技术领域
[0001] 本发明涉及输电线路智能运检领域，具体是涉及一种输电线树障阻碍隐患识别预测警报系统。
相关背景技术
[0002] 安全稳定的供电是居民正常生活和工业安全生产的基本需求，随着经济的发展，乡镇、城市的用电量也越来越高，高压输电网络的密度也不断增加，出现安全隐患的次数也相应增加。不断生长的树木在靠近输电线路时会造成输电线路闪络、跳闸事故，这也严重影响着输电线路安全运行，一方面造成巨大的经济损失，另一方面，还给居民的人身安全造成严重威胁。如何及时发现、处理和预防树障隐患并且保障电力输送安全成为输电运维人员关注的重要问题。因此，对可能危害输电安全的隐患目标进行识别和预警是非常必要的。
[0003] 现有的计算树木到输电线的最短路径的算法较为复杂，无效部分较多，占用算力，导致计算速度慢，此外，现有的隐患识别欠缺对树木生长趋势的预测，无法根据现有的生长状态，预测短时间内树木是否会对输电线造成影响。
具体实施方式
[0057] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0058] 参照图1所示，一种输电线树障阻碍隐患识别预测警报系统，包括：
[0059] 图像获取模块，所述图像获取模块进行输电线树障图像信息获取，图像获取模块间隔预设时间获取至少一个输电线树障图像信息，通过传感器，将输电线树障图像信息转化为电信息；
[0060] 图像预处理模块，所述图像预处理模块获取电信息，进行图像的预处理，预处理包括信号增强、信号去噪、信号恢复和图像归一化处理；
[0061] 轮廓识别模块，所述轮廓识别模块识别输电线树障图像信息中的树木轮廓；
[0062] 输电线识别模块，所述输电线识别模块识别输电线树障图像信息中的输电线范围轮廓；
[0063] 距离判断模块，所述距离判断模块计算树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离，若树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离小于第一预设值，则判断树木轮廓为树障，若树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离不小于第一预设值，则不作任何处理；
[0064] 生长方向预测模块，所述生长方向预测模块获取间隔预设时间的连续的树木轮廓，判断树木轮廓的生长方向；
[0065] 距离预测模块，所述距离预测模块根据树木轮廓的生长方向，预测树木轮廓与输电线范围轮廓的最短距离，若树木轮廓到输电线范围轮廓的预测最短距离小于第一预设值，则判断树木轮廓为树障，若树木轮廓到输电线范围轮廓的预测最短距离不小于第一预设值，则不作任何处理；
[0066] 预警模块，所述预警模块获取被判断为树障的树木轮廓的坐标，发出预警，并根据坐标生成被判断为树障的树木轮廓的位置导航路径。
[0067] 上述输电线树障阻碍隐患识别预测警报系统的工作过程如下：
[0068] 步骤一：图像获取模块进行输电线树障图像信息获取，图像获取模块间隔预设时间获取至少一个输电线树障图像信息，通过传感器，将输电线树障图像信息转化为电信息；
[0069] 步骤二：图像预处理模块获取电信息，进行图像的预处理；
[0070] 步骤三：轮廓识别模块识别输电线树障图像信息中的树木轮廓，对轮廓点集中的轮廓点进行拟合，得到树木轮廓拟合函数；
[0071] 步骤四：输电线识别模块识别输电线树障图像信息中的输电线范围轮廓，对边缘点集中的边缘点进行拟合，得到输电线范围轮廓拟合函数；
[0072] 步骤五：距离判断模块计算树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离，预警模块获取被判断为树障的树木轮廓的坐标，发出预警，并根据坐标生成被判断为树障的树木轮廓的位置导航路径；
[0073] 步骤六：生长方向预测模块获取间隔预设时间的连续的树木轮廓，判断树木轮廓的生长方向，距离预测模块根据树木轮廓的生长方向，预测树木轮廓与输电线范围轮廓的最短距离，预警模块获取被判断为树障的树木轮廓的坐标，发出预警，并根据坐标生成被判断为树障的树木轮廓的位置导航路径。
