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CN114639214A - 用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法 - Google Patents

用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法 Download PDF

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CN114639214A
CN114639214A CN202210562258.5A CN202210562258A CN114639214A CN 114639214 A CN114639214 A CN 114639214A CN 202210562258 A CN202210562258 A CN 202210562258A CN 114639214 A CN114639214 A CN 114639214A
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刘建文
贾宏生
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戴国军
方聪
刘飞
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Abstract

本发明涉及电力施工技术领域，涉及一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法。该系统具有：边界搭建装置，其用于在施工区域外围构建用于在施工区域与带电体间形成安全边界的安全边界线，安全边界线均与所对应的相邻2个带电体的连线间具有设定安全距离；边界监控装置，其具有图像采集单元且用于设置于对应安全边界线的端点处，图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像；以及识别报警模块，其用于对相应边界监控装置所采集的监控图像进行处理，并在检测到施工区域内存在越过对应安全边界线的检测目标时进行报警。该方法基于上述系统实现。本发明能够较佳地实现越界检测和报警。

Description

用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法
技术领域
本发明涉及电力施工技术领域，具体地说，涉及一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法。
背景技术
在如变电站（所）改扩建工程等电力施工中，其施工过程须在多种电力设备运行的条件下进行；故在该类施工中，安全管理的重点是加强对施工现场临近带电体的监督管理。
在该类改扩建工程中，要求操作区域与带电体需达到足够的安全距离。但在实际施工中，普遍存在安全边界难以确定的问题；主要原因在于，目前实际施工中，安全距离的确定均是通过人工采用如皮尺等工具点对点的测量获取，但安全边界线为一条线，该种测定方法，难以保证直线上的每个点均能够与带电体保持足够的安全距离。
此外，目前的施工过程中，在确定安全边界线后，通常是通过设置围栏实现对安全边界的标识，该种方式难以实现对越界操作的主动检测及警报，尤其是在高空作业中，更是难以判定当前操作是否越界。
发明内容
本发明提供了一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其能够克服现有电力施工过程中难以对越界操作进行主动检测及警报的缺陷。
根据本发明的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其具有：
边界搭建装置，其用于在施工区域外围构建至少一条安全边界线，所述至少一条安全边界线用于在施工区域与带电体间形成安全边界，任一安全边界线均与所对应的相邻2个带电体的连线间具有设定安全距离；
边界监控装置，其具有图像采集单元且用于设置于对应安全边界线的端点处，图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像；以及
识别报警模块，其用于对相应边界监控装置所采集的监控图像进行处理，并在检测到施工区域内存在越过对应安全边界线的检测目标时进行报警。
通过上述，能够实现施工区域处的安全边界线的构建，在安全边界线构建完成后，能够通过边界监控装置在安全边界处进行连续的监控图像采集，之后基于识别报警模块能够较佳地对当前时刻下是否存在移动的检测目标越过安全边界进行判定及报警。故而能够较佳地实现对施工区域的安全距离的主动监测和报警提示。
作为优选，边界搭建装置包括支架，支架处设置安全边界搭建系统；安全边界搭建系统具有，
图像采集机构，其能够在水平面上进行转动并用于持续采集环境图像；
识别单元，其用于对图像采集机构所采集的环境图像中的带电体进行识别；
测距机构，其具有测量基准点且测距方向与图像采集机构的光轴方向始终平行，其用于在识别单元识别到带电体时采集带电体与测量基准点间的间距；
第一直线光源和第二直线光源，第一直线光源用于产生第一光射线，第二直线光源于产生第二光射线，第一直线光源和第二直线光源能够在竖直面上进行同步旋转，第一光射线与测距机构的测距方向在同一竖直面上，第一光射线和第二光射线间形成夹角，第一光射线和第二光射线所成的平面与第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线平行；
计算单元，其用于依据在所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，对第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度进行计算；以及
控制单元，其用于实现对图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源以及计算单元的运行进行控制。
