【摘 要】
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近年来,随着电力系统各级网架结构的快速发展,输电线路遭到外力破坏而引发的电力事故越来越频繁,电力安全运行成为亟待解决的重要问题。为实现对架空输电线路防外力破坏的有效预警,开发具备视频捕捉、图像分析、自主判断、预警提示等功能的系统具有十分重要的意义。本文以架空输电线路防外力防破坏为研究对象,开展架空输电线路防外力破坏系统相关算法研究,结合算法完成软件系统和硬件系统的设计与开发。本文的主要研究工作及结
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近年来,随着电力系统各级网架结构的快速发展,输电线路遭到外力破坏而引发的电力事故越来越频繁,电力安全运行成为亟待解决的重要问题。为实现对架空输电线路防外力破坏的有效预警,开发具备视频捕捉、图像分析、自主判断、预警提示等功能的系统具有十分重要的意义。本文以架空输电线路防外力防破坏为研究对象,开展架空输电线路防外力破坏系统相关算法研究,结合算法完成软件系统和硬件系统的设计与开发。本文的主要研究工作及结果如下:（1）论述架空输电线路防外力破坏系统的整体结构原理,包括图像采集雷达监视联动告警功能设计、监测中心后台B/S架构、前端监测分机组成结构。分别分析前端视频记录装置工作原理及后台预警软件系统工作原理,并完成架空输电线路防外力破坏系统的硬件设计。（2）研究架空输电线路防外物入侵图像处理算法,提出基于图像差异分析的架空输电线路外物入侵检测算法,并以一组塔下人体目标检测为例,通过提取、滤波去噪处理以及图像灰度修正、图像边缘增强、特征提取等过程检测验证基于图像差异分析的架空输电线路外物入侵检测算法有效性。（3）研究架空输电线路防外力破坏图像处理算法,对比分析不同目标检测算法,根据本文研究场景选用R-FCN模型作为检测算法。首先对R-FCN的模型组件进行选取,其中包括特征提取网络、网络深度和候选框搜索算法,通过实验分析选择Res Net101作为特征提取网络,选择RPN模块作为候选框选择算法。针对传统R-FCN模型在样本训练时出现过拟合现象,引入迁移学习和软化非极大值抑制算法对R-FCN模型进行改进,并将改进的R-FCN算法与其他目标检测算法进行对比,实验结果证明改进的RFCN模型的m AP30、m AP50和AR指标均有明显提高。最后,在PASCAL VOC 2007和PASCAL VOC 2012上对四种目标检测模型进行比较,结果表明改进R-FCN网络检测结果更优。（4）研究架空输电线路防外力破坏系统相关算法的有效性,对针对输电线路外物入侵分别选取烟雾,大型车辆,空中漂浮物三种情况进行实验验证;针对外力破坏情况对吊车类潜在破坏图像进行实验验证,有效证明本文提出的改进R-FCN算法的有效性。在此基础上完成架空输电线路防外力破坏系统的软件平台开发。本研究设计的架空输电线路防外力破坏系统能够实现外力潜在破坏的有效预警,相关算法可为该类系统的设计提供参考。
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