一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统的制作方法

1.本发明涉及输电线路安全监测技术领域，特别是涉及一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统。


背景技术：

2.架空输电线路是电网建设的重要组成部分。在架空输电线路中，电力金具长期裸露在空气中，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、磨损、腐蚀、受力等损伤，极易发生机械故障，从而引发线路故障，造成不可估量的经济损失。因此，对常用电力金具的健康状态进行在线监测，具有重要的工程意义。
3.架空输电线路电力金具，按照功能可分为联结电力金具、线夹电力金具、防护电力金具和接续电力金具，其中联结电力金具与线夹电力金具与输电线路的绝缘子串安装紧密相关，发生故障的概率较大。
4.为解决上述问题，中国专利cn115937098a提供的一种电力金具压接质量可视化检测方法，将电力金具的原始点云数据与压接后的测量点云数据进行对比，从而判断出电力金具的压接质量，具有高精度、高效率、高准确率等优点。中国专利cn111832914a提供的一种基于数字孪生的输电线路结构健康评估方法及系统，构建待监测系统的数字孪生模型，以输电线路结构参数和外部载荷为输入，以对不同环境条件下输电线路对应的受力状态、损伤状态以及疲劳寿命为输出，从而对输电线路的健康状态进行实时监测与评估。中国专利cn115861987a提供的一种用于输电线路在线监测的智能电力金具缺陷识别方法，采用图像识别的形式，根据智能电力金具表面缺陷裂纹分叉的形状特征，得到裂纹二叉树，从而实现对裂纹区域进行初次识别，然后基于提取区域结合裂纹的方向、色调和距离，综合识别裂纹区域，以提高裂纹区域识别的准确性。
5.基于上述描述，目前采用的电力金具监测方式多以图像识别和数字孪生为主，虽然能够实现金具健康状态的监测，但是其存在监测成本、监测效能低、实践性弱等缺点。