[0074] 参照图2所示，轮廓识别模块识别输电线树障图像信息中的树木轮廓包括以下步骤：
[0075] 获取预处理后的输电线树障图像信息，对输电线树障图像信息进行RGB建模，对于输电线树障图像信息中的每个像素点均得到其对应的RGB像素值(a，b，c)；
[0076] 识别树木大致范围，在树木大致范围内取标识点，以标识点作至少一个第一射线，相邻所述第一射线夹角均为预设角度；
[0077] 沿第一射线使用梯度公式，以标识点作为起始，计算第一射线上相邻所述像素点的梯度，若梯度不超过第二预设值，则不作任何处理，若梯度大于第二预设值，则将对应的像素点作为轮廓点；
[0078] 对于每个第一射线均获得对应的轮廓点，汇总得到轮廓点集，对轮廓点集中的轮廓点进行拟合，得到树木轮廓拟合函数；
[0079] 梯度公式具体如下；
[0080]
[0081] 其中，A为梯度，r为相邻所述像素点的距离，(a，b，c)和(d，e，f)分别为相邻所述像素点的RGB像素值；
[0082] 轮廓识别模块使用多个第一射线以标识点作为起始，与树木轮廓相交，树木轮廓的边缘像素值会有明显变化，因此，可以根据梯度区分得出第一射线与树木轮廓的交点，即轮廓点，当相邻所述第一射线夹角充分小，比如小于1度，则得到的轮廓点数量多，拟合得出的树木轮廓拟合函数与树木轮廓差距小，为误差允许范围内。
[0083] 参照图3所示，输电线识别模块识别输电线树障图像信息中的输电线范围轮廓包括以下步骤：
[0084] 获取预处理后的输电线树障图像信息，对输电线树障图像信息进行RGB建模，对于输电线树障图像信息中的每个像素点均得到其对应的RGB像素值(a，b，c)；
[0085] 识别输电线大致范围，在输电线大致范围内取基准点，以基准点作至少一个第二射线，相邻所述第二射线夹角均为预设角度；
[0086] 沿第二射线使用梯度公式，以基准点作为起始，计算第二射线上相邻所述像素点的梯度，若梯度不超过第二预设值，则不作任何处理，若梯度大于第二预设值，则将对应的像素点作为边缘点；
[0087] 对于每个第二射线均获得对应的边缘点，汇总得到边缘点集，对边缘点集中的边缘点进行拟合，得到输电线范围轮廓拟合函数；
[0088] 输电线识别模块使用多个第二射线以基准点作为起始，与输电线范围轮廓相交，输电线范围轮廓的边缘像素值会有明显变化，因此，可以根据梯度区分得出第二射线与输电线范围轮廓的交点，即边缘点，当相邻所述第二射线夹角充分小，比如小于1度，则得到的边缘点数量多，拟合得出的输电线范围轮廓拟合函数与输电线范围轮廓差距小，为误差允许范围内。
[0089] 参照图4所示，距离判断模块计算树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离包括以下步骤：
[0090] 判断树木轮廓与输电线范围轮廓是否有重合部分，若有，则最短距离为零；
[0091] 若否，则使用重心计算公式，根据树木轮廓拟合函数计算得出树木轮廓的第一重心，根据输电线范围轮廓拟合函数计算得出输电线范围轮廓的第二重心；
[0092] 作垂直于第一重心和第二重心连线的第一平行线，第一平行线介于树木轮廓和输电线范围轮廓之间；
[0093] 等间距在第一平行线两侧作至少一个平行线，取首次与树木轮廓相交的第二平行线，取首次与输电线范围轮廓相交的第三平行线；
[0094] 计算第二平行线和第三平行线的间距作为树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离；
[0095] 重心计算公式具体如下：
[0096]
[0097] 其中，X为第一重心或第二重心的横坐标，Y为第一重心或第二重心的纵坐标，积分区域为树木轮廓或输电线范围轮廓所围区域，V为积分区域的面积；
[0098] 使用通常的计算方法计算最短距离，需要取树木轮廓上一点，计算该点到输电线范围轮廓上的最短距离，使得该点遍历树木轮廓得到树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离，计算中将树木轮廓与输电线范围轮廓的外侧端的点也包含进入计算中，但实际上该部分点不会产生最短距离，因此，算力被浪费；
