基于圖像識別的光纜對地距離檢測裝置及方法與流程

本發明涉及光纜對地距離檢測領域，具體涉及基于圖像識別的光纜對地距離檢測裝置及方法。

背景技術：

光纜是用于通訊系統中信息通信設備之間連接的一種傳輸通道，相比傳統采用銅線進行傳輸具有更大傳輸容量，中繼距離更長，目前光纜使用越來越廣泛，在人們日常生活中起著非常重要的作用。

技術人員在架設光纜時，需要控制光纜與地面的距離不低于設定的安全距離，這樣才能保證光纜的正常運行。但是，在光纜日常運行過程中，常常因為外力破壞等因素造成光纜的下垂，當光纜與地面的距離低于安全距離時，將影響通信系統的安全穩定運行。尤其是在光纜處于道路交跨時，如果光纜弧垂距離低于國家規定的安全距離，將會造成安全隱患，很容易給過往車輛和行人造成傷害，嚴重時可能會引起交通傷亡事故或通訊網絡的中斷。

目前，多是通過巡視人員對光纜進行周期性的巡視，判斷光纜與地面的距離是否過小，然而這主要依賴巡視人員的經驗，如果巡視人員經驗不足，難以發現光纜與地面的距離低于安全距離，使得此類隱患不能被及時發現和消除，同時這種方式也增加了人員的工作量，巡視時間也較長，故需要設計一種光纜對地距離檢測裝置及方法。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種基于圖像識別的光纜對地距離檢測裝置及方法，以解決現有技術方案中巡檢人員對光纜進行巡檢時，需要根據經驗判斷架空光纜與地面的距離是否低于安全距離的問題。

為了實現所述目的，本發明基于圖像識別的光纜對地距離檢測裝置，用于設置在懸掛光纜的鋼絞線上，包括殼體，所述殼體上端設有用于與吊線連接的連接固定裝置，殼體下端設有用以檢測對地距離的距離檢測單元，殼體內設有用于獲取對地距離并根據對地距離判斷光纜對地距離是否安全并進行預警的控制單元和用于對距離檢測單元和控制單元供電的供電裝置，所述距離檢測單元包括圖像測距器，所述圖像測距器包括紅色圓形比對板、存儲模塊、計算模塊和拍攝面朝下的攝像頭，所述紅色圓形比對板用于設置在殼體正下方的地面上，殼體安裝到光纜上時，獲取殼體與地面之間的初始距離并控制攝像頭拍攝一張包含紅色圓形比對板的地面照片作為基礎照片，將所述初始距離和基礎照片存到存儲模塊中，攝像頭每隔10分鐘拍攝一次包含地面照片作為對比照片，并將對比照片存儲到存儲模塊上，計算模塊獲取基礎照片和初始距離，識別基礎照片中的紅色圓形比對板部分并計算基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊獲取對比照片，識別對比照片中的紅色圓形比對板部分并計算對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時殼體與地面之間的距離。

優選的，所述連接裝置包括至少一組夾持臂，所述夾持臂包括第一旋臂、第二旋臂和用于連接第一旋臂和第二旋臂的螺栓，所述第一旋臂一端與殼體轉動連接，所述第二旋臂一端與殼體轉動連接，第一旋臂上設有第一吊線卡槽和第一螺孔，第二旋臂上設有與第一吊線卡槽對應的第二吊線卡槽和與第一螺孔對應的第二螺孔，第一旋臂設有第一螺孔的部位和第二旋臂設有第二螺孔的部位均轉動到豎直方向時，第一螺孔的中心軸和第二螺孔的中心軸在同一直線上，第一吊線卡槽的開口朝向第二吊線卡槽，第二吊線卡槽的開口朝向第一吊線卡槽，第一吊線卡槽與第二吊線卡槽結合形成供吊線穿過的掛孔。

優選的，所述第一旋臂上設有第一斜夾桿，第一斜夾桿遠離第一旋臂一端設有第一弧形夾壁，所述第二旋臂上設有第二斜夾桿，第二斜夾桿遠離第二旋臂一端設有第二弧形夾壁，第一旋臂設有第一螺孔的部位和第二旋臂設有第二螺孔的部位均轉動到豎直方向時，第一弧形夾壁、第二弧形夾壁和光纜通槽形成一個用于夾持光纜夾持空間。

