[实用新型]一种架空线路覆冰在线监测装置

说明书

(一)技术领域：

本实用新型提供一种架空线路覆冰在线监测装置，特别是涉及一种基于机器视觉技术的架空线路覆冰在线监测装置，该装置能够实时监测架空线路覆冰的厚度和密度，并对覆冰类型进行判断，从而实现对架空线路覆冰灾害的监测与预警。其中涉及机器视觉、数据采集、嵌入式图像处理和基于通用无线分组业务(GPRS)的无线通讯技术，GPRS无线通讯在装置硬件结构中对应GPRS无线通讯单元，在装置软件结构中对应GPRS无线通讯线程。该装置属于图像处理与监测类装置。

(二)背景技术：

我国幅员辽阔、地形多样，是覆冰灾害严重的国家之一。2008年初，我国南方地区的严重覆冰灾害造成了长时间大面积停电以及线路断线、杆塔倒塌等严重事故。由于覆冰灾害形成时天气条件恶劣，电力抢修工作进展缓慢，经济损失巨大。这次灾害反映出我国目前尚缺乏覆冰灾害监测与预警的有效手段，缺少有效的架空线路覆冰在线监测装置。

输电线路覆冰因气象条件不同而种类很多，其中主要有雨凇、混合凇、软雾凇和积雪等。覆冰厚度、类型和密度，是描述一次覆冰现象的重要参数。这些参数直观反映了覆冰害的性质和严重程度，一方面可以作为覆冰历史资料为线路设计或改造提供重要参考，另一方面也可以作为灾害预警和除冰研究的重要依据。覆冰参数受许多外界因素的影响。气象条件、海拔高度、线路走向、电压等级以及地形地貌等因素都会对覆冰造成影响，这也使得覆冰参数的观测极为困难。

目前，架空线路覆冰监测主要有以下三种方法。第一种方法是建立覆冰观测站。这种方法需要工作人员采集覆冰样品来实现对线路覆冰厚度、密度等参数的测量。人工测量方式虽然比较准确，但是自动化程度低、测量不便，因此不适合大规模使用。第二种方式是对线路的倾角、弧垂和气象信息等参数进行测量，根据公式推算出覆冰厚度。这种方法自动化程度高，但是由于架空线路覆冰机理复杂，影响因素众多，目前还没有准确描述覆冰厚度与倾角、弧垂、气象信息等参数之间关系的模型。近年来，随着数字技术和视频技术的发展，机器视觉技术逐渐应用到架空线路覆冰的监测上来。该方法通过摄像头采集覆冰图像并利用无线通讯将图像信息发送到监控中心的计算机上，监控中心的工作人员通过图像了解线路覆冰情况，并对灾害程度做出判断。这种方法简便直观，但只采集了覆冰图像，并没有对图像进行进一步分析，也没有提供覆冰厚度、密度等重要参数，覆冰灾害程度也需要工作人员通过图像做出判断，缺乏科学性。

针对以上问题，在第三种方法的基础上，提出一种基于机器视觉技术的架空线路覆冰在线监测装置。该装置可以实时采集覆冰线路图像和气象信息，一方面通过图像处理方法直接计算覆冰厚度并判断覆冰类型，另一方面利用已经计算出的覆冰厚度和温度、风速等气象信息推算覆冰密度，从而实现对覆冰灾害的全面监测。

(三)发明内容：

1、目的：本实用新型的目的是提供一种架空线路覆冰在线监测装置。该装置采用嵌入式设计，将图像采集、图像处理和GPRS无线通讯功能集成于一体，实现对架空线路覆冰厚度、密度的在线监测以及对覆冰类型的识别，并通过GPRS无线通讯方式将监测结果及覆冰图像发送到监控中心服务器。

2、技术方案：本实用新型一种架空线路覆冰在线监测装置，由硬件和软件两大部分构成：硬件部分结构示意图如图1所示。该硬件包括下位机硬件和上位机硬件两部分。上位机硬件和下位机硬件通过GPRS无线网络实现无线通讯。相应的，软件也分为下位机软件和上位机软件两部分。下位机硬件负责图像及数据的采集，并通过GPRS无线通讯方式将监测结果发送到上位机硬件；下位机软件负责驱动下位机硬件完成图像及气象数据采集，并根据采集到的图像直接计算覆冰厚度、判断覆冰类型。根据覆冰厚度和气象信息，下位机软件还可以进一步计算覆冰密度。最后下位机软件对覆冰图像进行压缩并驱动GPRS无线通讯单元将压缩后的图像和监测结果一起发送到上位机硬件。上位机硬件负责完成与下位机硬件的GPRS无线通讯并存储下位机硬件发送的监测信息；上位机软件负责驱动上位机硬件完成GPRS无线通讯，并实现人机交互界面和监测信息的管理。

(1)硬件结构：

该架空线路覆冰在线监测装置，其硬件结构包括下位机硬件和上位机硬件两大部分。