通过上述系统使得，能够基于图像采集机构和识别单元识别出相邻近的两个带电体，并能够获取所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，通过计算单元能够较佳地计算出第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度，之后通过控制第一直线光源和第二直线光源运行，即可较佳地在地面处形成两处光斑，该两处光斑的连线即可较佳地作为安全边界线，故而能够较佳地实现安全边界的搭建。
作为优选，边界监控装置具有装置本体，图像采集单元设于装置本体内。故而能够较佳地设置于施工现场处。
作为优选，识别报警模块具有，
图像预处理单元，其用于对监控图像进行预处理；
移动目标检测单元，其用于基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；
判定单元，其用于对当前时刻的监控图像中，检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；以及
报警单元，其用于接收报警信号并进行报警动作。
通过上述，能够较佳地实现对监控图像的处理以及越界判定，故而能够较佳地实现施工过程中的主动越界检测和报警。
此外，本发明还提供了一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其任一上述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统实现，具体包括如下步骤：
步骤SA、基于边界搭建装置划定安全边界线；
步骤SB、基于边界监控装置搭建安全边界；
步骤SC、基于识别报警模块进行越界检测及报警。
通过上述步骤，能够较佳地实现安全边界线的安全边界的搭建，并能够通过识别报警模块实时主动地对是否存在越界行为进行检测和报警。
作为优选，边界搭建装置具有安全边界搭建系统，安全边界搭建系统包括图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源、计算单元和控制单元；在进行步骤SA时，首先将边界搭建装置设置于施工区域，之后依如下步骤进行，
步骤S1、控制图像采集机构旋转并持续采集环境图像；
步骤S2、通过识别单元对环境图像中出现的带电体进行识别，识别单元所识别的第一个和第二个带电体分别记为第一带电体和第二带电体；
步骤S3、在识别到第一带电体和第二带电体时，采集当前的旋转角度并分别记为第一偏转角度
Figure 522762DEST_PATH_IMAGE001
和第二偏转角度
Figure 79383DEST_PATH_IMAGE002
，并通过测距机构获取对应的第一间距
Figure 859121DEST_PATH_IMAGE003
和第二间距
Figure 254330DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤S4、控制图像采集机构旋转至
Figure 239341DEST_PATH_IMAGE005
角度处，
Figure 61804DEST_PATH_IMAGE006
步骤S5、控制第一直线光源和第二直线光源旋转至
Figure 532099DEST_PATH_IMAGE007
角度处，
Figure 730999DEST_PATH_IMAGE008
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 337561DEST_PATH_IMAGE010
为设定安全间距，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
为第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与地面的间距；
步骤S6、控制第一直线光源和第二直线光源工作，以第一直线光源和第二直线光源在地面的投影光斑的连线作为安全边界线；
重复步骤S1-S6，完成每条安全边界线的划定。
通过上述步骤S1-S6，能够较佳地自动计算出检测点（即整个系统所在的位置）与相邻两个带电体连线间的垂直距离，故无需人工测量，且能够较佳地保证测量的精度；基于该垂直距离，能够较佳地引入安全距离并通过第一直线光源和第二直线光源在地面形成两个光斑，该两个光斑的连线即可较佳地作为安全边界线，故而能够较佳地实现安全边界的建立。
作为优选，边界监控装置具有图像采集单元，步骤SB中，设置图像采集单元于对应安全边界线的端点处，并设置图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像。故而能够较佳地实现越界监控。
作为优选，边界监控装置具有用于设置图像采集单元的装置本体，装置本体处设置基准标记线，基准标记线所在的竖直面与图像采集单元的光轴所在的竖直面保持平行；步骤SB中，设置基准标记线与对应的安全边界线在同一竖直面处。故而能够设置电子围栏区域为固定参数，且该固定参数与基准标记线对齐，通过将基准标记线与对应的安全边界线对齐，即可较佳地实现电子围栏区域与对应的安全边界线的对齐。
作为优选，识别报警模块具有图像预处理单元、移动目标检测单元、判定单元和报警单元，步骤SC中，通过图像预处理单元，对监控图像进行预处理；通过移动目标检测单元，基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；通过判定单元，对当前时刻的监控图像中检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；通过报警单元，接收报警信号并进行报警动作。故而能够较佳地实现越界检测和报警。
作为优选，判定单元在进行动作时，设定监控图像中与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域与基准标记线对应监控图像中的位置相关联。故而能够较佳地实现相关检测基准的对齐。
附图说明
图1为实施例1中的安全距离智能预警系统及方法的示意图；
图2为实施例1中的边界监控装置的结构示意图；
图3为实施例1中的边界监控装置的部署示意图；
图4为实施例2中的安全边界搭建系统的框图示意图；
图5为实施例2中的安全边界搭建方法的流程示意图；
图6为实施例2中的计算单元的计算原理示意图之一；
图7为实施例2中的计算单元的计算原理示意图之一；
图8为实施例2中的计算单元的计算原理示意图之一；
图9为实施例3中的全边界搭建装置的结构示意图；
图10为实施例3中的安装架与支撑架配合示意图；
图11为实施例3中的支撑架的结构示意图；