優選的，所述連接裝置為掛鉤，所述掛鉤與殼體上端焊接。

優選的，供電裝置包括第一太陽能電池板，所述第一太陽能電池板設置在殼體上表面。

優選的，供電裝置包括作為備用電池的第二太陽能電池板，所述第二太陽能電池板設置在殼體側壁上。

優選的，所述第二太陽能電池板上端與殼體側壁鉸接，初始狀態下，所述第二太陽能電池板處于豎直狀態并貼緊所述殼體側壁，所述殼體內設有用于控制第二太陽能電池板轉動到水平方向或豎直方向的控制裝置，所述控制裝置與第一太陽能電池板連接以檢測第二太陽能電池板的電量是否低于設定值，如果低于設定值，則控制第二太陽能電池板轉動到水平方向，如果不低于設定值，則控制第二太陽能電池板轉動到豎直方向。

優選的，所述第二太陽能電池板上端與殼體側壁鉸接，初始狀態下，所述第二太陽能電池板處于豎直狀態并貼緊所述殼體側壁；所述殼體內設有用于控制第二太陽能電池板轉動到水平方向或豎直方向的控制裝置，所述殼體上表面設有一個第三凹腔，所述第三凹腔底部設有排水孔，所述第三凹腔底部的中心位置設有光源傳感器，所述控制裝置與第一太陽能電池板和光源傳感器相連，所述控制裝置判斷是否檢測到第一太陽能電池板的電量低于設定值且接收到光源傳感器檢測到太陽光的信號，如果是，則控制第二太陽能電池板轉動到水平方向，如果否，則控制第二太陽能電池板轉動到豎直方向,所述第三凹腔底部設有排水孔。

優選的，所述第二太陽能電池板上固定有轉軸，第二太陽能電池板通過所述轉軸與殼體側壁鉸接，所述轉軸上設有與第一齒輪，所述第一齒輪的中心軸與轉軸的中心軸位于同一直線上，所述殼體側壁設有電機，所述電機的輸出軸上固定有第二齒輪，所述第二齒輪與第一齒輪嚙合，所述控制裝置與電機相連以控制第二太陽能電池板轉動到水平方向或豎直方向。

為了實現所述目的，本發明一種基于圖像識別的光纜對地距離檢測方法，包括如下步驟：

將紅色圓形比對板用于設置在殼體正下方的地面上；

在殼體安裝到光纜上時，獲取殼體與地面之間的初始距離并控制攝像頭拍攝一張包含紅色圓形比對板的地面照片作為基礎照片；

控制攝像頭每隔10分鐘拍攝一次包含地面照片作為對比照片，并將對比照片存儲到存儲模塊上；

獲取基礎照片和初始距離，識別基礎照片中的紅色圓形比對板部分并計算基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊獲取對比照片，識別對比照片中的紅色圓形比對板部分并計算對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時光纜與地面之間的距離。

通過實施本發明可以取得以下有益技術效果：裝置實時測量架空光纜對地距離并根據對地距離判斷光纜對地距離是否安全并進行預警，無需巡視人員根據經驗判斷光纜與地面的距離是否低于安全距離。

附圖說明

圖1為本發明一種實施方式的正視圖；

圖2為本發明一種實施方式的第一旋臂與第二旋臂分離時的左視圖；

圖3為本發明一種實施方式的第一旋臂與第二旋臂連接時的左視圖；

圖4為本發明另一種實施方式在第二太陽能電池板處于豎直狀態時的的正視圖；

圖5為本發明另一種實施方式的第一旋臂與第二旋臂分離時的左視圖；

圖6為本發明另一種實施方式的第一旋臂與第二旋臂連接時的左視圖；

圖7為本發明另一種實施方式在第二太陽能電池板處于水平狀態時的正視圖；

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明：

實施例：

如圖1～圖7所示，本發明提供了基于圖像識別的光纜對地距離檢測裝置，用于設置在懸掛光纜1的吊線2上，包括殼體3，殼體3上端設有用于與吊線2連接的連接裝置4，殼體3下端設有用以檢測對地距離的距離檢測單元，殼體3內設有用于獲取對地距離并根據對地距離判斷光纜1對地距離是否安全并進行預警的控制單元和用于對距離檢測單元和控制單元供電的供電裝置。

控制單元通過對地距離與預設閾值比較，如果對地距離低于預設閾值，則進行預警；預設閾值根據實際要求進行設定，其中預警可以通過蜂鳴器或預警燈預警，也可通過gprs傳輸給遠程監控設備進行預警。

