CN104867268A - 一种判断输电线路下移动物超限的监控设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种判断输电线路下移动物超限的监控设备，包括检测模块、云台、WIFI模块、声光报警模块、GPRS模块、嵌入式系统、电源管理模块、发电模块；检测模块经串行总线与云台连接；检测模块经网口与WIFI模块连接；检测模块经IO口触发声光报警模块；嵌入式系统通过串行总线与检测模块、GPRS模块、电源管理模块进行通讯，且嵌入式系统控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块和GPRS模块的电源；通过研制基于视频超精度三维重建和前端智能识别技术，实时监测输电线路走廊情况，对危及输电线路安全的施工机械和跨江输电走廊大型船只提前进行预警，防止重大事故发生，因此具有重要的应用价值，特别是对跨江输电走廊大型船只的预警，具有极高的实用性。

Description

一种判断输电线路下移动物超限的监控设备及方法

技术领域

本发明涉及一种监控设备，特别是涉及基于视频重建三维信息的监控设备。

背景技术

据统计，全国近三分之一的停电事故都是因为外力破坏电网引起的，因此确保电力“生命线’安全、畅通已成为刻不容缓的社会问题；目前，高压电缆在城市输配电网络中应用越来越广泛，且输配电网络大量穿越在城市、乡村中，受到人们生活、生产活动的干扰，当前，架空输电线路下面存在大量安全隐患，如跨江输电线路走廊大型采砂船、运输船经过，修路、搞基建这些施工现场需要用大型施工机械，如吊车、挖掘机、翻斗车等；这些大型机械在工作时很难把握与架空输电线路之间的距离，因此会穿越高压线的安全距离，导致输配电线路跳闸及相关设施毁损；这不仅给当事单位个人带来生命财产的损失，也给供电部门的日常生产带来严重影响，且社会波及面广，影响恶劣。

发明内容

本发明的目的是提供一种判断输电线路下移动物超限的监控设备，解决大型机械在工作时很难把握与架空输电线路之间的距离，因而易导致输电线路跳闸及相关设施毁损得问题；

为解决上述提出的问题，本发明提出的一种判断输电线路下移动物超限的监控设备，包括检测模块、云台、WIFI模块、声光报警模块、GPRS模块、嵌入式系统、电源管理模块、发电模块；检测模块包括图像采集模块和方位距离模块；图像采集模块经串行总线与云台连接；检测模块经网口与WIFI模块连接；检测模块经IO口触发声光报警模块；嵌入式系统通过串行总线与检测模块、GPRS模块、电源管理模块进行通讯，且嵌入式系统控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块和GPRS模块的电源；发电模块用于发电，并将生产的电能存储在电源管理模块中；电源管理模块给嵌入式系统供电。

图像采集模块为500万像素的CMOS相机或CCD相机，实现图像采集、压缩功能；方位距离模块采用毫米波雷达。

声光报警模块采用高音喇叭与LED警灯。

电源管理模块包括电源管理组件和蓄电池组。

发电模块为太阳能电池板和小型风机的风光互补系统。

嵌入式系统包括低功耗单片机和ARM处理器；低功耗单片机控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块、ARM处理器、GPRS模块的电源的开启与关闭状态；ARM处理器处理电网规约协议，并对图像数据进行打包传输处理。

GPRS模块3GGPRS模块；WIFI模块为基于RJ45网络接口的WIFI模块。

ARM处理器通过RS232串口和检测模块进行通讯；ARM处理器通过RS485串口分别与GPRS模块、电源管理模块进行通讯；检测模块通过RS485串口和云台连接。

为解决上述提出的问题，基于上述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，本发明提出的一种判断输电线路下移动物超限的方法，括以下步骤：

步骤S1：图像采集模块将采集到的现场高清图像数据传输给嵌入式系统；与此同时，方位距离模块将监测到的移动物体的方位，以及移动物体与输电线路的距离传输给嵌入式系统；

步骤S2：嵌入式系统接收到图像采集模块传来的现场高清图像数据后，按比例进行三维重建，并对三维场景设置三维周界，同时显现输电线路的危险区域；

步骤S3：嵌入式系统接收到方位距离模块传来的移动物体的距离及方位时，按比例将移动物体同步在已重建的三维场景中；

步骤S4：当移动物体进入到输电线路的危险区域时，嵌入式系统自动启动声光报警包装置，并通过GPRS模块向监控中心进行报警，先上传报警文字，再上传图像信息，并标注危险区域；

