138.分组单元：用于将所述实时电力参数、姿态数据和线路图像分别按照时间属性进行分组，生成多组时间数据；
139.本发明时按照时间属性进行分组，因为按照时间分组更加符合每一时刻输电线路的状态。
140.统计单元：用于对所述多组时间数据中不同类型的数据进行统计，确定每种类型数据的数据数目，根据所述数据数目，将不同类型的数据按照稠密模式或稀疏模式进行存储；其中，
141.在所述存储模式为所述稠密模式的情况下，存储所述多组时间数据各自的时间属性值，并记录对应的稠密存储信息；
142.在所述存储模式为所述稀疏模式的情况下，存储所述多组时间数据中各时间属性列各自的属性值，并记录对应的稀疏存储信息。
143.在进行存储的过程中，稠密模式的情况下存储便移地址和数据集合，也就是不同时间点数据位置的变化情况，这是为了保证数据的全面性。而对于稀疏模式的情况下，存储的稀疏存储信息时时设备的状态数据，存储的时数据的稀疏存储下的结果。
144.优选的、所述通信模块包括：远程通信单元和短程通信单元；
145.所述短程通信单元包括ble通信单元和wifi通信单元；
146.所述远程通信单元包括4g通信单元和5g通信单元；其中，
147.所述远程通信单元和短程通信单元均设置有rs485接口、rs232接口、载波通信接口、远程通信接口以及蓝牙接口。
148.现有技术中一般只有远程通信技术，而本发明设置了远程通信技术短程通信技术两种，能适应不同的输电线路的环境。
149.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。