视觉监测技术在电网输电塔安防监测中的应用研究

引言：电网输电塔作为输电线路的重要支撑结构，其安全稳定运行直接关系到电网的可靠性。但输电塔多分布在偏远山区、沙漠戈壁等环境恶劣的区域，传统的人工巡检方式难以满足实时监测的需求，安全隐患难以及时发现和处理。近年来，视觉监测技术在各领域得到广泛应用，为输电塔的安防监测提供了新的解决方案。本文将重点分析视觉监测技术在电网输电塔安防监测中的研究现状，探讨其应用优势，为推动视觉监测技术在输电塔安防监测领域的进一步应用提供参考。

1 视觉监测技术的基本原理、优势和分类

视觉监测技术是一种基于计算机视觉和图像处理的智能化监测方法。其基本原理是通过安装在监测对象上的图像传感器（如可见光摄像机、红外热成像仪等）采集图像信息，再利用计算机视觉算法对图像进行分析处理，提取目标特征，识别异常行为，实现对监测对象的实时监控。相比传统的监测方式，视觉监测技术具有诸多优势。首先，视觉监测能够提供直观、丰富的图像信息，便于监测人员及时掌握现场情况。其次，视觉监测系统可实现全天候、远程化的自动监控，大大节省人力物力成本。再者，视觉监测系统具有灵活的拓展性，能够集成多种类型的图像传感器和智能分析算法，满足不同场合的监测需求。

视觉监测技术可分为可见光监测、红外热成像监测、立体视觉监测等多种类型。可见光监测利用可见光摄像机采集可见光图像信息，适用于光照条件良好的环境。红外热成像监测则通过红外热成像仪采集物体的温度分布信息，可在黑暗、雾霾等低能见度环境下工作。立体视觉监测则利用多个图像传感器从不同角度采集图像，通过三维重建技术还原物体的三维信息，进一步提高异常识别的精度。总之，视觉监测技术凭借其直观、高效、智能的优势，在各种工业场景的安防监测中得到广泛应用，代表了未来监测技术的发展方向。

2 视觉监测技术在输电塔安防监测中的应用探索与优势分析

2.1 结构件损伤监测

输电塔的结构件（如塔材、基础、横担等）长期暴露在野外环境中，容易受到风力、冰雪、腐蚀等因素的影响而发生损伤。常见的损伤类型包括塔材变形、断裂，螺栓松动、脱落，基础开裂、塌陷，横担锈蚀等。这些结构损伤若不能及时发现和处理，可能引发输电塔倒塌等严重事故。

视觉监测技术可通过图像特征分析实现对输电塔结构件的状态监测。首先利用高清摄像机采集输电塔不同部位的近景图像，获取塔材、螺栓、基础、横担等关键结构的细节信息。然后采用边缘检测、区域分割、纹理特征提取等图像处理算法，自动识别图像中结构件的位置和形状特征。通过与标准模型比对，即可判断结构件是否发生损伤变形。例如，对于塔材变形，可通过分析塔材边缘的连续性和局部角度变化，检测塔材的弯曲程度；对于螺栓松脱，可通过检测螺栓轮廓的完整性，判断螺栓是否出现松动、脱落；对于基础开裂，可通过分析混凝土表面的纹理特征，发现裂缝的产生和扩展。

与人工检测相比，视觉监测能够在不登塔的情况下获取输电塔结构的高清图像，并通过算法自动识别关键特征，快速、准确地发现结构损伤，减少了人工分析的主观性和不确定性。同时，获取的图像数据可存储、回放、比对，方便进行同塔不同时期、同线路不同塔之间的对比分析，追踪结构件的损伤发展过程。此外，借助无人机等移动平台，视觉监测还可对输电塔各个角度进行全方位、近距离的图像采集，大大提高了检测的灵活性，降低了登塔检测的安全风险。结合 5G、云计算等技术，视觉监测系统可实现图像数据的远距离高速传输和海量处理，进一步提升损伤识别的效率。视觉监测技术在输电塔结构件损伤监测中具有直观、高清、高效、灵活的优势，有望成为传统人工检测方法的重要补充，为输电塔的安全运行提供有力保障。

2.2 电网输电塔变形监测

输电塔由于其高耸的结构和恶劣的运行环境，长期承受着风载、冰载、地震等外力作用，容易发生变形，严重时可导致输电线路断线或塔体倒塌等事故。及时、准确地监测输电塔的变形情况，对保障电网安全稳定运行至关重要。传统的输电塔变形监测主要依靠人工巡检和测量，存在周期长、精度低、劳动强度大等缺点。视觉监测技术为解决这一问题提供了新思路。通过在输电塔上安装高分辨率摄像机，持续采集塔体及杆塔的图像，再利用计算机视觉算法对图像进行处理和分析，即可实现对塔体变形的实时监测。可采用如下方法：首先，通过图像预处理和边缘检测等操作，从采集的图像中提取出杆塔的轮廓特征。然后，将提取的轮廓与标准杆塔模型进行对比，通过相似性度量计算出二者的偏差，从而判断杆塔是否发生变形以及变形的程度。对于复杂的杆塔结构，还可使用深度学习算法如卷积神经网络，通过大量变形或者非变形杆塔样本的训练，自动学习其变形特征，进一步提高变形检测的精度和智能化水平。在实际应用中，可布设多个摄像机从不同角度对杆塔进行成像，获取更全面的变形信息。同时，通过测距算法计算摄像机到杆塔的距离，对变形量进行定标，实现变形程度的定量分析。将变形检测与云计算、大数据分析技术相结合，还可实现同线路、同区域内多基杆塔变形数据的关联分析，识别变形规律，预测变形趋势。

结束语：视觉监测技术在电网输电塔安防监测领域的应用展现出显著的优势和广阔的发展前景。通过高清图像采集、智能算法分析以及与现代信息技术的融合，该技术不仅能够实现对输电塔结构件损伤和变形的实时、准确监测，还能大幅提高监测效率，降低人力物力成本，并有效提升电网的安全运行水平，为保障国家电力能源安全做出更大贡献。

参考文献：

[1]李志鹏. 电力工程输电线路设计与施工技术研究 [J]. 光源与照明,2025, (01): 162-164.

[2]逯沙鸥,王琦,关欣雨,等. 视觉监测技术在电网输电塔安防监测中的应用研究 [J]. 吉林电力, 2024, 52 (06): 40-46.