CN105241500A - 一种跨越架状态远距离无线智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，包括安全网相对位置监测模块、拉线张力监测模块、无线区域警戒系统、多路无线通信数据传输模块、供电模块与安装有配套软件的地面移动终端设备。所述地面移动终端设备与上述各状态功能模块及系统组成一个WIFI局域网，所有监测数据通过WIFI通信方式传输至所述地面移动终端设备，经过所述配套软件接收、解析与人机界面显示。所述安全网相对位置监测模块采用面阵CCD成像测距的方法获取安全网和上方临近物最小垂直距离，上方临近物与安全网网边最小水平距离。本发明能够对跨越架状态进行实时、准确、全方位的监测，并且能在事故发生之前进行预警。

Description

一种跨越架状态远距离无线智能监测系统

【技术领域】

本发明涉及电力施工安全技术领域，特别涉及一种跨越架状态远距离无线智能监测系统。

【背景技术】

电网输变电施工中，新建输电线路往往会与已运行的高压输电线路、铁路及高速公路等被跨越物在地理位置上产生交叉，新建输电线路导地线需要翻越被跨物。在张力展放新建线路导地线及紧挂线时，为了确保该导地线与被跨物之间的安全距离，需要预先在两者之间搭设绝缘安全网。安全网及其配套支撑装置统称为跨越架。

随着电网建设的发展，跨越施工量越来越多，跨越难度越来越大，跨越的要求也越来越高。当前跨越施工中一般采用索道式跨越架，索道式跨越架虽然适用范围很广，轻便好用，但和其它跨越架一样，抗冲击性能不足。索道式跨越架两端支架间跨度较大，跨越索道采用迪尼玛绳，索道受到冲击载荷后弛度下降大，使安全网与被跨越对象间安全距离难以保障。为了保证野外施工的安全，避免各种事故的发生，需要对跨越架施工阶段的各项参数进行实时监控。目前采取的方法主要有两种：一种方式是施工人员采用望远镜观察，依据个人施工经验，根据现场施工的情况，对跨越架状态作出预判；另一种方式采用视频监控系统监测施工现场情况，从而对跨越架安全状态作出判断。

以上技术存在的缺陷主要有：①由于凭借施工经验对跨越架状态进行预判，无法做出精确的判断，受人的主观因素影响较大。②采用视频监控系统监测施工现场情况，不能准确测出空间分布的安全距离的具体数据，无法做到全方位，实时，准确的监测。

由此可见，如何准确，实时，全方位地监测跨越架状态，是电力施工亟待解决的问题。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，能够对跨越架状态进行实时、准确、全方位的监测，并且能在事故发生之前进行预警，并采取自动报警措施。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，包括安全网相对位置监测模块、拉线张力监测模块、无线区域警戒系统、多路无线通信数据传输模块、供电模块和安装有配套软件的地面移动终端设备，所述地面移动终端设备与上述各状态功能模块及系统组成一个WIFI局域网，所有监测数据通过WIFI通信方式传输至所述地面移动终端设备，经过所述配套软件接收、解析与人机界面显示。

进一步，所述安全网相对位置监测模块采用面阵CCD成像测距的方法获取安全网与上、下临近物的距离，将测量的数据通过WIFI发送至地面移动终端设备，包括安全网和上方临近物最小垂直距离、安全网和下方临近物最小垂直距离、上方临近物与安全网网边最小水平距离，所述地面移动终端设备对收到的数据进行分析处理后判断安全网与临近物的距离是否在安全范围内。

所述拉线张力监测模块通过张力传感器实时监测安全网承载绳张力，上、下层拉线张力，并将监测数据通过WIFI发送至地面移动终端设备。所述地面移动终端设备将实时监测值与预设的拉线张力进行比较，以此判断各拉线是否能安全工作，以达到状态实时显示和预警的目的，防止事故的发生。