如圖2、圖3、圖5和圖6所示，作為連接裝置的一種優選結構，連接裝置包括至少一組夾持臂，夾持臂包括第一旋臂41、第二旋臂42和用于連接第一旋臂41和第二旋臂42的螺栓43，第一旋臂41一端與殼體3轉動連接，第二旋臂42一端與殼體3轉動連接，第一旋臂41上設有第一吊線卡槽44和第一螺孔45，第二旋臂42上設有與第一吊線卡槽44對應的第二吊線卡槽46和與第一螺孔45對應的第二螺孔47，第一旋臂41設有第一螺孔45的部位和第二旋臂42設有第二螺孔47的部位均轉動到豎直方向時，第一螺孔45的中心軸和第二螺孔47的中心軸在同一直線上，第一吊線卡槽44的開口朝向第二吊線卡槽46，第二吊線卡槽46的開口朝向第一吊線卡槽44，第一吊線卡槽44與第二吊線卡槽46結合形成供吊線2穿過的掛孔。使用時，首先旋轉第一旋臂41和第二旋臂42，使其處于圖3所示狀態，并移動到吊線和光纜相對的位置處，接著旋轉第一旋臂41和旋轉第二旋臂42，將設有第一旋臂41設有第一螺孔45的部位和第二旋臂42設有第二螺孔47的部位均轉動到豎直方向，即圖2所示狀態，最后，通過螺栓43穿過第一螺孔45和第二螺孔47，將第一旋臂41和第二旋臂42連接固定，使得第一吊線卡槽44和第二吊線卡槽46將吊線2卡在第一吊線卡槽44與第二吊線卡槽46結合形成掛孔內，進而使得光纜對地距離檢測裝置掛在導線2上。

如圖2、圖3、圖5和圖6所示，為了使得第一吊線卡槽44與第二吊線卡槽46能將吊線2卡緊，提高裝置安裝到導線上的穩定性，第一吊線卡槽44內設有用于卡緊吊線2的第一凸齒441，第二吊線卡槽46內設有用于卡緊吊線2的第二凸齒461，通過第一凸齒441和第二凸齒461實現對吊線2的齒輪咬合。

如圖1～圖7所示，為了通過簡單的結構實現第一旋臂41與殼體3的轉動連接和第二旋臂42與殼體3的轉動連接，第一旋臂41用于與殼體3連接的一端設有左右方向上貫穿第一旋臂41的第一穿孔，第二旋臂42用于與殼體3連接的一端設左右方向上貫穿第二旋臂42的第二穿孔，殼體3上端設有用于連接第一旋臂41的第一凹腔和用于連接第二旋臂42的第二凹腔，第一旋臂41一端設在第一凹腔內，第二旋臂42一端設在第二凹腔內，第一凹腔內設有穿過第一穿孔的第一橫桿411，第二凹腔內設有穿過第二穿孔的第二橫桿421。第一橫桿411固定在凹腔內，第一旋臂41通過第一穿孔轉動連接在第一橫桿41上，第二橫桿421固定在第二凹腔內，第二旋臂42通過第二穿孔轉動連接在第二橫桿421上。

如圖2、圖3、圖5和圖6所示，為了讓光纜1可以穩定在置于殼體3上方，殼體3上端位于第一凹腔與第二凹腔之間設有左右方向設置的光纜通槽5，光纜通槽5在垂直光纜1軸心面上的截面為半圓形，這樣的結構還具備的優點是：不但光纜通槽5可以拖住光纜1防止其左右晃動，而且工作人員光纜1可以很方便地將光纜1置于光纜通槽5上，進一步的，光纜通槽5和夾持臂配合還起到固定吊線2與光纜1之間距離作用。

如圖4～圖7所示，為了更穩定的將光纜1固定在本發明的裝置上，第一旋臂41上設有第一斜夾桿412，第一斜夾桿412遠離第一旋臂41一端設有第一弧形夾壁413，第二旋臂42上設有第二斜夾桿422，第二斜夾桿422遠離第二旋臂42一端設有第二弧形夾壁423，第一旋臂41設有第一螺孔45的部位和第二旋臂42設有第二螺孔47的部位均轉動到豎直方向時，第一弧形夾壁413、第二弧形夾壁423和光纜通槽5形成一個用于夾持光纜1夾持空間，夾持空間與光纜1現狀相對應。

作為連接裝置的另一種優選結構，連接裝置可以為掛鉤，掛鉤與殼體上端焊接。這樣的結構在于結構簡單，制作成本低。

作為供電裝置的一種優選結構，供電裝置包括第一太陽能電池板，第一太陽能電池板設置在殼體3上表面。

由于一些地區的陽光較少，太陽能較弱，為了防止第一太陽能電池板供電不住，如圖5和圖6所示，供電裝置還包括作為備用電池的第二太陽能電池板6，第二太陽能電池板6設置在殼體3側壁上，由于第二太陽能電池板6并不經常要用到，所以第二太陽能電池板6設置殼體3側壁即可，無需增大殼體3上表面來放置第二太陽能電池板6，使得裝置更為小巧。

