基于图像识别技术的实用架空线弧垂测量系统

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1、基于图像识别技术的实用架空线弧垂测量系统池小兵1　黄阳垚2　黄景标1　莫枝阅3（1.广西电网公司钦州供电局，广西钦州535000；2.广西南宁仟能电气技术有限公司，广西南宁530002；3.广西大学电气工程学院，广西南宁530004）【摘　要】弧垂检测是保证架空输电线路安全运行的重要措施。传统的手工计算弧垂的方法不仅计算量大，而且容易出错；现有计算机技术计算弧垂的方法虽然准确度较高，但需要复杂的公式和考虑众多因素（如导线温度、张力、传输容量等），在工程应用中给现场人员带来不便，难以推广应用。为此，提出一种基于图像识别技

2、术的架空线弧垂计算方法，以悬链线模型为基础提取部分段曲线的独立状态参数，还原完整架空线并计算其弧垂。同时，基于MatlabGUI开发了一款实用的弧垂测量系统，并通过实际工程测试结果表明，该系统数据采集方式简单、运算速度快，结果展示和输出方便，既能满足工程的精度要求，又具有较高的实用性，是提高工程现场作业人员工作效率的实用应用工具。.jyqkax，式中k1=(y2-y1)/(x2-x1)。结果计算中，恢复出的像素点和原图像素点间的相对误差为α=(y-y′)/y（6）平均误差率为式中y为原图像中某一像素点的坐标，y′为恢复

3、出的该像素点的坐标。计算得出的弧垂值和实际测量的弧垂值之间的相对误差为式中f为实际测量得到的弧垂值，fmax为计算得到的弧垂值。3　实用架空线弧垂测量系统设计3.1　系统分析系统分析主要任务是根据工程实际需求，分析、理解整个系统设计的基本要求，确定系统框架。3.1.1　功能要求利用高清数码相机取得导线的图片，对该图片进行处理，把架空导线当作悬垂链条，通过分析一段悬垂链的轨迹，模拟仿真出整段悬垂链轨迹，通过悬垂链轨迹计算出最大弧垂的系统。3.1.2　系统框架包含由高清数码相机、图片处理系统、悬垂链分析系统、数据接口等软硬

4、件组成的导线弧垂测量系统，满足测量数字化、输出标准化、通信网络化特征，对一档架空导线弧垂测量的数据测量装置，并通过信道将数据传送到服务器。3.2　系统设计3.2.1　算法设计基于图像处理的架空线弧垂实测系统的计算流程图如图3所示，包括图像处理、参数提取和弧垂计算等内容。先对目标图片进行校正、滤波等预处理，然后边缘检测得到图像像素坐标，提取独立参数恢复完整曲线并计算弧垂值。3.2.2　系统界面设计基于MATALB/GUI开发弧垂系统界面。建立GUI的主要方式有两种：第一种是直接通过程序编写的方式产生对象，即利用uicon

5、trol、ui2contexmenu等函数以编写M文件的方式来开发整个GUI；第二种方式是直接通过MATALB的GUI编辑界面—GUIDE来建立GUI。本文采用第二种方法来开发软件界面。开发的弧垂实测系统界面如图4所示。输入数据包括拍摄的架空线图片和相关测量数据，依次单击“选择图片”、“数据输入”，就可以得到输出结果。4　应用案例分析采用高清相机拍摄档距一定的架空线部分段图像作为分析对象，如图5所示。利用全站仪测量得到参数L、L1、L2和实际弧垂值，其值分别为L=120.699m，L1=11.248m，L2=16.90

6、2m,实测弧垂值为5.468m。整个计算流程如图6至图8所示。运行弧垂实测系统，点击“选择图片”按钮，在弹出的对话框里选择拍摄的图片，如图6所示；当“数据输入”按钮变为可用状态时，点击“数据输入”，在弹出的对话框中输入测量数据，就可以自动完成计算，如图7所示；点击“结果输出”按钮，得到计算结果，点击“保存”按钮可以方便将结果保存，如图8所示。由计算结果可以看出，计算的弧垂值为5.632m，与实测弧垂值5.483m对比，弧垂计算相对误差为-2.716%，负值表示计算弧垂值大于实测弧垂值，能够较好地满足系统精度要求。5　结

7、论以悬链线模型为基础，通过部分线段图像识别分析，提取部分段曲线的独立状态参数，还原完整电力线；避开导线应力、温度、传输容量等影响，能对弧垂进行准确、直观的测量。基于MatlabGUI开发了一款实用的弧垂测量系统，建立友好的对话框式数据输入界面，提升了数据录入的便捷性，能够自动完成弧垂计算、分析、保存和输出等工作，既能满足工程的精度要求，又能方便现场工作人员，提高了工作效率，降低了工作强度，易于推广使用。.jyqkE技术在架空线路弧垂观测角计算中的应用[J].电力建设,2013,33(11):101-103.［１１］陈楠

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