所述无线区域警戒系统包括无线报警主机、红外光墙、声光警号与电源组成，所述无线报警主机通过WIFI将入侵信息发送至地面移动终端设备。由于跨越架承载绳及拉线末端均连接地锚，在地面密集布置，野外施工时容易遭受人或动物的意外破坏，当有移动物体接近划定的保护区域时，所述无线区域警戒系统为值班人员提供声光报警，同时通过WIFI将区域状态发送到移动终端设备，系统将记录入侵状态，以供施工人员查询。

所述多路无线通信数据传输模块用于将监测数据传输到地面移动终端，在终端上显示并进行数据分析处理和报警判断。为了拓展传输距离，所述多路无线通信数据传输模块将采用中继设备扩大覆盖范围。

所述供电模块为整个监测系统提供能源供给，采用蓄电池、锂电池和太阳能电池供电，并利用DC-DC电源转换模块，为所述跨越架监测系统提供+12V和+5V直流电源。

所述配套软件安装于地面移动终端设备内，主要实现多路无线网络数据包的接收与解析，人机界面显示，监测数据实时显示，历史数据库查询、实时数据分析等功能。并采取自动报警措施，对可能发生的典型事故工况进行预警。

本发明的有益效果是，多点监测数据选择可靠、稳定、传输距离较远的WIFI无线中继通信方式来完成从各终端到移动设备的传输。

将面阵CCD、张力传感器以及无线局域网技术用于跨越架状态监测，并利用配套软件对监测数据分析处理，能准确，实时，全方位地监测跨越架状态，有效解决施工安全问题。将无线区域警戒系统用于电力施工现场，能有效防止外来人或动物的意外破坏，保障施工安全，避免意外的经济损失。采取无线数据传输方式，能有效解决施工现场布线难的问题，做到文明施工，“无破坏”施工。采取蓄电池/锂电池和太阳能供电方式，能有效解决野外施工电源供给困难的问题。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为跨越架的结构示意图。

图2为本发明跨越架状态监测系统组成示意图。

图3为安全网上方临近物相对位置监测示意图。

图4为安全网下方临近物相对位置监测示意图。

图5为拉线张力监测模块示意图。

图6为无线区域警戒系统示意图。

图7为多路无线通信数据传输网络示意图。

图8为供电电源配置图。

图9为系统软件流程图。

图10为系统软件登陆界面示意图。

图11为系统实时监测界面示意图。

图中，1、安全网，2、迪尼玛承载绳，3、张力计，4、地面移动终端设备，5、无线区域警戒系统，6、安全网相对位置监测模块，7、拉线张力监测模块，8、红外光墙，9、无线信号发射器，10、太阳能电池，11、拉线张力传感器，12、无线通信数据传输模块。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1至图11，一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，包括安全网相对位置监测模块6、拉线张力监测模块7、张力计3、无线区域警戒系统5、无线通信数据传输模块12、供电模块和安装有配套软件的地面移动终端设备4，所述地面移动终端设备4与上述各状态功能模块及系统组成一个WIFI局域网，所有监测数据通过WIFI通信方式传输至所述地面移动终端设备4，经过所述配套软件接收、解析与人机界面显示。

本发明一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，通过对安全网上下临近物相对位置、安全网拉线张力等参量进行实时监测，以及建立施工场地全距离区域警戒系统，来保证跨越架及输电线施工的安全稳定措施，对可能发生的典型事故工况进行预警，并采取自动报警措施。

参看图3，安全网相对位置监测模块6采用面阵CCD成像测距的方式获取安全网1与上、下临近物的距离，将测量的数据通过WIFI发送至地面移动终端设备4，包括安全网1和上方临近物最小垂直距离H1、安全网和下方临近物最小垂直距离H2、上方临近物与安全网网边最小水平投影距离L1，所述地面移动终端设备4对收到的数据进行分析处理后判断安全网与临近物的距离是否在安全范围内。

安全网相对位置监测：所述安全网相对位置监测模块，其监测对象包括：安全网和上方临近物最小垂直距离H1、安全网和下方临近物最小垂直距离H2，上方临近物与安全网网边的最小水平投影距离L1。