图12为实施例3中的安装架的结构示意图；
图13为实施例3中的光源安装架的结构示意图；
图14为实施例4中的识别报警模块的示意图；
图15为实施例4中的检测目标的判定示意图；
图16为实施例4中的未发生越界行为的示意图；
图17为实施例4中的发生越界行为的示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
结合图1所示，本实施例提供了一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其具有：
边界搭建装置，其用于在施工区域外围构建至少一条安全边界线，所述至少一条安全边界线用于在施工区域与带电体间形成安全边界，任一安全边界线均与所对应的相邻2个带电体的连线间具有设定安全距离；
边界监控装置，其具有图像采集单元且用于设置于对应安全边界线的端点处，图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像；以及
识别报警模块，其用于对相应边界监控装置所采集的监控图像进行处理，并在检测到施工区域内存在越过对应安全边界线的检测目标时进行报警。
通过上述，能够实现施工区域处的安全边界线的构建，在安全边界线构建完成后，能够通过边界监控装置在安全边界处进行连续的监控图像采集，之后基于识别报警模块能够较佳地对当前时刻下是否存在移动的检测目标越过安全边界进行判定及报警。故而能够较佳地实现对施工区域的安全距离的主动监测和报警提示。
本实施例中，边界搭建装置包括支架10，支架10处设置安全边界搭建系统。通过安全边界搭建系统即可较佳地实现对安全边界线的构建。
结合图2所示，本实施例中，边界监控装置具有装置本体20，图像采集单元设于装置本体20内。故而能够较佳地设置于施工现场处。
本实施例中，图像采集单元包括摄像头21。
基于上述系统，本实施例还提供了一种用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其具体包括如下步骤：
步骤SA、基于边界搭建装置划定安全边界线；
步骤SB、基于边界监控装置搭建安全边界；
步骤SC、基于识别报警模块进行越界检测及报警。
通过上述步骤，能够较佳地实现安全边界线的安全边界的搭建，并能够通过识别报警模块实时主动地对是否存在越界行为进行检测和报警。
结合图3所示，通过步骤SA，即可较佳地实现安全边界线（图3中“000”）的划定，过安全边界线的竖直面即为安全边界面（图3中“001”）；安全边界面的一侧（图3中左侧）为施工区域，安全边界面的另一侧为带电体所在的一侧；之后通过在对应安全边界线端部设置界监控装置的装置本体20，并保证图像采集单元的光轴与对应的安全边界线平行，即可较佳地对于安全边界面所垂直的面进行成像拍摄，在所采集的监控图像中，监控图像的左侧为施工区域（图3中“003”），监控图像的右侧为带电体所在区域（图3中“002”），并能够构建电子围栏区域对施工区域和带电体所在区域进行界定；之后通过识别报警模块即可较佳地判定当前时刻下是否存在移动的目标越过电子围栏区域。
可以理解的是，安全边界线能够具有多条。
本实施例中，电子围栏区域的设置与安全边界线和边界监控装置的相对位置相关联。
本实施例中，边界监控装置具有图像采集单元，步骤SB中，设置图像采集单元于对应安全边界线的端点处，并设置图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像。故而能够较佳地实现越界监控。
本实施例中，边界监控装置具有用于设置图像采集单元的装置本体20，装置本体20处设置基准标记线22，基准标记线22所在的竖直面与图像采集单元的光轴所在的竖直面保持平行；步骤SB中，设置基准标记线22与对应的安全边界线在同一竖直面处。故而能够设置电子围栏区域为固定参数，且该固定参数与基准标记线22对齐，通过将基准标记线22与对应的安全边界线对齐，即可较佳地实现电子围栏区域与对应的安全边界线的对齐。
实施例2
结合图4所示，本实施例提供了一种基于视觉处理的电力吊装作业用安全边界搭建系统，其能够较佳地应用于实施例1中。
本实施例的安全边界搭建系统其具有：
图像采集机构，其能够在水平面上进行转动并用于持续采集环境图像；
识别单元，其用于对图像采集机构所采集的环境图像中的带电体进行识别；
测距机构，其具有测量基准点且测距方向与图像采集机构的光轴方向始终平行，其用于在识别单元识别到带电体时采集带电体与测量基准点间的间距；
第一直线光源和第二直线光源，第一直线光源用于产生第一光射线，第二直线光源于产生第二光射线，第一直线光源和第二直线光源能够在竖直面上进行同步旋转，第一光射线与测距机构的测距方向在同一竖直面上，第一光射线和第二光射线间形成夹角，第一光射线和第二光射线所成的平面与第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线平行；
计算单元，其用于依据在所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，对第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度进行计算；以及
控制单元，其用于实现对图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源以及计算单元的运行进行控制。
通过上述系统使得，能够基于图像采集机构和识别单元识别出相邻近的两个带电体，并能够获取所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，通过计算单元能够较佳地计算出第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度，之后通过控制第一直线光源和第二直线光源运行，即可较佳地在地面处形成两处光斑，该两处光斑的连线即可较佳地作为安全边界线，故而能够较佳地实现安全边界的搭建。
其中，通过控制第一光射线与测距机构的测距方向在同一竖直面上，故而能够较佳地采用在第一光射线所在的竖直平面上进行计算，故而能够较佳地实现对安全距离的控制；通过控制第一光射线和第二光射线所成的平面与第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线平行，能够较佳地实现所需安全边界线的建立。
