本發(fā)明涉及線路防外破，具體涉及電力設(shè)備動(dòng)態(tài)防外破監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的輸電通道巡檢主要依賴(lài)于人工巡視，存在工作效率低、人力資源成本高、盲區(qū)覆蓋不足等問(wèn)題。部分輸電通道采用固定攝像頭進(jìn)行監(jiān)控，但受限于固定區(qū)域范圍，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通道的全面監(jiān)測(cè)。

2、近年來(lái)，無(wú)人機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍涵蓋了各個(gè)領(lǐng)域。在輸電通道的安全管理中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用可以大大提升監(jiān)測(cè)效率和覆蓋范圍，同時(shí)降低了人力資源的消耗。但是，現(xiàn)有產(chǎn)品往往只能針對(duì)特定類(lèi)型的外破目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景或新型目標(biāo)的識(shí)別能力有限。如公開(kāi)號(hào)為：cn118196976a公開(kāi)的一種基于無(wú)人機(jī)的電力設(shè)備防外破警示方法、系統(tǒng)及裝置主要針對(duì)工程車(chē)輛進(jìn)行的監(jiān)控，對(duì)于電力設(shè)備周?chē)沫h(huán)境無(wú)法更為全面的監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了電力設(shè)備動(dòng)態(tài)防外破監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：電力設(shè)備動(dòng)態(tài)防外破監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)包括

3、無(wú)人機(jī)：搭載有攝像頭，用于對(duì)電力設(shè)備及其周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)人機(jī)將監(jiān)控的數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像處理模塊；具體地說(shuō)，通過(guò)無(wú)人機(jī)從空中對(duì)電力設(shè)備及其周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)攝像頭獲取視頻流或圖像數(shù)據(jù)，隨后將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊。

4、數(shù)據(jù)處理模塊：接收無(wú)人機(jī)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)處理；

5、識(shí)別跟蹤模塊：用于對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行多目標(biāo)識(shí)別并實(shí)時(shí)跟蹤；

6、報(bào)警模塊：若識(shí)別跟蹤模塊檢測(cè)電力設(shè)備存在外破目標(biāo)的威脅，則進(jìn)行報(bào)警；

7、控制模塊：用于調(diào)整無(wú)人機(jī)的飛行高度及攝像頭的拍攝角度。

8、所述識(shí)別跟蹤模塊包括

9、識(shí)別單元：用于對(duì)電力設(shè)備及其周邊的外破目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別定位；

10、跟蹤單元：用于實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)匹配及接近檢測(cè)。

11、所述識(shí)別單元識(shí)別電力設(shè)備及其周邊的外破目標(biāo)，為每個(gè)外破目標(biāo)分配一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，并記錄外破目標(biāo)位置及運(yùn)行狀態(tài)，隨后將外破目標(biāo)發(fā)送至跟蹤單元。

12、所述跟蹤單元對(duì)于多目標(biāo)跟蹤：根據(jù)外破目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型及歷史軌跡，預(yù)測(cè)外破目標(biāo)未來(lái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；

13、對(duì)于目標(biāo)匹配：將觀測(cè)到的新的外破目標(biāo)與已知的外破目標(biāo)進(jìn)行比較，若已知的外破目標(biāo)的特征或運(yùn)動(dòng)軌跡與新的外破目標(biāo)相似度在設(shè)定范圍內(nèi)，則將其關(guān)聯(lián)，確定它們之間的匹配關(guān)系，根據(jù)匹配結(jié)果，更新每個(gè)外破目標(biāo)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤和識(shí)別；

14、對(duì)于接近檢測(cè)：基于電力設(shè)備設(shè)定一個(gè)安全范圍，判斷外破目標(biāo)是否位于安全范圍內(nèi)或正在接近安全范圍，若是，則通過(guò)報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。

15、還包括光照矯正模塊，光照矯正模塊用于對(duì)圖像進(jìn)行光照矯正，提高目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤的準(zhǔn)確性。

16、所述光照矯正模塊包括

17、光照角度計(jì)算單元：用于計(jì)算入射光與表面法線之間的夾角θ；

18、入射光強(qiáng)度獲取單元：用于獲取入射光強(qiáng)度i0；

19、反射光強(qiáng)度計(jì)算單元：用于計(jì)算圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射光強(qiáng)度i；

20、光照校正單元：用于計(jì)算應(yīng)校正反射光強(qiáng)度icorrected，進(jìn)行圖像校正。

21、所述攝像頭上設(shè)置有自動(dòng)曝光控制模塊，所述自動(dòng)曝光控制模塊與光照校正單元連接，自動(dòng)曝光控制模塊用于接收校正后像素亮度icorrected，自動(dòng)調(diào)整曝光參數(shù)，提高圖像拍攝時(shí)的清晰度。根據(jù)lambertian反射模型獲取光照強(qiáng)度，根據(jù)環(huán)境光照條件自動(dòng)調(diào)整相機(jī)的曝光參數(shù)，以確保拍攝的圖像亮度適中并能夠清晰顯示目標(biāo)。lambertian反射模型可以用于幫助系統(tǒng)判斷光照條件，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曝光控制。