安全网上方邻近物相对位置监测示意图如图3所示，具体测量方案为：将一套面阵CCD测量单元放置在相距较远的两根跨越架柱体连线所在的中垂线附近，并远离跨越架，使其在CCD测量视场范围内，安全网不会遮挡上方的临近物。由于重力的影响，一般上方临近物的最低点位于安全网中间附近，因此重点监测安全网中间上方左右各5米，即10米视场范围内上方临近物的距离。通过1号面阵CCD测量单元对跨越架侧面进行透镜成像，利用边缘识别技术确定上方临近物与安全网侧面在CCD靶面上的镜像最近边缘，即图3中AO2线段对应的影像占据的像元数目，进而通过换算得到AO2线段的实际距离，即得到安全网和上方临近物最小垂直距离H1。

安全网下方邻近物相对位置监测示意图如图4所示，将另外一套面阵CCD测量单元放置在相距较近的两根跨越架柱体连线所在的中垂线附近，利用相距较近的跨越架柱体连线的中垂线上的面阵CCD对安全网和下方临近物截面进行成像，通过对影像中的特征点距离换算得到安全网和下方临近物最小垂直距离H2。上方临近物与安全网网边最小距离L1可以通过两套面阵CCD测量单元协作完成测量。

利用面阵CCD实时监测各安全距离数据，并将监测数据通过无线方式传到地面移动设备进行实时处理。

拉线张力监测：

所述的拉线张力监测模块主要监测安全网迪尼玛承载绳2张力、上层拉线张力和下层拉线张力。该监测模块包括太阳能电池10、拉线张力传感器11和无线信号发射器9，如图5所示。太阳能电池10向拉线张力监测模块7提供稳定电源。拉线张力传感器11监测立柱拉线/网上拉线的张力，并将监测信息通过RS232串口传输至无线模块。并利用WIFI无线局域网将监测数据发送至地面移动设备，地面移动设备接收并实时显示监测数据。

无线区域警戒系统：

所述的无线区域警戒系统主要由四部分组成：无线报警主机、红外光墙8、声光警号以及电源，如图6所示。将施工区域用红外光墙8围挡，采用光束触发报警，当有人或者动物进入防范区域遮挡一束或多束红外线时，会立即开启声光警号，达到阻吓入侵者的目的，同时报警主机向值班人员发出短信和电话提醒，告知值班人员具体的入侵信息，从而达到对侵入施工区域的威胁行为进行实时报警监测的目的。无线主机通过WIFI局域网将入侵信息发送给移动设备，以供施工人员实时查询。

多路无线通信数据传输模块：

多路无线通信数据传输模块如图7所示，包括地面移动终端设备4，无线区域警戒系统5，安全网相对位置监测模块6，与拉线张力监测模块7。多路无线通信数据传输模块将监测数据传输到地面移动终端设备4，在终端上显示并进行数据分析处理和报警判断。由于整个系统监测得到的数据需要通过无线方式传输到移动设备，因此需要为这些模块配置无线传输模块。本发明监测数据选择可靠、稳定、传输距离较远的WIFI无线通信方式来完成从各终端到移动设备的传输。WIFI是目前应用最为广泛的无线通信技术，其覆盖范围广，传输距离远，传输速率高，适合监测系统的要求。为了拓展传输距离，所述的多路无线传输模块将采用中继设备扩大覆盖范围。

本发明中的地面移动设备和各状态监测模块共同组成一个WIFI局域网，在地面移动设备中通过MFC类库，采用多线程Socket网络编程技术，对多路检测模块WIFI网络数据包进行并行解析，经过数据处理后，在相应的人机界面上完成显示和报警等功能。

供电模块：

各监测模块都需要配置直流电源供电，考虑到施工现场情况，采用蓄电池/锂电池和太阳能电池供电相结合方案。所述系统中设备电源要求基本为+12V或者+5V供电，+12V由太阳能电池提供电源，+5V电源可以利用DC-DC电源转换模块由太阳能电池转换得到，如图8所示。