本实施例中，测距机构能够包括激光测距仪，第一直线光源和第二直线光源能够包括激光发生器，图像采集机构能够包括摄像头，控制单元和计算单元能够基于单片机实现。
本实施例中，第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与测量基准点在同一竖直面上。故而能够较佳地降低计算误差。
本实施例中，图像采集机构、测距机构、第一直线光源和第二直线光源相对固定设置且均通过一第一驱动机构在水平面上同步带动旋转。故而使得其能够具备相同的初始角度，从而能够较佳地简化计算。
其中，第一驱动机构能够采用步进电机，故而能够较佳地实现角度的精准控制。
本实施例中，第一驱动机构处设置角度传感器，角度传感器用于对第一驱动机构的旋转角度进行采集。故而能够较佳地实现角度数据的采集。
本实施例中，第一直线光源和第二直线光源相对固定设置且通过一第二驱动机构在竖直面上同步带动旋转。故而能够较佳地保持第一直线光源和第二直线光源的同步运行。
其中，第二驱动机构能够采用步进电机，故而能够较佳地实现角度的精准控制。
本实施例中，识别单元基于图像识别算法对环境图像中的带电体进行识别。故而能够较佳地实现相关数据的处理。
本实施例中的系统设置于一支架10处。故而能够较佳地实现系统的集成。
结合图5所示，基于本实施例中的系统，本实施例还提供了一种基于视觉处理的电力吊装作业用安全边界搭建方法，其包括如下步骤：
步骤S1、控制图像采集机构旋转并持续采集环境图像；
步骤S2、通过识别单元对环境图像中出现的带电体进行识别，识别单元所识别的第一个和第二个带电体分别记为第一带电体和第二带电体；
步骤S3、在识别到第一带电体和第二带电体时，采集当前的旋转角度并分别记为第一偏转角度
Figure 330925DEST_PATH_IMAGE001
和第二偏转角度
Figure 757358DEST_PATH_IMAGE002
，并通过测距机构获取对应的第一间距
Figure 494370DEST_PATH_IMAGE003
和第二间距
Figure 719553DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤S4、控制图像采集机构旋转至
Figure 149397DEST_PATH_IMAGE005
角度处，
Figure 391023DEST_PATH_IMAGE012
步骤S5、控制第一直线光源和第二直线光源旋转至
Figure 666146DEST_PATH_IMAGE007
角度处，
Figure 981721DEST_PATH_IMAGE008
Figure 316887DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 45809DEST_PATH_IMAGE010
为设定安全间距，
Figure 327886DEST_PATH_IMAGE011
为第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与地面的间距；
步骤S6、控制第一直线光源和第二直线光源工作，以第一直线光源和第二直线光源在地面的投影光斑的连线作为安全边界线。
通过上述步骤S1-S6，能够较佳地自动计算出检测点（即整个系统所在的位置）与相邻两个带电体连线间的垂直距离，故无需人工测量，且能够较佳地保证测量的精度；基于该垂直距离，能够较佳地引入安全距离并通过第一直线光源和第二直线光源在地面形成两个光斑，该两个光斑的连线即可较佳地作为安全边界线，故而能够较佳地实现安全边界的建立。
结合图6所示：
在步骤S1中，在进行测量之初，能够首先将整套系统（实际上整套系统设置于一装置处，故能够较佳地随地设置）设置于施工区域处，此时图像采集机构、第一直线光源和第二直线光源能够具备一个初始的、相同的在水平面上的初始角度；
之后，能够控制图像采集机构以该初始角度作为0°进行旋转，在旋转过程中能够持续采集环境图像；具体地，能够每旋转一个角度则拍摄对应的环境图像；
在步骤S2中，在环境图像的采集过程中，在每完成一次环境图像的拍摄后，均通过识别单元识别图像中心是否存在带电体，进而完成第一带电体和第二带电体的识别；并获取与第一带电体和第二带电体相对应的第一偏转角度
Figure 825863DEST_PATH_IMAGE001
和第二偏转角度
Figure 535193DEST_PATH_IMAGE002
以及第一间距
Figure 485832DEST_PATH_IMAGE003
和第二间距
Figure 538976DEST_PATH_IMAGE004
；
图6中，第一偏转角度
Figure 891460DEST_PATH_IMAGE001
为∠BAC，第二偏转角度
Figure 37271DEST_PATH_IMAGE002
为∠BAD，第一间距
Figure 475205DEST_PATH_IMAGE003
为线段AC的长度，第二间距
Figure 895822DEST_PATH_IMAGE004
为线段AD的长度；
在步骤S3中，通过计算单元计算获取第一直线光源和第二直线光源在水平面所需旋转的角度
Figure 368392DEST_PATH_IMAGE005
和在竖直面所需旋转的角度
Figure 419525DEST_PATH_IMAGE007
；
图6中，角度
Figure 344755DEST_PATH_IMAGE005
即为∠BAE，角度
Figure 506746DEST_PATH_IMAGE007
即为∠EAF；
在步骤S4中，结合图7所示，计算单元能够在水平面上进行计算，进而获取∠ACD的角度，之后即可较佳地获取角度
Figure 568243DEST_PATH_IMAGE005
，其中，
Figure 852594DEST_PATH_IMAGE013
同时，能够获取测量点至第一带电体和第二带电体连线间垂直距离L，及线段AE的长度；
在步骤S5中，结合图8所示，计算单元能够在过线段AE的竖直面上对角度
Figure 701339DEST_PATH_IMAGE007
进行计算；
在图8中，安全间距d即为线段FG的长度，线段OG的长度等于L，线段OM的长度即为第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与地面的间距h；
