CN102610050A - 一种架空输电线路山火在线监测系统及其实现方法 - Google Patents

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胡忠伟
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航天科工深圳(集团)有限公司
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Abstract

本发明公开一种架空输电线路山火在线监测系统及其实现方法,该系统包括监测主机、通过无线传感网络与该监测主机连接的多个监测点、通过3G网络与该监测主机连接的后台主站以及与该监测主机连接且分别携带云台调节器的第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头,所述监测点以监测主机为中心通过组网方式逐级布防,第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头分别扫描东、南、西、北四个监测点布防区内监测位置对应的温度最高点范围内的视频影像。该技术方案安全性高、成本低并可及时报警。

Description

一种架空输电线路山火在线监测系统及其实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及在线监测领域,尤其涉及一种架空输电线路山火在线监测系统及其实现方法。
背景技术
[0002]目前输电线路因山火容易导致导线空气间隙被击穿或者绝缘子被损坏而引起跳闸,众所周知,山火易使输电线路附近温度升高,大量的粉尘随热浪向上扬,给输电线路的安全运行带来极大隐患;另外,杆塔附近的山火又极易破坏杆塔钢材外层的防锈涂层,导致杆塔本身生锈,从而降低杆塔自身的承载能力。
[0003] 其中,更为严重的是,长期工作于野外的架空输电线路无人值守,山火发生后,不能及时告警并及时的扑灭火灾,山火烧致架空输电线路底下或杆塔附近时,极易引起跳闸事故或破坏杆塔本身的防锈层,对架空输电线路的安全运行带来极大的隐患。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术所引起的安全隐患的缺陷,提供一种架空输电线路山火在线监测系统及其实现方法,该技术方案安全性高、成本低并可及时报警。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种架空输电线路山火在线监测系统,其包括监测主机、通过传感网络与该监测主机连接的多个监测点、通过通信网络与该监测主机连接的后台主站以及与该监测主机连接且分别携带云台调节器的第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头,所述监测点以监测主机为中心通过组网方式逐级分布,第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头分别扫描东、南、西、北四个方向的所述监测点监测区域内对应的温度最高点的视频影像,其中,
所述监测点,用于监测传感器的传感数据,并将所述传感数据通过所述传感网络发送至所述监测主机,其中,该传感器包括烟雾传感器、温湿度传感器以及气体传感器;
所述监测主机,用于在第一预设时间内查询所述视频影像,并接收所述传感数据,根据所述视频影像和/或传感数据判断是否发生火灾,并在判断发生火灾时发出声光报警信号并同时将所述视频影像和传感数据发送给所述后台主站;
所述后台主站,用于根据其所接收的所述传感数据和所述视频影像进行报警。
[0006] 优选地,所述系统还包括与该监测主机连接且为其提供电源的太阳能电池。
[0007] 优选地,所述监测主机具体包括主板、与该主板连接的用于维持所述传感网络的通信状态并在第二预设时间内检测所述传感网络节点是否存在异常的收发模块、用于在检测到火灾时发出所述声光报警信号的声光报警模块、对所述视频影像进行压缩编码并通过 RS485总线进行通信的视频处理模块。
[0008] 优选地,每个所述监测点具体包括单片机、与该单片机连接的用于测量传感数据的传感器以及用于组成所述传感网络并逐级与监测主机通信的无线模块。
[0009] 优选地,所述监测点的数量为N,其中,N为小于等于256的自然数。
[0010] 优选地,所述监测点以监测主机为中心通过组网方式分布的级数为M,其中,M为小于等于128的自然数。