如圖5和圖6所示，由于第二太陽能電池板6設置在殼體3側壁上后，因為太陽光能照射到第二太陽能電池板6的時間較少，特別時中午太陽能最大的時候，太陽光無法照射到第二太陽能電池板6或太陽光與第二太陽能電池板6的夾角接近180度，使得第二太陽能電池板6能接受的太陽光很少。

為了解決上述問題，如圖4～圖7所示，本發明一種解決方案為：第二太陽能電池板6上端與殼體3側壁鉸接，如圖4所示，初始狀態下，第二太陽能電池板6處于豎直狀態并貼緊殼體3側壁，殼體3內設有用于控制第二太陽能電池板6轉動到水平方向或豎直方向的控制裝置，控制裝置與第一太陽能電池板連接以檢測第二太陽能電池板6的電量是否低于設定值，如果低于設定值，則控制第二太陽能電池板6轉動到水平方向，如果不低于設定值，則控制第二太陽能電池板6轉動到豎直方向，設定值可以設為第一太陽能電池板總容量的15％，或根據需要設定，這樣的技術方案，僅在第二太陽能電池板6不足時，才將第二太陽能電池板6轉動到水平方向進行充電，在不必要時無需增大裝置在水平面上的占用空間。

為了解決上述問題，如圖4～圖7所示，本發明另一種方案為：第二太陽能電池板6上端與殼體3側壁鉸接，如圖4所示，初始狀態下，第二太陽能電池板6處于豎直狀態并貼緊殼體3側壁；殼體3內設有用于控制第二太陽能電池板6轉動到水平方向或豎直方向的控制裝置，殼體3上表面設有一個第三凹腔31，第三凹腔31底部的中心位置設有光源傳感器32，控制裝置與第一太陽能電池板和光源傳感器32相連，控制裝置判斷是否檢測到第一太陽能電池板的電量低于設定值且接收到光源傳感器32檢測到太陽光的信號，如果是，則控制第二太陽能電池板6轉動到水平方向，如果否，則控制第二太陽能電池板6轉動到豎直方向。設定值可以設為第一太陽能電池板總容量的15％，或根據需要設定；第三凹腔31和光源傳感器32的配合是為了檢測太陽光是否接近中午的直射，其原理是：當太陽光太斜時，第三凹腔31的腔壁遮擋了太陽光，使得光源傳感器32無法檢測到太陽光，即此時光源傳感器32不會發出檢測到太陽光的信號給控制裝置；當太陽光角度達到一定值時，第三凹腔31的腔壁無法遮擋太陽光，使得光源傳感器32檢測到太陽光，即此時光源傳感器32發出檢測到太陽光的信號給控制裝置。

作為第二太陽能電池板與殼體連接的一種優選結構，如圖5和圖6所示，第二太陽能電池板6上固定有轉軸61，第二太陽能電池板通過轉軸61與殼體側壁鉸接，轉軸61上設有與第一齒輪62，第一齒輪62的中心軸與轉軸61的中心軸位于同一直線上，殼體側壁設有電機63，電機63的輸出軸上固定有第二齒輪64，第二齒輪64與第一齒輪62嚙合，控制裝置與電機63相連以控制第二太陽能電池板轉動到水平方向或豎直方向。通過簡單的結構實現第二太陽能電池板與殼體側壁鉸接，并可以通過控制電機63實現第二太陽能電池板轉動，第一齒輪62的齒數為第二齒輪64的齒數的5倍到10倍,第二齒輪64的齒形與第一齒輪62的齒形相同。