在步骤S6中，即可较佳地控制第一直线光源和第二直线光源工作，进而在地面处形成光斑F和光斑H，光斑F和光斑H的连线即为安全边界线。
在上述过程中，由于图像采集机构、测距机构、第一直线光源和第二直线光源相对固定设置且均通过一第一驱动机构在水平面上同步带动旋转，故而使得其能够具备相同的初始角度，故而能够较佳地简化计算。
在上述过程中，通过控制第一光射线与测距机构的测距方向在同一竖直面上，故而能够较佳地将∠BAE的角度作为角度
Figure 401442DEST_PATH_IMAGE005
，从而能够较佳地便于计算。
结合图8所示，点A为测距机构的测量基准点所在的位置，点M为第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线所在的位置，点K为第一直线光源和第二直线光源所在的位置，故通过设置第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与测量基准点在同一竖直面上，能够较佳地保证计算基准的同一，故而能够较佳地降低计算误差。
在上述过程中，通过保证第一光射线和第二光射线所成的平面与第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线平行，故而能够较佳地保证两个光斑的连线能够与两个带电体的连线保持平行。
本实施例中，设定安全间距d能够设置为如6m。
本实施例的步骤S1中，通过一第一驱动机构带动图像采集机构的旋转；步骤S3中，通过设于第一驱动机构处的角度传感器实现对第一驱动机构的旋转角度的采集。故而能够较佳地实现相关角度数据的获取。
本实施例的步骤S2中，识别单元基于图像识别算法实现对带电体的识别。故而能够较佳地借助现有的识别算法实现对带电体的识别。
具体地，本实施例中的图像识别算法能够采用基于YOLO的目标检测算法。
实施例3
结合图9-13所示，本实施例提供了一种基于视觉处理的电力吊装作业用安全边界搭建装置，其包括支架10，支架10处设置实施例2中的系统。
本实施例中的支架10包括在水平面上可转动设置的安装架11，安装架11具有位于下部的底层安装盘11a和位于上部的顶层安装盘11b，底层安装盘11a和顶层安装盘11b相对固定设置；
顶层安装盘11b具有水平设置的顶层安装面11b1，顶层安装面11b1处设置图像采集机构1和测距机构2，测距机构2的测距方向与图像采集机构的光轴方向平行；图像采集机构1用于对环境图像进行采集，测距机构2用于采集其与其测距方向上的物体的间距进行测量；
底层安装盘11a处设置有在竖直面上可转动的光源安装架11c，光源安装架11c具有与其旋转轴线平行的光源安装面11c1，光源安装面11c1处设置第一直线光源3和第二直线光源4，第一直线光源3和第二直线光源4之间形成夹角；第一直线光源3和第二直线光源4用于在地面形成投影光斑。
通过上述方案，能够较佳地以支架10作为测量点，实现对相邻带电体的识别以及与测量点间间距的测量，基于该参数能够较佳地实现对测量点与相邻带电体连线间的间距的获取，之后基于该垂直间距，能够较佳地通过调节第一直线光源3和第二直线光源4的角度，实现在地面上形成2个投影光斑，该2个投影光斑的连线即可较佳地作为安全边界线。
基于此种方法所绘制的安全边界线，能够较佳地与对应相邻带电体的连线相互平行，也即能够较佳地保证安全距离。
安装架11处设置处理器5，处理器5具有识别单元、计算单元和控制单元；
识别单元用于对图像采集机构所采集的环境图像中的带电体进行识别，测距机构具有测量基准点且用于在识别单元识别到带电体时采集带电体与测量基准点间的间距；
计算单元用于依据在所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，对第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度进行计算；
控制单元，用于实现对图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源以及计算单元的运行进行控制。
故而能够较佳地实现相关数据的自动处理。
光源安装架11c的旋转轴线与测量基准点在同一竖直面上。故而能够较佳地降低测量误差。
第一直线光源3用于产生第一光射线，第二直线光源4于产生第二光射线，第一光射线与测距机构2的测距方向在同一竖直面上，第一光射线和第二光射线间形成夹角。故而能够较佳地实现角度基准的对齐。
安装架11可转动地与一支撑架12进行配合，支撑架12处固定设置第一驱动机构6，第一驱动机构6用于带动安装架11转动。故而能够较佳地实现安装架11的可转动设置。
支撑架12具有增高杆12a和设于增高杆12a上部的支撑架安装部12b，支撑架安装部12b具有用于与增高杆12a配合的安装部底板12b1和用于与安装架11配合的安装部顶板12b2；安装部底板12b1与安装部顶板12b2间形成用于设置第一驱动机构6的第一驱动机构安装腔12b3，安装部顶板12b2中部形成配合通孔12b4，底层安装盘11a对应配合通孔12b4处形成用于与第一驱动机构6动力联接的联接部11a1。故而能够较佳地实现第一驱动机构6的安装。
配合通孔12b4外周形成定位圆槽12b5，底层安装盘11a对应定位圆槽12b5处形成用于与定位圆槽12b5间隙配合的定位圆环11a2。故而使得定位圆槽12b5与定位圆环11a2间能够形成较佳地配合。
第一驱动机构6采用步进电机，第一驱动机构6处设置角度传感器。故而能够较佳地实现角度数据的采集。
底层安装盘11a处形成铰接架11a3，光源安装架11c处形成用于与铰接架11a3可转动配合的铰接轴11c1，铰接轴11c1的中轴线构成光源安装架11c的旋转轴线。故而能够较佳地形成底层安装盘11a的可转动连接。
底层安装盘11a对应铰接架11a3处形成用于缺口部11a4。故而能够较佳地不对光源安装架11c处所设置的第一直线光源3和第二直线光源4形成遮挡。
铰接轴11c1与一第二驱动机构7动力联接，第二驱动机构7采用步进电机。故而能够较佳地实现对底层安装盘11a的旋转控制。
支撑架12下部设有一支脚13处。故而便于部署。
本实施例中，测距机构能够包括激光测距仪，第一直线光源和第二直线光源能够包括激光发生器，图像采集机构能够包括摄像头，处理器能够基于单片机实现。
实施例4
结合图14所示，本实施例提供了一种应用于实施例1中的识别报警模块的具体方案，并同时基于此提供了一种基于深度学习的移动目标识别方法和系统。