[0011] 优选地,所述传感网络为无线传感网络,所述通信网络为3G通信网络。
[0012] 本发明还提供一种架空输电线路山火在线监测系统的实现方法,所述系统为上述所述的系统,所述方法包括以下步骤:
51.通过测量所述传感数据确定山火发生所在的监测点布防区内监测点位置,并启动该监测点位置所对应的监测点布防区的红外摄像头;
52.根据该监测主机内预先设置的监测方位信息将云台调节器指向该监测点位置,从而扫描该监测点位置对应的温度最高点的视频影像,并将所述监测点的传感数据和视频影像通过传感网络发送至监测主机,其中,所述监测方位信息包括监测点编号和预置位;
53.监测主机将所述传感数据和所述视频影像通过通信网络发送至后台主站进行报警,同时监测主机发出声光报警信号。
[0013] 优选地,所述步骤SI之前还包括以下步骤:
S0.通过判断烟雾传感器、温湿度传感器或者气体传感器是否检测到告警信息,若是, 则执行步骤Si,若否,则监测点进入组网等待状态。
[0014] 实施本发明的技术方案,具有以下有益效果:通过无线传感网络以监测主机为中心,由监测点组网逐级布防对山火进行在线监测,并利用红外摄像头扫描监测点布防区内的温度最高点范围内的视频影像,并通过3G网络与后台主站进行数据通信,该技术方案安全性高、成本低并可及时报警。
附图说明
[0015] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图I是本发明架空输电线路山火在线监测系统的结构示意图;
图2是本发明监测点以监测主机为中心通过组网方式逐级布防的网络示意图;
图3是本发明监测主机的结构示意图;
图4是本发明监测点的结构示意图;
图5是本发明架空输电线路山火在线监测系统的实现方法。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0017] 请参阅图1,图I是本发明架空输电线路山火在线监测系统的结构示意图,如图I 所示,I、该系统包括监测主机100、通过传感网络与该监测主机100连接的多个监测点200、 通过通信网络与该监测主机100连接的后台主站300以及与该监测主机100连接且分别携带云台调节器的第一红外摄像头410、第二红外摄像头420、第三红外摄像头430和第四红外摄像头440,所述监测点200以监测主机100为中心通过组网方式逐级分布,第一红外摄像头410、第二红外摄像头420、第三红外摄像头430和第四红外摄像头440分别扫描东、 南、西、北四个方向的所述监测点监测区域内对应的温度最高点的视频影像。值得注意的是,在本实施例中,所述传感网络为无线传感网络,所述通信网络为3G通信网络。
[0018] 下面具体介绍各个部分的作用:
所述监测点200,用于监测传感器的传感数据,并将所述传感数据通过传感网络发送至所述监测主机100,其中,该传感器包括烟雾传感器、温湿度传感器以及气体传感器;
所述监测主机100,用于在第一预设时间内查询所述视频影像,并接收所述传感数据, 根据所述视频影像和/或传感数据判断是否发生火灾,并在检测到火灾时发出声光报警信号并同时将所述视频影像和传感数据发送给所述后台主站;应当说明的是,该第一预设时间可根据用户的需求自行设定,例如10秒等等,在此不再赘述。
所述后台主站300,用于根据其所接收的所述传感数据和所述视频影像进行报警。
[0019] 太阳能电池500,与该监测主机连接且为其提供电源。
[0020] 应当说明的是,本实施例中的架空输电线路山火在线监测系统可通过下述步骤进行安装:
选定安装区域后,将监测主机安装于杆塔上,并使用电子指南针将携带云台调节器的第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头以及第四红外摄像头分别安装于朝向东、南、西、北的方向;太阳能电池安装好后,进行通电测试;然后再安装监测点,其安装按照从第I级先安装的逐级安装方式,每安装好一个监测点,利用上述红外摄像头的云台调节器对监测点的预置位进行调节,并将该预置位和监测点编号存储于监测主机内,再安装下一个监测点。
[0021] 在本实施例中,所述监测点的数量为N,其中,N为小于等于256的自然数。该数量是用户自行设定的,值得一提的是,因为监测主机安装于杆塔上,一般杆塔之间的距离平均约为400米左右,每个监测点的无线通信距离可达100至300米,所以不须太多的监测点。 另外,监测点的网络在监测点的无线通信距离范围内,用户可选择最易产生山火的地区进行布防,对于河流等不会出现山火灾害的地方不需要进行布防,这样可节约监测点的数量, 从而节约成本。