技术实现要素：

6.为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统，包括：弧垂采集单元、风偏采集单元、金具温度采集单元、云台双目红外监拍装置和输电边缘智能终端；
9.所述弧垂采集单元、所述风偏采集单元、所述金具温度采集单元和所述云台双目红外监拍装置均与所述输电边缘智能终端进行通讯连接；
10.所述弧垂采集单元用于采集导线水平参数，并用于基于所述导线水平角度参数确定第一结果数据，还用于以第一设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述第一结果数据；所述导线水平参数包括导线水平倾斜角度；所述第一结果数据包括导线弧垂数值和导
线对地距离；
11.所述风偏采集单元用于采集导线倾斜参数，并用于基于所述导线倾斜参数确定第二结果数据，还用于以第一设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述第二结果数据；所述导线倾斜参数包括导线倾斜角度；所述第二结果数据包括风偏角、倾斜角和电气间隙距离；
12.金具温度采集单元用于采集金具温度数值，并用于以第二设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述金具温度数值；
13.所述输电边缘智能终端用于基于所述第一结果数据和所述第二结果数据确定加权值，用于当所述加权值大于阈值a时生成第一拍摄指令，用于当所述金具温度数值大于阈值b时生成第二拍摄指令，用于当所述加权值小于等于阈值a时，生成第三拍摄指令，用于当所述金具温度数值小于等于所述阈值b时，生成第四拍摄指令；
14.当所述云台双目红外监拍装置执行所述第一拍摄指令时，拍摄得到第一图像集，并将所述第一图像集发送给所述输电边缘智能终端；所述第一图像集包括：弧垂采集单元安装位置处的图像、风偏采集单元安装位置处的图像以及金具温度采集单元安装位置处的图像；
15.当所述云台双目红外监拍装置执行所述第二拍摄指令时，拍摄得到第二图像集，并以所述第一设定频率将所述第二图像集发送给所述输电边缘智能终端；所述第二图像集包括金具温度采集单元安装位置处的红外图像；
16.当所述云台双目红外监拍装置执行所述第三拍摄指令时，拍摄得到第一图像集，并以所述第一设定周期将所述第一图像集发送给所述输电边缘智能终端；
17.当所述云台双目红外监拍装置执行所述第四拍摄指令时，拍摄得到第二图像集，并以所述第二设定周期将所述第二图像集发送给所述输电边缘智能终端；
18.所述输电边缘智能终端用于基于第一图像集和所述第二图像集生成监测信号；所述监测信号包括故障报警信号。
19.可选地，所述弧垂采集单元安装在导线悬垂线夹的出口处；所述风偏采集单元安装在于绝缘子串距设定距离的导线上；所述金具温度采集单元安装在导线接续金具处；所述云台双目红外监拍装置和所述输电边缘智能终端均安装在铁塔上。
20.可选地，还包括：胶体电池和太阳能组件；
21.所述太阳能组件与所述胶体电池连接；所述胶体电池用于分别为所述云台双目红外监拍装置和所述输电边缘智能终端提供电能。
22.可选地，还包括物管平台和输电全景平台；
23.所述物管平台与所述输电边缘智能终端进行通讯连接；所述输电全景平台与所述物管平台进行通讯连接；
24.所述物管平台用于接收和显示所述输电边缘智能终端传输的数据；所述输电全景平台用于接收和显示所述物管平台发送的数据。
25.可选地，所述物管平台与所述输电边缘智能终端进行4g通讯。
26.可选地，所述弧垂采集单元和所述风偏采集单元均通过433mhz通讯模块与所述输电边缘智能终端进行通讯。
27.可选地，所述金具温度采集单元通过2.4glora通讯模块与所述输电边缘智能终端
进行通讯。
28.可选地，所述云台双目红外监拍装置均与所述输电边缘智能终端进行4g通讯。
29.可选地，所述第一设定频率为10分钟；所述第二设定频率为30分钟；所述第一设定周期为60分钟；所述第二设定周期为120分钟。
30.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
31.本发明提供的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，通过采用弧垂采集单元、风偏采集单元、金具温度采集单元、云台双目红外监拍装置和输电边缘智能终端的联动协同控制，可以有效的运用数据类资源，在提高效能的同时，增加工程实践的可行性与可靠性。并且，本发明通过采用阈值信号作为云台双目红外监拍装置的视频图像监拍启动信号，可以有效的降低视频图像监拍装置的常规运行时间，从而降低其监测低成本和使用功耗，避免其因为电量不足而引发异常情况。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
33.图1为本发明提供的架空输电线路金具健康状态联动监测系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的架空输电线路金具健康状态联动监测系统中各部件的安装位置示意图；
35.图3为本发明实施例提供的第一协同工作方式示意图；
36.图4为本发明实施例提供的第二协同工作方式示意图。
37.符号说明：