步骤S5：GPRS模块启动WiFi模块，经WiFi可以查看实时监控视频流。

使用本发明后，由于本发明利用多种精确可靠的三维物体结构重建和目标状态识别来实现检测，因此可达到检测预警的作用，可有效地减少外力破坏事件的发生，极大的减少由于人为的麻痹大意而引发的事故；另外，由于有了实时监控预警措施，极大地方便了供电局进行重点管理，从而有效地减少和控制事故的发生，每年可以为供电局节约上百万资金，同时，对社会的稳定作出了有益贡献。

此外，与传统的三维重建方法如激光深度感知、结构光等相比有许多优势，它所需设备简单，可以实现实时的三维监测系统；无需对摄像机标定，大大降低成本；应用相对灵活，操作性强。可以预期，这种方法会实际工程应用提供一种更加简单、易行、经济、实用的手段，除电力系统输电线路防外力破坏应用以外，在其他很多行业有广阔的应用空间。

下面结合附图对本发明的判断输电线路下移动物超限的监控设备作进一步说明。

附图说明

图1为判断输电线路下移动物超限的监控设备的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括检测模块、云台、WIFI模块、声光报警模块、GPRS模块、嵌入式系统、电源管理模块、发电模块；检测模块包括图像采集模块和方位距离模块；图像采集模块经串行总线与云台连接；检测模块经网口与WIFI模块连接；检测模块经IO口触发声光报警模块；嵌入式系统通过串行总线与检测模块、GPRS模块、电源管理模块进行通讯，且嵌入式系统控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块和GPRS模块的电源；发电模块用于发电，并将生产的电能存储在电源管理模块中；电源管理模块给嵌入式系统供电。

图像采集模块采用500万像素的CMOS相机或CCD相机，实现图像采集、压缩功能，无需修改PCB版；方位距离模块采用毫米波雷达；

云台选用普通云台；

声光报警模块采用高音喇叭与LED警灯；

电源管理模块包括电源管理组件和蓄电池组；

发电模块为太阳能电池板和小型风机的风光互补系统；

嵌入式系统包括低功耗单片机和ARM处理器；低功耗单片机控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块、ARM处理器、GPRS模块的电源的开启与关闭状态；ARM处理器处理电网规约协议，并对图像数据进行打包传输处理；

GPRS模块3GGPRS模块；WIFI模块为基于RJ45网络接口的WIFI模块；

ARM处理器通过RS232串口和检测模块进行通讯；ARM处理器通过RS485串口分别与GPRS模块、电源管理模块进行通讯；检测模块通过RS485串口和云台连接。

本实施例安装在输电线路铁塔上，实时监视两级输电线路铁塔之间的线路走廊，对靠近输电线路走廊的大型运动物体做在线的前端视频分析；

本实施例的工作包括以下步骤：

步骤S1：图像采集模块将采集到的现场高清图像数据传输给嵌入式系统；与此同时，方位距离模块将监测到的移动物体的方位，以及移动物体与输电线路的距离传输给嵌入式系统；

步骤S2：嵌入式系统接收到图像采集模块传来的现场高清图像数据后，按比例进行三维重建，并对三维场景设置三维周界，同时显现输电线路的危险区域；

步骤S3：嵌入式系统接收到方位距离模块传来的移动物体的距离及方位时，按比例将移动物体同步在已重建的三维场景中；

步骤S4：当移动物体进入到输电线路的危险区域时，嵌入式系统自动启动声光报警包装置，并通过GPRS模块向监控中心进行报警，先上传报警文字，再上传图像信息，并标注危险区域；

