本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測，特別是一種基于光學(xué)識別標(biāo)簽的輸電塔周圍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、輸電線路作為電能遠距離傳輸?shù)闹饕ǖ?，其正常運行是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也是社會經(jīng)濟發(fā)展和穩(wěn)定的基石，其承擔(dān)著能源資源配置，是保障國家能源安全和滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的重要裝置，而輸電塔是架空輸電線路的支撐點，現(xiàn)實生活中，對輸電塔進行安全監(jiān)測是極為必要的，尤其是在冬季，大風(fēng)降雪天氣會使輸電塔表面覆冰，進而導(dǎo)致輸電塔及其支撐的輸電線路過載，嚴(yán)重時更會引發(fā)倒塔斷線的事故，繼而引發(fā)火災(zāi)，對周邊居民的生命財產(chǎn)安全帶來威脅，然而，現(xiàn)有對輸電塔周圍的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)難以通過采集輸電塔所在區(qū)域的覆冰情況以及結(jié)合該地區(qū)歷史數(shù)據(jù)進行深度融合學(xué)習(xí)而對其可能遭遇的覆冰和其安全運行狀態(tài)進行預(yù)測分析，導(dǎo)致對輸電塔面臨的實時環(huán)境狀態(tài)的影響難以根據(jù)監(jiān)測需求而進行安全預(yù)警，這不僅不利于確保輸電塔的穩(wěn)定以及輸電線路的安全運行，也會將輸電塔周邊的居民及財產(chǎn)置于風(fēng)險之中。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明其中的一個目的是提供一種基于光學(xué)識別標(biāo)簽的輸電塔周圍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其利用深度融合學(xué)習(xí)技術(shù)，依據(jù)預(yù)設(shè)地區(qū)于冬季實時監(jiān)測得到的降雪數(shù)據(jù)和歷史該區(qū)域監(jiān)測的降雪數(shù)據(jù)，對預(yù)設(shè)輸電塔及其線路可能形成的覆冰面積和/或厚度進行預(yù)測，在對其進行預(yù)測的同時，根據(jù)輸電塔歷史運行數(shù)據(jù)對輸電塔未來時段可能發(fā)生的故障狀態(tài)進行預(yù)警分析，并指定管理方案，利于輸電塔及其線路安全穩(wěn)定運行。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明提供一種基于光學(xué)識別標(biāo)簽的輸電塔周圍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

5、綜合信息獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)輸電塔所處的區(qū)域位置，以及所述預(yù)設(shè)輸電塔于冬季的歷史覆冰數(shù)據(jù)和所述預(yù)設(shè)輸電塔所處區(qū)域位置于冬季的歷史降雪量數(shù)據(jù)；

6、光學(xué)圖像數(shù)據(jù)采集模塊，用于預(yù)設(shè)輸電塔區(qū)域位置在降雪時采集該區(qū)域位置的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，以及用于采集所述區(qū)域位置歷史覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)；

7、數(shù)據(jù)融合分析模塊，用于響應(yīng)所述綜合信息獲取模塊的歷史覆冰數(shù)據(jù)以及歷史降雪量數(shù)據(jù)和所述光學(xué)圖像數(shù)據(jù)采集模塊的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并對預(yù)設(shè)區(qū)域位置于冬季不同月份采集的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)進行分析比對，將冬季不同月份采集的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)集，采集所述數(shù)據(jù)集中對應(yīng)月份的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)特征；

8、圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測單元，用于監(jiān)測預(yù)設(shè)區(qū)域位置于不同降雪量情況下的輸電塔覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并將所述覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)進行標(biāo)簽分類，對所述標(biāo)簽分類的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的積雪面積與厚度進行關(guān)聯(lián)分析，所述圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測單元包括預(yù)測模塊、分析模塊和計算模塊；

9、所述預(yù)測模塊用于在不同降雪量情況下預(yù)測預(yù)設(shè)輸電塔的覆冰面積，并指定單位降雪時間和單位監(jiān)測時間，同時于所述單位監(jiān)測時間內(nèi)監(jiān)測降雪量數(shù)據(jù)；

10、所述分析模塊用于在所述單位時間內(nèi)給定積雪面積變化量，并將所述變化量進行劃分，分析不同變化量情況下積雪厚度的增加值；

11、所述計算模塊用于計算積雪厚度隨降雪時間增加所需的時間；

12、動態(tài)決策單元，用于根據(jù)降雪量變化情況和/或預(yù)測的降雪持續(xù)時間預(yù)設(shè)積雪厚度在不同時段的增加值，當(dāng)于所述時段的積雪厚度超出預(yù)設(shè)增加值時，則系統(tǒng)判定預(yù)設(shè)輸電塔處于風(fēng)險運行狀態(tài)，并進行預(yù)警，反之，則不判定；