38.1-云台双目红外监拍装置，2-弧垂采集单元，3-风偏采集单元，4-金具温度采集单元，5-绝缘子串，6-铁塔，7-输电边缘智能终端。
具体实施方式
39.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明的目的是提供一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统，具有监测低成本、效能高、实践性强等优点。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
42.如图1和图2所示，本发明提供的架空输电线路金具健康状态联动监测系统包括：弧垂采集单元2、风偏采集单元3、金具温度采集单元4、云台双目红外监拍装置1、高能胶体电池、太阳能板组件和输电边缘智能终端7。
43.如图2所示，弧垂采集单元2安装在导线悬垂线夹出口处，采用433mhz通讯模块与
输电边缘智能终端7实现双向通讯。风偏采集单元3安装在靠近绝缘子串5的导线上，采用433mhz通讯模块与输电边缘智能终端7实现双向通讯。金具温度采集单元4安装在导线接续金具处，采用2.4glora通讯模块与输电边缘智能终端7实现双向通讯。高能胶体电池、太阳能板、输电边缘智能终端7和云台双目红外监拍装置1安装在铁塔6塔材上。高能胶体电池和太阳能板给输电边缘智能终端7和云台双目红外监拍装置1供给12v电源。输电边缘智能终端7以4g的方式和云台双目红外监拍装置1实现双向通讯。
44.其中，弧垂采集单元2主要负责采集导线水平倾斜角度等特征参数，计算得到导线弧垂和导线对地距离等数值，并将计算得到的数值发送至输电边缘智能终端7。风偏采集单元3负责采集导线倾斜角度等特征参数，计算得到风偏角、倾斜角和电气间隙距离等数值，并将计算得到发送至输电边缘智能终端7。金具温度采集单元4负责采集接续金具处的金具温度数值，并将金具温度数值发送至输电边缘智能终端7。云台双目红外监拍装置1负责拍摄弧垂采集单元2安装处、风偏采集单元3安装处和金具温度采集单元4安装处的常规图片和红外图片，并将其发送至输电边缘智能终端7。输电边缘智能终端7以4g的方式与各地的物联网管理平台和输电全景平台进行数据通讯。
45.基于本发明提供的架空输电线路金具健康状态联动监测系统的结构，该系统各结构间的协同工作方式可以为：
46.如图3所示，弧垂采集单元2和风偏采集单元3以10分钟的频率向输电边缘智能终端7发送结果数据，金具温度采集单元4以30分钟的频率向输电边缘智能终端7发送结果数据，输电边缘智能终端7嵌入数据加权算法，当加权值大于系统预设阈值a后，输电边缘智能终端7启动云台双目红外监拍装置1的常规摄像头，分别拍下弧垂采集单元2处、风偏采集单元3处和金具温度采集单元4处的高清图像回传至输电边缘智能终端7进行后续操作。当金具温度采集单元4数据大于系统预设阈值b后，输电边缘智能终端7直接启动云台双目红外监拍装置1的红外摄像头，以10min的频率回传金具温度采集单元4处的红外图像。图3中，m为弧垂采集单元2特征量的量化值，n为风偏采集单元3特征值的量化值，p为金具温度采集单元4特征值的量化值。
47.如图4所示，在采集的数据均不超过系统预设的阈值a和阈值b的情况下，云台双目红外监拍装置1的常规摄像头以60分钟为一周期回传各采集单元(即弧垂采集单元2、风偏采集单元3和金具温度采集单元4)安装位置处的监拍图像，红外摄像头以120分钟为一周期回传金具温度采集单元4处的红外图像，且两种图像均不在边缘智能终端进行图像识别与分析，直接回传至物管平台和输电全景平台中。当采集的数据均超过系统预设的阈值a和阈值b后，常规摄像头的监拍图像回传至边缘智能终端进行图像识别，如果发生金具错位、断裂、严重磨损等现象，由边缘智能终端发出报警数据，如果未由图像识别得出结论，由智能终端发送至物管平台和输电全景平台，呼叫检修人员进行人工筛查。当金具温度采集单元4数据超过阈值b，红外摄像头的监拍数据回传至边缘智能终端进行智能分析，如果红外数据显示温度过高，则由边缘智能终端发出报警数据。
48.本发明上述提供的频率值和周期值不作为本发明的具体限定，用户可以根据输电线路的实际应用需求进行设置。
49.基于上述描述，相对于现有技术本发明提供的系统还具有以下优点：
50.1)本发明引入多类型监测单元、图像识别算法，可以对关键位置处的电力金具健
康状态进行有效监测，并且可以降低由不可抗力因素引起的误报警概率，提高在线监测效率与准确度。
51.2)将弧垂采集单元、风偏采集单元和金具温度采集单元引入到此联动协同控制中，可以有效的运用数据类资源，增加了工程实践的可行性与可靠性。
52.3)以多个报警超阈值信号作为视频图像监拍启动信号，可以有效的降低视频图像监拍装置的常规运行时间，从而降低其使用功耗，避免其因为电量不足而引发异常情况。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