步骤S5：GPRS模块启动WiFi模块，经WiFi可以查看实时监控视频流。

本实施例主要技术特点如下：

1)利用现场测量的数据等信息和采集的高清图像数据对监控场景按比例进行三维重建；

2)对靠近输电线路走廊的移动物体做前端视频分析，根据雷达给出的移动物体的距离及方位实时的按比例同步在已重建的三维场景中；

3)对三维场景设置的三维周界，同时显现输电线路的危险区域，利用相应的周界算法，检测监视范围内的大型运动目标(包括但不限于施工机械)；

4)检测到危险(即移动物体进入到输电线路危险区域)时，则自动启动预警程序，启动现场报警，并通过GPRS无线通信网络向监控中心进行报警，先上传报警文字，再上传图像信息(可选是否压缩)并标注危险区域，当监控中心收到文字报警信息时，即刻向监控中心和施工现场相关人员发送文字报警信息，当监控中心收到报警图像时，将报警图像发送给相关人员；

5)系统带有WiFi和GPRS无线通信；首次安装时，通过WiFi配置和校准，配置结束之后WiFi关闭，并可通过GPRS无线网络配置启动WiFi；

6)系统配有云台，云台经串口和主机连接，可进行旋转配置，预置位数量可达200个；

7)产品配备声光报警包装置，使现场工作人员及时知道，及时控制危险动作；

8)采用太阳能电池板和小型风机的风光互补系统供电，并提供接口实时监控电池状态；

9)系统可在夜间拍照；

10)通过WiFi可以查看实时视频流，GPRS无线网络下可选择传输单张高清图像。

使用该本实施例后可以极大的减少事故的发生，因为有预警和告警功能，极大的减少由于人为的麻痹大意而引发的事故，由于有了实时监控预警措施，极大地方便了供电局进行重点管理，从而有效地减少和控制事故的发生，每年可以为供电局节约上百万资金，同时，对社会的稳定作出了有益贡献。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，包括检测模块、云台、WIFI模块、声光报警模块、GPRS模块、嵌入式系统、电源管理模块、发电模块；检测模块包括图像采集模块和方位距离模块；图像采集模块经串行总线与云台连接；检测模块经网口与WIFI模块连接；检测模块经IO口触发声光报警模块；嵌入式系统通过串行总线与检测模块、GPRS模块、电源管理模块进行通讯，且嵌入式系统控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块和GPRS模块的电源；发电模块用于发电，并将生产的电能存储在电源管理模块中；电源管理模块给嵌入式系统供电。

2.根据权利要求1所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，图像采集模块为500万像素的CMOS相机或CCD相机，实现图像采集、压缩功能；方位距离模块采用毫米波雷达。

3.根据权利要求2所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，声光报警模块采用高音喇叭与LED警灯。

4.根据权利要求3所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，电源管理模块包括电源管理组件和蓄电池组。

5.根据权利要求4所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，发电模块为太阳能电池板和小型风机的风光互补系统。

6.根据权利要求5所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，嵌入式系统包括低功耗单片机和ARM处理器；低功耗单片机控制检测模块、WIFI模块、云台、声光报警模块、ARM处理器、GPRS模块的电源的开启与关闭状态；ARM处理器处理电网规约协议，并对图像数据进行打包传输处理。

7.根据权利要求6所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，GPRS模块3G GPRS模块；WIFI模块为基于RJ45网络接口的WIFI模块。

8.根据权利要求7所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，其特征在于，ARM处理器通过RS232串口和检测模块进行通讯；ARM处理器通过RS485串口分别与GPRS模块、电源管理模块进行通讯；检测模块通过RS485串口和云台连接。

9.基于权利要求1所述的判断输电线路下移动物超限的监控设备，判断输电线路下移动物超限的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：图像采集模块将采集到的现场高清图像数据传输给嵌入式系统；与此同时，方位距离模块将监测到的移动物体的方位，以及移动物体与输电线路的距离传输给嵌入式系统；

步骤S2：嵌入式系统接收到图像采集模块传来的现场高清图像数据后，按比例进行三维重建，并对三维场景设置三维周界，同时显现输电线路的危险区域；

步骤S3：嵌入式系统接收到方位距离模块传来的移动物体的距离及方位时，按比例将移动物体同步在已重建的三维场景中；

步骤S4：当移动物体进入到输电线路的危险区域时，嵌入式系统自动启动声光报警包装置，并通过GPRS模块向监控中心进行报警，先上传报警文字，再上传图像信息，并标注危险区域；

步骤S5：GPRS模块启动WiFi模块，经WiFi可以查看实时监控视频流。