太阳能电池存储容量有限，无法长时间连续供电，一旦野外连续几天阴雨天气，太阳能电池无法收集能源，供电中断将会影响监测系统正常运行。为避免以上突发情况，考虑采用蓄电池或锂电池作为备用电源。可根据实际需求选择容量合适的蓄电池。而相同容量的锂电池体积小、重量轻，可考虑作为安装难度较大的设备的备用电池。

配套软件：

(1)软件实现流程

本监测系统软件的处理对象是跨越架状态数据，软件围绕采集到的状态数据展开。本监测系统的软件流程如图9所示，首先读取跨越架状态采集数据并进行入库操作，采用多线程技术，利用Windows系统自带的Socket()函数，将不同数据端口与各线程绑定，能够实现多路高速无线WIFI信号的数据采集，具有很好的并行性。然后对采集的数据分析处理，主要处理步骤：①从数据库中读取采集到的跨越架状态数据，进行滤波处理以降低外界噪声的干扰；②通过数据分析得出跨越架状态的变化情况，并判断是否超过预警值。最后将状态数据实时显示在人机界面上。

(2)系统软件使用.NET框架下C++高级程序语言编写，数据库采用SQLServer2008数据库管理系统进行搭建，并使用MFC类库构建对话框框架，实现友好的操作界面。双击程序图标，弹出如图10所示的“监测系统平台管理”窗口。工作人员输入用户名和密码等信息后，点击“登录”按键，即可运行监测软件进行跨越架状态监测。

当工作人员成功登录后，将弹出图11所示监测界面。监测界面实时地显示跨越架状态数据，包括拉线张力监测、安全距离监测以及无线区域警戒信息。点击“开始监测”按钮，开始监测并显示跨越架的各状态数据值。在实时监测过程中，如安全网与下邻近物之间距离达到预警值，则“是否超过预警值”指示会呈现不同颜色，同时，系统会发出语音警报给工作人员警示。点击“停止监测”按钮，则结束监测；点击“历史数据查询”按钮，则可以查询以前相应时间段的历史监测数据。选择起始时间和结束时间，点击“查询”按钮，即可查询所选时间段的监测数据。工作人员通过点击“打印”按钮，打印历史数据，点击“图形报表”按钮，查询历史数据的动态走势。

本发明监测数据选择可靠、稳定、传输距离较远的WIFI无线通信方式来完成从各终端到移动设备的传输。将面阵CCD、张力传感器以及无线局域网技术用于跨越架状态监测，并利用配套软件对监测数据分析处理，能准确，实时，全方位地监测跨越架状态，有效解决施工安全问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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保护范围之内。

Claims (5)

1.一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，其特征在于，包括安全网相对位置监测模块、拉线张力监测模块、无线区域警戒系统、多路无线通信数据传输模块、供电模块和安装有配套软件的地面移动终端设备，所述地面移动终端设备与上述各状态功能模块及系统组成一个WIFI局域网，所有监测数据通过WIFI通信方式传输至所述地面移动终端设备，经过所述配套软件接收、解析与人机界面显示。

2.如权利要求1所述的一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，其特征在于，所述安全网相对位置监测模块采用面阵CCD成像测距的方法获取安全网与上、下临近物的距离，将测量的数据通过WIFI发送至地面移动终端设备。

3.如权利要求1所述的一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，其特征在于，所述拉线张力监测模块通过张力传感器实时监测安全网承载绳张力，上、下层拉线张力，并将监测数据通过WIFI发送至地面移动终端设备。

4.根据权利要求1所述的一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，其特征在于，所述无线区域警戒系统包括无线报警主机、红外光墙、声光警号与电源组成，所述无线报警主机通过WIFI将入侵信息发送至地面移动终端设备。

5.根据权利要求1所述的一种跨越架状态远距离无线智能监测系统，其特征在于，所述供电模块为整个监测系统提供能源供给，采用蓄电池、锂电池和太阳能电池组合供电。