54.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，包括：弧垂采集单元、风偏采集单元、金具温度采集单元、云台双目红外监拍装置和输电边缘智能终端；所述弧垂采集单元、所述风偏采集单元、所述金具温度采集单元和所述云台双目红外监拍装置均与所述输电边缘智能终端进行通讯连接；所述弧垂采集单元用于采集导线水平参数，并用于基于所述导线水平角度参数确定第一结果数据，还用于以第一设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述第一结果数据；所述导线水平参数包括导线水平倾斜角度；所述第一结果数据包括导线弧垂数值和导线对地距离；所述风偏采集单元用于采集导线倾斜参数，并用于基于所述导线倾斜参数确定第二结果数据，还用于以第一设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述第二结果数据；所述导线倾斜参数包括导线倾斜角度；所述第二结果数据包括风偏角、倾斜角和电气间隙距离；金具温度采集单元用于采集金具温度数值，并用于以第二设定频率向所述输电边缘智能终端发送所述金具温度数值；所述输电边缘智能终端用于基于所述第一结果数据和所述第二结果数据确定加权值，用于当所述加权值大于阈值a时生成第一拍摄指令，用于当所述金具温度数值大于阈值b时生成第二拍摄指令，用于当所述加权值小于等于阈值a时，生成第三拍摄指令，用于当所述金具温度数值小于等于所述阈值b时，生成第四拍摄指令；当所述云台双目红外监拍装置执行所述第一拍摄指令时，拍摄得到第一图像集，并将所述第一图像集发送给所述输电边缘智能终端；所述第一图像集包括：弧垂采集单元安装位置处的图像、风偏采集单元安装位置处的图像以及金具温度采集单元安装位置处的图像；当所述云台双目红外监拍装置执行所述第二拍摄指令时，拍摄得到第二图像集，并以所述第一设定频率将所述第二图像集发送给所述输电边缘智能终端；所述第二图像集包括金具温度采集单元安装位置处的红外图像；当所述云台双目红外监拍装置执行所述第三拍摄指令时，拍摄得到第一图像集，并以所述第一设定周期将所述第一图像集发送给所述输电边缘智能终端；当所述云台双目红外监拍装置执行所述第四拍摄指令时，拍摄得到第二图像集，并以所述第二设定周期将所述第二图像集发送给所述输电边缘智能终端；所述输电边缘智能终端用于基于第一图像集和所述第二图像集生成监测信号；所述监测信号包括故障报警信号。2.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述弧垂采集单元安装在导线悬垂线夹的出口处；所述风偏采集单元安装在于绝缘子串距设定距离的导线上；所述金具温度采集单元安装在导线接续金具处；所述云台双目红外监拍装置和所述输电边缘智能终端均安装在铁塔上。3.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，还包括：胶体电池和太阳能组件；所述太阳能组件与所述胶体电池连接；所述胶体电池用于分别为所述云台双目红外监拍装置和所述输电边缘智能终端提供电能。4.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，还包
括物管平台和输电全景平台；所述物管平台与所述输电边缘智能终端进行通讯连接；所述输电全景平台与所述物管平台进行通讯连接；所述物管平台用于接收和显示所述输电边缘智能终端传输的数据；所述输电全景平台用于接收和显示所述物管平台发送的数据。5.根据权利要求4所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述物管平台与所述输电边缘智能终端进行4g通讯。6.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述弧垂采集单元和所述风偏采集单元均通过433mhz通讯模块与所述输电边缘智能终端进行通讯。7.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述金具温度采集单元通过2.4g lora通讯模块与所述输电边缘智能终端进行通讯。8.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述云台双目红外监拍装置均与所述输电边缘智能终端进行4g通讯。9.根据权利要求1所述的架空输电线路金具健康状态联动监测系统，其特征在于，所述第一设定频率为10分钟；所述第二设定频率为30分钟；所述第一设定周期为60分钟；所述第二设定周期为120分钟。

技术总结
本发明公开一种架空输电线路金具健康状态联动监测系统，涉及输电线路安全监测技术领域。本发明通过采用弧垂采集单元、风偏采集单元、金具温度采集单元、云台双目红外监拍装置和输电边缘智能终端的联动协同控制，可以有效的运用数据类资源，在提高效能的同时，增加工程实践的可行性与可靠性。并且，本发明通过采用阈值信号作为云台双目红外监拍装置的视频图像监拍启动信号，可以有效的降低视频图像监拍装置的常规运行时间，从而降低其监测低成本和使用功耗，避免其因为电量不足而引发异常情况。况。况。


技术研发人员：吕中宾 田宇晟 刘泽辉 谢凯 叶中飞 卢明 赵爽 马俊朋 郑鹏超 倪康婷 伍川 刘光辉 马伦 陶亚光 炊晓毅 蔡光柱 王威 郭哲 尹磊 于洪亮 杨振 曹向勇 赵建豪
受保护的技术使用者：北京国网富达科技发展有限责任公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/28