22、所述識(shí)別跟蹤模塊基于校正后的圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別跟蹤。校正后的圖像亮度更加均勻，有助于提高yolo模型的檢測(cè)準(zhǔn)確性和粒子濾波器的狀態(tài)估計(jì)精度。

23、應(yīng)用于上述電力設(shè)備動(dòng)態(tài)防外破監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：

24、步驟一：基于無(wú)人機(jī)獲取電力設(shè)備及其周邊環(huán)境圖像信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行預(yù)處理；無(wú)人機(jī)的攝像頭可以捕獲視頻流，也可以以適當(dāng)?shù)念l率拍攝圖像。獲取到的視頻流或圖像需要進(jìn)行預(yù)處理，以提高目標(biāo)檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。預(yù)處理包括圖像的縮放、裁剪、亮度調(diào)整等操作，以適應(yīng)后續(xù)目標(biāo)檢測(cè)算法的輸入要求。

25、步驟二：針對(duì)預(yù)處理后的圖像信息，識(shí)別電力設(shè)備及其周?chē)耐馄颇繕?biāo)，記錄外破目標(biāo)的位置及運(yùn)行狀態(tài)；

26、步驟三：對(duì)外破目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，預(yù)測(cè)外破目標(biāo)未來(lái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并及時(shí)更新；

27、步驟四：判斷外破目標(biāo)是否為漂浮物，若是，則發(fā)出報(bào)警信息；否則判斷外破目標(biāo)是否進(jìn)入電力設(shè)備的安全范圍或者是否存在進(jìn)入安全范圍的趨勢(shì)，若是，則發(fā)出報(bào)警信息，否則繼續(xù)對(duì)外破目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤。若外破目標(biāo)在進(jìn)入安全范圍前停止運(yùn)動(dòng)，則可以停止報(bào)警；若電力設(shè)備已經(jīng)被破壞，則報(bào)警的同時(shí)發(fā)出檢修信號(hào)，通知檢修人員及時(shí)搶修。

28、還包括如下步驟：

29、步驟五：獲取新的外破圖像，基于新的外破圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別及跟蹤，新的圖像清晰度大于原始圖像清晰度；

30、新的外破圖像通過(guò)如下方式獲?。?/p>

31、降低無(wú)人機(jī)巡航高度，控制無(wú)人機(jī)靠近外破目標(biāo)，調(diào)整攝像頭拍攝角度，獲取所述外破目標(biāo)的圖像信息；

32、和/或

33、計(jì)算應(yīng)校正反射光強(qiáng)度icorrected，獲得校正后圖像，基于校正后圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別及跟蹤，同時(shí)自動(dòng)調(diào)整攝像頭曝光參數(shù)，拍攝外破目標(biāo)獲取外破圖像。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

35、1.通過(guò)無(wú)人機(jī)結(jié)合多種算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)防外破，有效地提高了電力設(shè)備(如輸電線路)等關(guān)鍵設(shè)施的安全性和可靠性。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、識(shí)別和預(yù)警外部破壞目標(biāo)，從而及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大。

36、2.采用輕量化人工智能技術(shù)，并且使用一種算法實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，使系統(tǒng)具備了高效的目標(biāo)識(shí)別與檢測(cè)能力，同時(shí)降低了整體的能耗。與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自主識(shí)別、動(dòng)態(tài)航線規(guī)劃、拉流識(shí)別等功能，大大提升了安全管理效率，同時(shí)減少了人力資源的消耗和巡檢成本；

37、3.本技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和識(shí)別外破目標(biāo)、異常情況等，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，有助于防止電力設(shè)備被破壞或損壞，從而提高輸電通道的安全性。通過(guò)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)，能夠大大提高監(jiān)測(cè)效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而降低了人力資源的消耗和監(jiān)測(cè)成本，提高了工作效率。

38、4.通過(guò)yolo實(shí)現(xiàn)防外破目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別、煙火檢測(cè)、工程車(chē)輛檢測(cè)功能，粒子濾波器實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)匹配和接近檢測(cè)，lambertian反射模型進(jìn)行圖像光照校正，提高圖像清晰度?；谒惴ㄈ诤?，降低能耗。

39、5.光照矯正模塊的應(yīng)用提高了圖像質(zhì)量，特別是在光照條件變化較大的情況下，保證了目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤的準(zhǔn)確性；自動(dòng)曝光控制模塊根據(jù)光照條件自動(dòng)調(diào)整相機(jī)參數(shù)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性。