[0099] 而本方法中，取首次与树木轮廓相交的第二平行线，取首次与输电线范围轮廓相交的第三平行线，设置相邻平行线的间距小于1厘米，则可以近似将树木轮廓看作与第二平行线相切，将输电线范围轮廓看作与第三平行线相切，切点分别为第一切点和第二切点，因此第二平行线与第三平行线之间没有树木轮廓和输电线范围轮廓，由此，树木轮廓和输电线范围轮廓的最小间距一定大于第二平行线与第三平行线的间距，并且由于相切的关系，树木轮廓和输电线范围轮廓的最小间距与第二平行线和第三平行线的间距存在关联性，即不会相差太远，因此，用第二平行线和第三平行线的间距作为最短距离，当树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离小于第一预设值，则真实的最小距离也临近第一预设值，可以判断树木轮廓为树障，若树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离不小于第一预设值，则真实的最小距离必定大于第一预设值，没有危险，因因此不作处理。
[0100] 参照图5所示，生长方向预测模块获取间隔预设时间的连续的树木轮廓，判断树木轮廓的生长方向包括以下步骤：
[0101] 获取至少一个间隔预设时间的连续的树木轮廓，选取至少一个树木轮廓重合部分的点作为起始点；
[0102] 以起始点作至少一个第三射线，得到第三射线集，相邻所述第三射线夹角均为预设角度；
[0103] 任取一个第三射线，获得第三射线与至少一个树木轮廓的交点，按树木轮廓的时间顺序排列交点顺序，计算相邻所述交点的距离，计算相邻所述交点的距离的平均值；
[0104] 计算得到指定时间为预设时间的预设倍数，交点的距离的平均值乘以预设倍数得到预测的距离，预测指定时间后，树木轮廓与第三射线的交点的位置；
[0105] 第三射线遍历第三射线集，则得到树木轮廓与所有第三射线的交点的位置，根据交点位置，拟合得出指定时间后，树木轮廓的预测拟合函数。
[0106] 参照图6所示，距离预测模块根据树木轮廓的生长方向，预测树木轮廓与输电线范围轮廓的最短距离包括以下步骤：
[0107] 判断指定时间后的树木轮廓与输电线范围轮廓是否有重合部分，若有，则最短距离为零；
[0108] 若否，则使用重心计算公式，根据指定时间后的树木轮廓的预测拟合函数计算得出树木轮廓的第三重心，根据输电线范围轮廓拟合函数计算得出输电线范围轮廓的第二重心；
[0109] 作垂直于第三重心和第二重心连线的第四平行线，第四平行线介于指定时间后的树木轮廓和输电线范围轮廓之间；
[0110] 等间距在第四平行线两侧作至少一个平行线，取首次与指定时间后的树木轮廓相交的第五平行线，取首次与输电线范围轮廓相交的第六平行线；
[0111] 计算第五平行线和第六平行线的间距作为指定时间后的树木轮廓到输电线范围轮廓的最短距离；
[0112] 距离预测模块预测指定时间后的树木轮廓与输电线范围轮廓的最短距离，以便判断指定时间后，树木轮廓是否会对输电线造成影响，从而可以提前作出预警。
[0113] 再进一步的，本方案还提出一种存储介质，其上存储有计算机可读程序，计算机可读程序被调用时运行上述的输电线树障阻碍隐患识别预测警报系统。
[0114] 可以理解的是，存储介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；光介质例如，DVD；或者半导体介质例如固态硬盘SolidStateDisk，SSD等。
[0115] 综上所述，本发明的优点在于：通过设置轮廓识别模块、输电线识别模块、距离判断模块、生长方向预测模块和距离预测模块，改进最短距离的计算方法，减少无效计算部分，使用线性相关的值进行替代，节约算力，提升计算速度，能有效增强本系统运行的效率，其次，还对树木的生长趋势进行预测，对指定时间后的树木轮廓进行预测，判断其是否会对输电线造成影响，进而提前作出预警，避免产生安全事故。
[0116] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