[0022] 所述监测点以监测主机为中心通过组网方式分布的级数为M,其中,M为小于等于128的自然数。一般的无线模块通信距离为100米至300米左右,选择大功率的无线通信模块可达1000米至3000米。在其他的实施例中,用户的布防不以无线通信的距离为限制条件。一般来说,以山火监测所用的传感器为监测条件,间隔距离越远,监测越不灵敏。在容易产生山火的地区范围可多布防点。
[0023] 应当说明的是,同级间或者跨级间的所述监测点实行就近通信原则。在实际的应用当中,每一个监测点都有自身的编号ID和级别号IG,在布防的时候就要进行配置。具体来说,同级之间的监测点最多可与两个监测点进行通信,下一级监测点最多可与两个上一级的监测点进行通信。将监测点进行由内到外的逐级布防的好处是可以保障在有监测点出现异常的情况下,其他监测点的数据可以发送给监测主机。
[0024] 为了便于理解上述就近通信原则,举一个简单的例子,请参阅图2,图2是本发明监测点以监测主机为中心通过组网方式逐级布防的网络示意图,如图2所示,假设用户设有2级监测点进行布防,而山火出现在距离A点最近的监测点A和B之间。正常情况下,监测点A首先监测到山火,优选将数据发送给上一级的监控主机C,监测点B或其他监测点也可能因风向或其他原因监测到山火,监测点B监测到山火信息后,会优先将报警信息发送给它的上一级监测点A,同时A也会给以回复。若监测点A在将山火报警信息发送到上一级之前出现异常(被烧坏或损坏),而监测点B监测到山火并将信息发送给它的上级监测点 A的时候,监测点A不给出回复,则监测点B将报警信息发送给另一个上一级监测点F,监测点F给出应答回复,并上报给监测主机C。若监测点A和监测点F都不回复监测点B的报警信息时,监测点B已无法向上一级发送信息,这时,监测点B会将报警信息发送给同级的监测点E和监测点D,由监测点E或监测点D选择自己的通道向上级进行报警信息的发送。
[0025] 请结合参阅图3,图3是本发明监测主机的结构示意图,该监测主机具体包括主板、与该主板连接的收发模块、声光报警模块、3G模块、电源管理模块以及视频处理模块,其中,收发模块用于维持无线传感网络的通信状态并在第二预设时间内检测无线传感网络节点是否存在异常,其中,用户可自行设定该第二预设时间,在本实施例中,该第二预设时间可设为I分钟;声光报警模块用于在检测到告警信息时发出声光报警信号,及时提示火灾区域附近的人员撤离该区域或小型火灾上前及时的扑灭;电源管理模块对输入监测主机的太阳能电源进行管理,并存储于蓄电池中,给监测主机及外围供给电源。3G模块用于将视频及其他数据传输给后台主站,或接受后台主站的一些配置或操作命令。视频处理模块由电源输出、视频处理板、RS485通信组成,将接收到的摄像头的PAL格式的视频信息,进行压缩编码,通过RS485总线进行云台的操作或配置信息的通信。
[0026] 值得一提的是,主控板包括CPU和视频接入部分,其中,CPU为ARM9内核的主控芯片,接收压缩好的视频数据及其他传感器数据,并通过3G网络与后台进行数据的交互。视频接入部分为DSP进行视频方面的处理,通过总线与主控芯片进行通信。其外围包括存储器、复位系统、电源管理、声光报警输出驱动等部分,本领域的技术人员应当了解,这里不再阐述。
[0027] 请结合参阅图4,图4是本发明监测点的结构示意图,如图4所示,所述监测点具体包括单片机、与该单片机连接的传感器、无线模块、存储器以及电源管理等,其中,单片机采用32位的CortexM3内核,电源由小功率太阳能电池提供,并通过电源管理存储于锂电池内,传感器用于测量传感数据,在本实施例中,烟雾测量传感器测量因火灾引起的烟雾、C02 等气体是否超标;温湿度传感器用于测量监测点附近的环境温度、湿度是否因火灾而发生急剧的变化;气体探测传感器用于测量监测点附近的气体浓度比例的详细数据:如C02、 CO、S02等气体的浓度的详细数据,无线模块用于组成无线传感网络并逐级与监测主机通 ί目。
[0028] 请参阅图5,图5是本发明架空输电线路山火在线监测系统的实现方法,如图5所示,所述方法包括以下步骤:
在步骤SO中,通过判断烟雾传感器、温湿度传感器或者气体传感器是否检测到告警信息,若是,则执行步骤Si,若否,则监测点进入组网等待状态。
[0029] 在步骤SI中,通过测量所述传感数据确定山火发生所在的监测点布防区内监测点位置,并启动该监测点位置所对应的监测点布防区的红外摄像头;
