基于立体视觉测量技术的架空输电线路交叉跨越距离检测系统设计

2022-02-18广东电网有限责任公司机巡管理中心刘云根丰江波

电力设备管理 2022年1期

广东电网有限责任公司机巡管理中心刘云根陈赟丰江波

随着我国社会的快速发展，即使在偏远的山区，也开始逐渐铺设输电线路。国家电网在建设输电线路上遇到了很多麻烦，需要积极提高输电能力，降低输电成本，同时充分利用输电资源，完善输电线路的输送过程[1]。但由于建筑物、道路等设施的复杂化，使输电线路交叉问题变得更加严重，急需采取相应的办法来解决。

输电线路受悬垂线夹的滑线影响，会使线路过度下垂，产生线间距膨胀热，导致线路变形，引起相间闪络、严重的电磁耦合和电容耦合等事故，甚至会改变导线的感雷特性和防雷特性，导致电力系统异常，影响电力设备的安全，因此，有必要加强对交叉架空输电线路的测量、监测、分析和处理[2-3]。影响输电线路安全运行的参数包括结冰、雷电屏蔽特性、风偏、偏转度等参数，收集这些参数并利用以太网技术传输数据信息，可以实现常规的输电线路监测，立体视觉测量技术可以构建输电线路3D模型，便于测量线间距[4]。因此，本文基于立体视觉测量技术设计了交叉跨越距离检测系统，测量输电线路距离，确保了输电线路的安全。

1 硬件设计

1.1 储存器

在进行输电线路交叉跨越距离检测时，需要实时储存采集到的测量数据，为了保证测量数据的储存效果，本文设计的系统采用了cache储存器，该储存器可以将设置了用户需求的应用程序添加到储存处理中心，根据采集的频率及总线宽度实现跨越距离的实时储存[5]。该储存器储存数据的速度快，具有实时性，主要因为该储存器内部的空间有限，而外部储存空间巨大，且该储存器还添加了辅助储存器来满足大数据储存需求，增加储存空间，也改善了储存效率。该储存器使用通用的I/O接口实现与外部交叉跨越距离检测装置的连接[6]。还添加了A/D或D/A模数转换接口，方便测量数据的实时转换。

1.2 ARM处理器

为了保证系统对输电线路相关数据信息的处理效率，本文设计的系统采用了ARM处理器，该处理器作为嵌入设备添加到系统的中心控制模块，其具有AMBA接口，保证其可以实现MMU、MPU功能，该线路的总线接口数量较多，形成了Thumb ARM指令控制集合，利用该控制集合进行处理，可以增加系统的兼容性，保证其在数据量剧增的情况下仍能实现快速处理。ARM处理器具有几个不同的处理核心模块，包括cache、Wince等，保证了系统的高速处理功能。

1.3 S3C2440处理器

为了补充系统的MMU处理功能，设计的交叉距离检测系统添加了S3C2440处理器，S3C2440处理器内含ARM9核，可以在内置的ARM-Linux平台中进行MMU处理，该处理器中包含几个模块，即配置模块、Make file模块和工具选择模块，在处理时，首先需要获取处理源码，其次解压内核中的数据文件，进行移植处理，修改时钟频率，实现S3C2440开发配置处理。

2 软件设计

2.1 驱动交叉测量检测程序

进行线路交叉跨越距离检测首先需要驱动交叉跨越检测程序，交叉测量检测程序分成几个模块，第一个模块是Linux驱动，使用USB互联来实现，驱动的示意图如图1所示。

图1 Linux驱动示意图

由图1可知，为了保证驱动的效率，需要在数据通讯时进行实时控制，确保设备发送的请求能在数据接收接口成功接收[7]。将驱动总线导入到drivers/USB/storage/目录中，利用usb_bus_type总线，导出源代码，实现Linux驱动。

其次进行设备列表驱动，在usb_device_id结构体的基础上进行二次开发，确保usb_driver包含程序驱动的全部信息，在初始化函数中，添加usb_storage_driver定义，根据retval=usb_register（&usb_storage_driver）原则，实现设备列表驱动。

2.2 基于立体视觉测量技术采集线路交叉跨越测量数值

立体视觉测量技术可以构建三维立体模型，实现线路交叉跨越测量的精准采集，为了保证立体视觉采集测量数据的准确性，需要进行相机标定与图像校正，首先确定采集的图像的边缘曲率，将其定义为角点，该点具有稳定性，可以保留图像的信息特征，实现精确的测量数值采集，因此，根据角点的特殊性原则，本文使用了张正友标定方法进行相机标定，消除了测量畸变误差，实现了图像的校正。

为了避免标定中产生的误差，本文还添加了相机标定坐标，该坐标是根据测量所选相机建立的，与实际的坐标相拟合，可以将该坐标划分为几个区域，即标定中心区、二维标定区、物理标定区、离散像素转化区，各个区域都需要进行精准标定，保证采集测量数据的精确度。