本实施例中的识别报警模块具有：
图像预处理单元，其用于对监控图像进行预处理；
移动目标检测单元，其用于基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；
判定单元，其用于对当前时刻的监控图像中，检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；以及
报警单元，其用于接收报警信号并进行报警动作。
通过上述，能够较佳地实现对监控图像的处理以及越界判定，故而能够较佳地实现施工过程中的主动越界检测和报警。
基于本实施例的识别报警模块实现实施例1中的步骤SC时，通过图像预处理单元，对监控图像进行预处理；通过移动目标检测单元，基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；通过判定单元，对当前时刻的监控图像中检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；通过报警单元，接收报警信号并进行报警动作。故而能够较佳地实现相关数据的处理。
此外，为保证检测基准的对齐，即监控图像中的电子围栏区域与实际的安全边界面对齐，能够在判定单元在进行动作时，设定监控图像中与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域与基准标记线22对应监控图像中的位置相关联。故而能够较佳地实现相关检测基准的对齐。
基于本实施例中所提供的识别报警模块，其能够实现基于深度学习的移动目标识别方法，且具有如下步骤：
步骤一、获取当前时刻的监控图像
Figure 583024DEST_PATH_IMAGE014
和前一时刻的监控图像
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，并进行图像预处理，进而获取对应的预处理图像
Figure 772697DEST_PATH_IMAGE016
和预处理图像
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
步骤二、基于帧差法对预处理图像
Figure 875783DEST_PATH_IMAGE016
和预处理图像
Figure 379576DEST_PATH_IMAGE017
进行处理，进而获取预处理图像
Figure 681245DEST_PATH_IMAGE017
中的第一目标区域，第一目标区域为在前一时刻和当前时刻间产生移动的区域；
步骤三、基于YOLO算法对当前时刻的监控图像
Figure 41819DEST_PATH_IMAGE014
进行处理，进而获取监测物在预处理图像
Figure 701093DEST_PATH_IMAGE017
中的第二目标区域；
步骤四、将第一目标区域和第二目标区域重叠的区域作为检测目标，并在预处理图像
Figure 70895DEST_PATH_IMAGE017
中划定与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域，并在检测目标越过电子围栏区域时产生报警信号；
步骤五，依据报警信号进行报警动作。
通过上述步骤一至五，能够较佳地基于在时间轴上连续拍摄的监控图像，通过帧差法首先获取当前时刻下相较于前一时刻发生移动的物体，也即第一目标区域；之后能够依据YOLO算法获取当前时刻下的待识别监测物所在区域，也即第二目标区域；通过将第一目标区域和第二目标区域的重叠区域作为检测目标，能够较佳地实现对所要监测目标实际发生移动的部位进行识别，故而能够较佳地实现越界的检测及报警。
可以理解的是，通过帧差法能够较佳地提取出两幅图像中不同的区域，因本实施例中的监控图像的拍摄视角始终一致，故通过对比不同时刻的监控图像，即可较佳地识别处在前一时刻和当前时刻下，监控图像中所不同的区域，该不同的区域的产生原因有多种，例如：
1、所要检测的监测物发生移动；
2、存在如飞鸟、人员走动等情形；
3、前一时刻和当前时刻的监控画面中存在物体移动，如设备的搬动等。
可以看出，在上述3种情形中，仅第1中为本方案所需的检测目标，第2、3等情形均为噪音；故仅仅通过帧差法并无法较佳地对检测目标进行识别。
故而本实施例中，通过引入YOLO算法进行辅助判定，YOLO算法能够识别出所要检测的监测物在当前时刻的监控图像中的位置，其所识别处的第二目标区域为一个包含整个监测物的区域；可以理解的是，所要检测的检测物发生移动的部位必然同时在第一和第二目标区域内，故而通过获取第一和第二目标区域的重叠区域，即可较佳地实现对检测目标的获取。基于此种方式，能够较佳地剔除噪音，提高检测精度。
另外，YOLO算法等图像识别算法，作为现有已经成熟的算法，本实施例中仅仅是运用了该种手段，并未对其进行改进，故详细原理不予赘述。值得一提的是，本实施例中，能够以整个吊车作为监测物。
本实施例中，当前时刻的监控图像
Figure 899174DEST_PATH_IMAGE014
、前一时刻的监控图像
Figure 696228DEST_PATH_IMAGE015
、预处理图像
Figure 305064DEST_PATH_IMAGE016
和预处理图像
Figure 416240DEST_PATH_IMAGE017
分别表示为，
Figure 426921DEST_PATH_IMAGE018
Figure 394877DEST_PATH_IMAGE019
Figure 428692DEST_PATH_IMAGE020
Figure 140296DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 5484DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 580560DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure DEST_PATH_IMAGE025
分别表示当前时刻的监控图像
Figure 101671DEST_PATH_IMAGE014
、前一时刻的监控图像
Figure 351387DEST_PATH_IMAGE015
、预处理图像
Figure 336660DEST_PATH_IMAGE016
和预处理图像