13、監(jiān)測終端，用于記錄與所述預(yù)設(shè)輸電塔匹配的通信基站和/或通信基站運營方，并接收采集監(jiān)測點上傳的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時進行后臺數(shù)據(jù)更新，當(dāng)預(yù)設(shè)輸電塔所處區(qū)域發(fā)出預(yù)警時，則向該預(yù)設(shè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)對應(yīng)的通信基站和/或通信基站運營方發(fā)起輸電塔預(yù)警狀態(tài)的信息獲取請求。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：于所述數(shù)據(jù)融合分析模塊中，將所述不同月份劃分為覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最大月份和覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最小月份，并基于所述覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最大月份的數(shù)據(jù)集劃分訓(xùn)練集、驗證集和測試集，并構(gòu)建覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最大月份的數(shù)據(jù)模型，同時分析所述月份覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的變化特征。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：基于所述覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)變化特征，采集所述變化特征于所述月份的中間值圖像數(shù)據(jù)，并于所述月份分析所述中間值圖像數(shù)據(jù)向最大覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，將所述變化規(guī)律上傳至所述數(shù)據(jù)模型，并對所述數(shù)據(jù)模型進行更新。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：獲取所述月份的中間值圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)的最多時間段，將所述最多時間段劃分為，和時間段，且每個時間段代表的時間范圍依次為所述月份的上旬、中旬和下旬，并于所述最多時間段預(yù)設(shè)最低降雪量數(shù)據(jù)，同時獲取所述最多時間段的歷史最大中間值圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)所述時間段內(nèi)監(jiān)測到的降雪量數(shù)據(jù)未超出所述最低降雪量數(shù)據(jù)時，則系統(tǒng)判定該時間段內(nèi)的覆冰數(shù)據(jù)不會超出所述歷史最大中間值圖像數(shù)據(jù)，反之，則不判定。

17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：于所述圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測單元中，將所述標(biāo)簽分類按照，，...，進行劃分，其中，表示第個標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并采集不同標(biāo)簽數(shù)據(jù)情況下預(yù)設(shè)輸電塔的運行指標(biāo)，分析所述運行指標(biāo)與所述覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)變化的關(guān)聯(lián)規(guī)律。

18、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：所述動態(tài)決策單元包括接收模塊和追蹤模塊，所述接收模塊用于根據(jù)實時監(jiān)測的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)接收輸電塔運行數(shù)據(jù)，并分析覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)變化與所述輸電塔運行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)變化；

19、所述追蹤模塊用于在預(yù)設(shè)月份追蹤輸電塔運行數(shù)據(jù)的最大變化值，所述預(yù)設(shè)月份包括覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最大月份，并于所述月份采集輸電塔運行數(shù)據(jù)最大變化值情況下的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)特征，計算出覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)特征對輸電塔運行數(shù)據(jù)的影響變化，根據(jù)如下公式計算得出：

20、；

21、式中，表示預(yù)設(shè)輸電塔所處區(qū)域位置于歷史采集的運行數(shù)據(jù)中第個最大變化值，表示對預(yù)設(shè)輸電塔第次采集的與其運行數(shù)據(jù)變化對應(yīng)的第個覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)特征，表示對預(yù)設(shè)輸電塔于所述月份第次采集的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的差值。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：將采集的所述覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的差值按照第一最大差值、第二最大差值和第三最大差值階梯式劃分，獲取三種差值數(shù)據(jù)情況下預(yù)設(shè)輸電塔區(qū)域位置的降雪量變化特征，并將所述變化特征分為若干個評估指標(biāo)，統(tǒng)計出預(yù)設(shè)輸電塔于所述月份的評估指標(biāo)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)歸一化處理，計算出每個評估指標(biāo)的權(quán)重。

23、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：采用monte?carlo方法于所述月份對預(yù)設(shè)輸電塔區(qū)域涉及的面積范圍的覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)進行抽樣，獲取所述面積范圍內(nèi)不同輸電塔覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并分析不同覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)情況下輸電塔的運行狀態(tài)，同時建立不同月份降雪數(shù)據(jù)對輸電塔的影響及可靠性評估。

24、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：對所述抽樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的預(yù)設(shè)輸電塔運行狀態(tài)特征進行歷史評估比對，并對不同評估比對結(jié)果數(shù)據(jù)制定不同的分級管理方案，具體地，所述評估比對結(jié)果數(shù)據(jù)包括預(yù)設(shè)輸電塔區(qū)域位置范圍內(nèi)其它輸電塔的評估比對結(jié)果數(shù)據(jù)，同時分析所述比對結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征。

25、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中：于不同所述分級管理方案中給定最小覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并基于所述最小覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)臨界閾值，當(dāng)未來時段預(yù)設(shè)輸電塔區(qū)域于覆冰光學(xué)圖像數(shù)據(jù)最大月份的抽樣數(shù)據(jù)未超出所述臨界閾值時，則系統(tǒng)判定未達到啟動對應(yīng)分級管理方案條件，反之，則不判定。

26、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用深度融合學(xué)習(xí)技術(shù)，依據(jù)預(yù)設(shè)地區(qū)于冬季實時監(jiān)測得到的降雪數(shù)據(jù)和歷史該區(qū)域監(jiān)測的降雪數(shù)據(jù)，對預(yù)設(shè)輸電塔及其線路可能形成的覆冰面積和/或厚度進行預(yù)測，在對其進行預(yù)測的同時，根據(jù)輸電塔歷史運行數(shù)據(jù)對輸電塔未來時段可能發(fā)生的故障狀態(tài)進行預(yù)警分析，同時基于采集的輸電塔覆冰的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)的變化，判斷輸電塔及其線路發(fā)生故障的概率，并指定管理方案，進而利于輸電塔及其線路安全穩(wěn)定運行。