如圖5和圖6所示，作為第三凹腔31的優選結構，第三凹腔31為圓柱體結構，圓柱體的高等于底面直徑。為了防止第三凹腔31積水，第三凹腔31底部設有排水孔33。

作為距離檢測單元的一種優選結構，檢測單元為超聲波測距離傳感器，超聲波測距離傳感器是本領域已知的一種距離檢測器，本發明不再進行詳細描述。

作為距離檢測單元的另一種優選結構，如圖4～圖7所示，距離檢測單元包括圖像測距器，圖像測距器包括紅色圓形比對板、存儲模塊、計算模塊和拍攝面朝下的攝像頭7，紅色圓形比對板用于設置在殼體3正下方的地面上，殼體3安裝到光纜1上時，獲取殼體3與地面之間的初始距離并控制攝像頭拍攝一張包含紅色圓形比對板的地面照片作為基礎照片，將初始距離和基礎照片存到存儲模塊中，攝像頭每隔10分鐘拍攝一次包含地面照片作為對比照片，并將對比照片存儲到存儲模塊上，計算模塊獲取基礎照片和初始距離，識別基礎照片中的紅色圓形比對板部分并計算基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊獲取對比照片，識別對比照片中的紅色圓形比對板部分并計算對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時殼體3與地面之間的距離。殼體3與地面之間的距離可以直接作為光纜1對地距離。

對應的本發明還設計了一種基于圖像識別的光纜對地距離檢測方法，包括如下步驟：

將紅色圓形比對板用于設置在殼體3正下方的地面上；

在殼體3安裝到光纜1上時，獲取殼體3與地面之間的初始距離并控制攝像頭拍攝一張包含紅色圓形比對板的地面照片作為基礎照片；

控制攝像頭每隔10分鐘拍攝一次包含地面照片作為對比照片，并將對比照片存儲到存儲模塊上；

獲取基礎照片和初始距離，識別基礎照片中的紅色圓形比對板部分并計算基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊獲取對比照片，識別對比照片中的紅色圓形比對板部分并計算對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時光纜與地面之間的距離。

根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時光纜與地面之間的距離的原理是：由于紅色圓形比對板的實際面積y和照片的總像素z都是固定的，當獲取初始距離d1、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點x、對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點x2；首先可以根據

可以通過公式如下公式計算得出光纜與地面之間的距離d2(也是殼體與地面的具體)：

簡化后的公式為：

為了提高光纜1對地距離的測量精度，如圖4～圖7所示，距離檢測單元還包括超聲波測距離傳感器、距離處理器，距離處理器獲取圖像測距器測得的殼體3與地面之間的距離作為第一距離以及獲取超聲波測距離傳感器殼體3與地面之間的距離作為第二距離，判斷第一距離與第二距離的差值與第一距離的比值是否在-20％～20％之間，如果判斷結果為是，則以第一距離和第二距離的平均值作為光纜1對地距離，如果判斷結果為不是，則以第一距離作為光纜1對地距離。為了距離檢測單元有異常時，可以預警，距離處理器連接有異常記錄模塊和異常報警模塊，異常記錄模塊內存儲有異常次數值和異常次數閾值，距離處理器判斷第一距離與第二距離的差值與第一距離的比值是否在-20％～20％之間，如果判斷結果為不是，則距離處理器控制異常記錄模塊內存儲有異常次數值加1，并判斷異常次數值是否超過異常次數閾值，如果異常次數值超過異常次數閾值，則控制異常報警模塊進行報警。控制異常報警模塊可以為gprs模塊和位置模塊，通過gprs模塊將位置模塊和報警信息發送到工作人員的移動設備上。

對應的本發明還設計了一種基于圖像分析的光纜對地距離檢測方法，包括如下步驟：

距離處理器獲取圖像測距器測得的殼體與地面之間的距離作為第一距離以及獲取超聲波測距離傳感器殼體與地面之間的距離作為第二距離，判斷第一距離與第二距離的差值與第一距離的比值是否在-20％～20％之間，如果判斷結果為是，則以第一距離和第二距離的平均值作為光纜1對地距離，如果判斷結果為不是，則以第一距離作為光纜1對地距離。

其中通過距離處理器獲取圖像測距器測得的殼體與地面之間的距離的步驟包括：

將紅色圓形比對板用于設置在殼體正下方的地面上；

在殼體安裝到光纜上時，獲取殼體與地面之間的初始距離并控制攝像頭拍攝一張包含紅色圓形比對板的地面照片作為基礎照片；

控制攝像頭每隔10分鐘拍攝一次包含地面照片作為對比照片，并將對比照片存儲到存儲模塊上；

獲取基礎照片和初始距離，識別基礎照片中的紅色圓形比對板部分并計算基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊獲取對比照片，識別對比照片中的紅色圓形比對板部分并計算對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點，計算模塊根據初始距離、基礎照片中紅色圓形比對板所占用的像素點和對比照片中紅色圓形比對板所占用的像素點計算得出拍攝對比照片時殼體與地面之間的距離。

上述根據具體情況，紅色圓形比對板也可以由成圓形狀涂在底面上的漆代替。

以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的技術特征并不局限于此，任何本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利范圍之中。