Figure 584102DEST_PATH_IMAGE017
在第i行、第j列的图像值；M和N分别为图像在长度和宽度方向上的像素点总数；
步骤一中，图像预处理具体包括如下步骤，
步骤1-1、将当前时刻的监控图像
Figure 654826DEST_PATH_IMAGE014
和前一时刻的监控图像
Figure 645916DEST_PATH_IMAGE015
处理成灰度图像，并以灰度值作为对应像素点的图像值；
步骤1-2、通过中值滤波处理将处理前图像中的某像素点及其相邻的K个像素点的图像值的中值作为处理后图像对应该某像素点的图像值。
通过上述，能够较佳地通过中值滤波对初始图像进行处理，故而能够较佳地提升最终的识别精度。
本实施例的步骤二具体依如下步骤进行，
步骤2-1、基于差分运算，获取预处理图像
Figure 485696DEST_PATH_IMAGE016
和预处理图像
Figure 966356DEST_PATH_IMAGE017
的差分图像
Figure 695015DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
Figure 489796DEST_PATH_IMAGE028
步骤2-2、基于阈值处理，将差分图像
Figure 184082DEST_PATH_IMAGE026
处理成二值图像
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 773327DEST_PATH_IMAGE030
Figure 818643DEST_PATH_IMAGE031
步骤2-3、获取二值图像
Figure 213852DEST_PATH_IMAGE029
中图像值为255的所有像素点的集合P，该集合P即为第一目标区域，其中，
Figure 700328DEST_PATH_IMAGE032
通过上述，能够较佳地获取第一目标区域。
可以理解的是，第一目标区域包含所的检测目标以及噪音区域。
本实施例的步骤三具体依如下步骤进行，
步骤3-1、基于YOLO算法对预处理图像
Figure 788370DEST_PATH_IMAGE017
中的监测物进行识别；
步骤3-2、获取监测物的识别框区域Q，该识别框区域Q即为第二目标区域；其中，
Figure 491622DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 690522DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 31504DEST_PATH_IMAGE035
分别为监测物最左和最右的长度坐标，
Figure 290447DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 44777DEST_PATH_IMAGE037
分别为监测物最上和最下的宽度坐标。
通过上述，能够较佳地对监控图像中的监测物所在的区域进行识别。
可以理解的是，监测物区域中包含可能发生移动的目标区域和未发生移动的其它区域。
本实施例的步骤四具体依如下步骤进行，
步骤4-1、构建第一目标区域和第二目标区域的重叠区域S；
步骤4-2、获取重叠区域S最右像素点的长度坐标
Figure 781789DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤S4-3、构建电子围栏区域，并获取电子围栏区域的长度坐标
Figure 242857DEST_PATH_IMAGE039
；
步骤S4-4、若
Figure 672701DEST_PATH_IMAGE040
则产生报警信号。
通过上述，能够较佳地时间越界的主动检测和报警。
结合图15所示，在实际检测过程中，能够以图像的左下角为原点建立笛卡尔坐标系，基于步骤4-1，能够较佳地获取第一目标区域（图15中“100”）和第二目标区域（图15中“200”），进而获取重叠区域S，也即检测目标。
结合图16所示，在此种情形下，即并未越界，故不予报警。
结合图17所示，在此种情形下，已经越界，故进行报警。
本实施例中的基于深度学习的移动目标识别系统，包括上述的识别报警模块。故而能够较佳地实现上述方法。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其具有：
边界搭建装置，其用于在施工区域外围构建至少一条安全边界线，所述至少一条安全边界线用于在施工区域与带电体间形成安全边界，任一安全边界线均与所对应的相邻2个带电体的连线间具有设定安全距离；
边界监控装置，其具有图像采集单元且用于设置于对应安全边界线的端点处，图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像；以及
识别报警模块，其用于对相应边界监控装置所采集的监控图像进行处理，并在检测到施工区域内存在越过对应安全边界线的检测目标时进行报警。
2.根据权利要求1所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其特征在于：边界搭建装置包括支架（10），支架（10）处设置安全边界搭建系统；安全边界搭建系统具有，
图像采集机构，其能够在水平面上进行转动并用于持续采集环境图像；
识别单元，其用于对图像采集机构所采集的环境图像中的带电体进行识别；
测距机构，其具有测量基准点且测距方向与图像采集机构的光轴方向始终平行，其用于在识别单元识别到带电体时采集带电体与测量基准点间的间距；
第一直线光源和第二直线光源，第一直线光源用于产生第一光射线，第二直线光源于产生第二光射线，第一直线光源和第二直线光源能够在竖直面上进行同步旋转，第一光射线与测距机构的测距方向在同一竖直面上，第一光射线和第二光射线间形成夹角，第一光射线和第二光射线所成的平面与第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线平行；
计算单元，其用于依据在所识别出的第一个和第二个带电体处的图像采集机构的对应旋转角度以及对应间距，对第一直线光源和第二直线光源在水平面和竖直面上的旋转角度进行计算；以及
控制单元，其用于实现对图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源以及计算单元的运行进行控制。