在步骤S2中,根据该监测主机内预先设置的监测方位信息将云台调节器指向该监测点位置,从而扫描该监测点位置对应的温度最高点的视频影像,并将所述监测点的传感数据和视频影像通过传感网络发送至监测主机,其中,所述监测方位信息包括监测点编号和预置位;
在步骤S3中,监测主机将所述传感数据和所述视频影像通过通信网络发送至后台主站进行报警,同时监测主机发出声光报警信号。
[0030] 相较于现有技术,通过无线传感网络以监测主机为中心,由监测点组网逐级布防对山火进行在线监测,并利用红外摄像头扫描监测点布防区内的温度最高点范围内的视频
影像,并通过3G网络与后台主站进行数据通信,该技术方案安全性高、成本低并可及时报警
[0031] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1. 一种架空输电线路山火在线监测系统,其特征在于,其包括监测主机、通过传感网络与该监测主机连接的多个监测点、通过通信网络与该监测主机连接的后台主站以及与该监测主机连接且分别携带云台调节器的第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头,所述监测点以监测主机为中心通过组网方式逐级分布,第一红外摄像头、第二红外摄像头、第三红外摄像头和第四红外摄像头分别扫描东、南、西、北四个方向的所述监测点监测区域内对应的温度最高点的视频影像,其中,所述监测点,用于监测传感器的传感数据,并将所述传感数据通过所述传感网络发送至所述监测主机,其中,该传感器包括烟雾传感器、温湿度传感器以及气体传感器;所述监测主机,用于在第一预设时间内查询所述视频影像,并接收所述传感数据,根据所述视频影像和/或传感数据判断是否发生火灾,并在判断发生火灾时发出声光报警信号并同时将所述视频影像和传感数据发送给所述后台主站;所述后台主站,用于根据其所接收的所述传感数据和所述视频影像进行报警。
2.根据权利要求I所述的系统,其特征在于,所述系统还包括与该监测主机连接且为其提供电源的太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述监测主机具体包括主板、与该主板连接的用于维持所述传感网络的通信状态并在第二预设时间内检测所述传感网络节点是否存在异常的收发模块、用于在检测到火灾时发出所述声光报警信号的声光报警模块、对所述视频影像进行压缩编码并通过RS485总线进行通信的视频处理模块。
4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,每个所述监测点具体包括单片机、与该单片机连接的用于测量传感数据的所述传感器以及用于组成所述传感网络并逐级与监测主机通信的无线模块。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述监测点的数量为N,其中,N为小于等于256的自然数。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述监测点以监测主机为中心通过组网方式分布的级数为M,其中,M为小于等于128的自然数。
7.根据权利要求I所述的系统,其特征在于,所述传感网络为无线传感网络,所述通信网络为3G通信网络。
8. —种架空输电线路山火在线监测系统的实现方法,其特征在于,所述系统为上述权利要求I至7任一项所述的系统,所述方法包括以下步骤:51.通过测量所述传感数据确定山火发生所在的监测点布防区内监测点位置,并启动该监测点位置所对应的监测点布防区的红外摄像头;52.根据该监测主机内预先设置的监测方位信息将云台调节器指向该监测点位置,从而扫描该监测点位置对应的温度最高点的视频影像,并将所述监测点的传感数据和视频影像通过传感网络发送至监测主机,其中,所述监测方位信息包括监测点编号和预置位;53.监测主机将所述传感数据和所述视频影像通过通信网络发送至后台主站进行报警,同时监测主机发出声光报警信号。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤SI之前还包括以下步骤:S0.判断烟雾传感器、温湿度传感器或者气体传感器是否检测到告警信息,若是,则执行步骤SI,若否,则监测点进入组网等待状态。
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