3.根据权利要求1所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其特征在于：边界监控装置具有装置本体（20），图像采集单元设于装置本体（20）内。
4.根据权利要求1所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统，其特征在于：识别报警模块具有，
图像预处理单元，其用于对监控图像进行预处理；
移动目标检测单元，其用于基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；
判定单元，其用于对当前时刻的监控图像中，检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；以及
报警单元，其用于接收报警信号并进行报警动作。
5.用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其基于权利要求1-4中任一所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统实现，具体包括如下步骤：
步骤SA、基于边界搭建装置划定安全边界线；
步骤SB、基于边界监控装置搭建安全边界；
步骤SC、基于识别报警模块进行越界检测及报警。
6.根据权利要求5所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其特征在于：边界搭建装置具有安全边界搭建系统，安全边界搭建系统包括图像采集机构、识别单元、测距机构、第一直线光源、第二直线光源、计算单元和控制单元；在进行步骤SA时，首先将边界搭建装置设置于施工区域，之后依如下步骤进行，
步骤S1、控制图像采集机构旋转并持续采集环境图像；
步骤S2、通过识别单元对环境图像中出现的带电体进行识别，识别单元所识别的第一个和第二个带电体分别记为第一带电体和第二带电体；
步骤S3、在识别到第一带电体和第二带电体时，采集当前的旋转角度并分别记为第一偏转角度
Figure 212428DEST_PATH_IMAGE001
和第二偏转角度
Figure 877895DEST_PATH_IMAGE002
，并通过测距机构获取对应的第一间距
Figure 366646DEST_PATH_IMAGE003
和第二间距
Figure 900395DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤S4、控制图像采集机构旋转至
Figure 158201DEST_PATH_IMAGE005
角度处，
Figure 588045DEST_PATH_IMAGE006
步骤S5、控制第一直线光源和第二直线光源旋转至
Figure 236196DEST_PATH_IMAGE007
角度处，
Figure 511319DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 685949DEST_PATH_IMAGE010
为设定安全间距，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为第一直线光源和第二直线光源的旋转轴线与地面的间距；
步骤S6、控制第一直线光源和第二直线光源工作，以第一直线光源和第二直线光源在地面的投影光斑的连线作为安全边界线；
重复步骤S1-S6，完成每条安全边界线的划定。
7.根据权利要求5所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其特征在于：边界监控装置具有图像采集单元，步骤SB中，设置图像采集单元于对应安全边界线的端点处，并设置图像采集单元的光轴与对应安全边界线平行以用于连续采集成像面与对应安全边界线垂直的监控图像。
8.根据权利要求7所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其特征在于：边界监控装置具有用于设置图像采集单元的装置本体（20），装置本体（20）处设置基准标记线（22），基准标记线（22）所在的竖直面与图像采集单元的光轴所在的竖直面保持平行；步骤SB中，设置基准标记线（22）与对应的安全边界线在同一竖直面处。
9.根据权利要求8所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其特征在于：识别报警模块具有图像预处理单元、移动目标检测单元、判定单元和报警单元，步骤SC中，通过图像预处理单元，对监控图像进行预处理；通过移动目标检测单元，基于当前时刻和前一时刻的监控图像对在前一时刻和当前时刻之间发生移动的检测目标进行检测；通过判定单元，对当前时刻的监控图像中检测目标是否越过与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域进行判定，若是则产生报警信号；通过报警单元，接收报警信号并进行报警动作。
10.根据权利要求9所述的用于电力吊装作业中的安全距离智能预警方法，其特征在于：判定单元在进行动作时，设定监控图像中与对应安全边界线的所对应的电子围栏区域与基准标记线（22）对应监控图像中的位置相关联。
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Application publication date: 20220617

Assignee: Anhui Runiu Intelligent Technology Co.,Ltd.

Assignor: ANHUI TRANSMISSION AND TRANSFORMATION ENGINEERING Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980003060

Denomination of invention: An intelligent safety distance warning system and method for electric power lifting operations

Granted publication date: 20220812

License type: Common License

Record date: 20240325