CN105957287A - 一种用于架空输电线路的防破坏预警系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于架空输电线路的防破坏预警系统与方法，其系统包括监控后台和前端监控装置（1）；前端监控装置包括双目摄像头（6）、雷达探测模块、微处理器和信号发射模块；雷达探测模块包括三个探测范围不同的毫米波雷达；监控后台包括信号接收模块、数据处理中心、报警装置和显示器；双目摄像头（6）和雷达探测模块的输出端均与微处理器连接；微处理器的输出端与信号发射模块连接；信号发射模块的输出端通过监控后台的信号接收模块连接与数据处理中心连接，数据处理中心的输出端分别与报警装置和显示器连接。本发明基于毫米波雷达探测技术与双目摄像头的景深原理相结合，实现对外力破坏标的物的双重探测，使得探测和预警更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于架空输电线路的防破坏预警系统与方法。
背景技术
近几年来，随着电网结构的发展和完善，电力线路的建设得到了长足的发展。但是，由于电力线路所处地理位置和环境条件的特殊性，杆塔点多、面广、线长，终年暴露在野外，除了要遭受恶劣自然天气的侵袭外，人为因素，外力破坏、防盗引起的线路跳闸，线路被迫停电事故的概率呈上升趋势，严重影响电网安全。
探讨研究防止电力线路免遭外力破坏、防盗的对策方案，遏止人为因素导致的事故，确保电网的安全运行，成为线路管理和维护单位急需解决的问题。
随着高压线路防外力破坏在线监测装置的普及化，在一定程度上发挥了有效的监测作用，但传统的监测模式缺陷日趋显现；首先，监测装置无法对高压线路通道内外力破坏隐患进行识别，需要监控人员对大量图像视频数据进行人工查询来判断现场是否出现异常，工作量非常大；其次，监控人员长时间面对枯燥的监控画面，无法长时间的集中注意力，造成人为监控的质量难以保证，而传统的高压线路防外力破坏监测装置往往只能起到事后追踪的作用；因此，研究一种具备主动监测识别和分组预警功能的监测系统，对外力破坏隐患进行实时监测成为必然的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于架空输电线路的防破坏预警系统与方法，基于毫米波雷达探测技术与双目摄像头的景深原理相结合，实现对外力破坏标的物的双重探测，使得探测和预警更加准确。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，包括监控后台和安装于架空输电线路上的前端监控装置；所述的前端监控装置包括双目摄像头、雷达探测模块、微处理器和信号发射模块；雷达探测模块包括三个探测范围不同的毫米波雷达；监控后台包括信号接收模块、数据处理中心、报警装置和显示器；双目摄像头和雷达探测模块的输出端均与微处理器连接；微处理器的输出端与信号发射模块连接；信号发射模块的输出端与监控后台的信号接收模块连接，信号接收模块的输出端与数据处理中心连接，数据处理中心的输出端分别与报警装置和显示器连接。
所述的前端监控装置为球形结构，包括上半球部分和下半球部分，所述的上半球部分设置有通孔，下半球部分的底面为圆形平面，双目摄像头和雷达探测模块设置于底面上。
所述的通孔的内径与输电线路导线外径相同。
所述的前端监控装置安装于输电线路导线的弧垂的最低点。
所述的三个探测范围不同的毫米波雷达分别为第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达，第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达的探测距离依次增大，探测角度依次降低。
所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统的预警方法，包括以下子步骤：
S1.前端监控装置的雷达探测模块实时进行雷达探测，并将探测结果传输给微处理器；
S2.微处理器判断当前是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果探测到外力破坏标的物，微处理器生成报警命令，并控制双目摄像头进行实时数据采集，将报警命令和双目摄像头采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S2继续进行探测；
S3.监控后台的数据处理中心根据双目摄像头实时采集到的数据，基于双目摄像头的景深原理计算出外力破坏标的物与输电线路导线弧垂最低点的距离，将该距离在显示器中显示，并结合该距离对报警命令进行修正，控制报警装置进行报警。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.判断第一毫米波雷达是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第一毫米波雷达探测到外力破坏标的物，微处理器生成一级报警命令，并控制双目摄像头进行实时数据采集，将一级报警命令和双目摄像头采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第一毫米波雷达没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S22；
S22.判断第二毫米波雷达是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第二毫米波雷达探测到外力破坏标的物，微处理器生成二级报警命令，并控制双目摄像头进行实时数据采集，将二级报警命令和双目摄像头采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第二毫米波雷达没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S23；
S23.判断第三毫米波雷达是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第三毫米波雷达探测到外力破坏标的物，微处理器生成三级报警命令，并控制双目摄像头进行实时数据采集，将三级报警命令和双目摄像头采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第三毫米波雷达没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S1进行下一时刻的探测。
本发明的有益效果是：基于毫米波雷达探测技术与双目摄像头的景深原理相结合，实现对外力破坏标的物的双重探测，使得探测和预警更加准确；同时在毫米波雷达探测过程中进行分级预警，使得预警效果得到了很大提升。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为前端监控装置的结构示意图；
图3为前端监控装置的仰视图；
图4为安装于输电线路上的前端监控装置示意图；
图5为本发明的方法流程图。
图中，1-前端监控装置，2-上半球部分，3-下半球部分，4-通孔，5-底面，6-双目摄像头，7-第一毫米波雷达，8-第二毫米波雷达，9-第三毫米波雷达，10-镜头部分，11-输电线路导线。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，包括监控后台和安装于架空输电线路上的前端监控装置1；所述的前端监控装置包括双目摄像头6、雷达探测模块、微处理器和信号发射模块；雷达探测模块包括三个探测范围不同的毫米波雷达；监控后台包括信号接收模块、数据处理中心、报警装置和显示器；双目摄像头6和雷达探测模块的输出端均与微处理器连接；微处理器的输出端与信号发射模块连接；信号发射模块的输出端与监控后台的信号接收模块连接，信号接收模块的输出端与数据处理中心连接，数据处理中心的输出端分别与报警装置和显示器连接。
进一步地，报警装置为声光报警器。
如图2所示，所述的前端监控装置1为球形结构，包括上半球部分2和下半球部分3，所述的上半球部分2设置有通孔4，下半球部分3的底面5为圆形平面，双目摄像头6和雷达探测模块设置于底面5上。
进一步地，所述的上半球部分2和下半球部分可以通过卡接、螺纹连接、粘接等任意方式固定在一起。
进一步地，所述的微处理器和信号发射模块设置于上半球部分2内部。
进一步地，如图3所示，双目摄像头6的镜头部分10设置于下半球部分3底面5的外壁，双目摄像头的其它部分设置于下半球部分3的内部。
所述的通孔4的内径与输电线路导线11外径相同。
使用时，只需要将输电线路导线11穿过通孔4即可。
进一步地，前端监控装置1还包括为双目摄像头6、雷达探测模块、微处理器和信号发射模块供电的电源；该电源可以是蓄电池；在本申请中，该电源还可以是设置于通孔（4）附近的感应取电装置（电流互感器等），直接从输电线路取电。
如图4所示，所述的前端监控装置1安装于输电线路导线11的弧垂的最低点。
进一步地，前端监控装置1一般安装在输电线路中距地面高度最小的导线上，且在该导线的弧垂最低点。
所述的三个探测范围不同的毫米波雷达分别为第一毫米波雷达7、第二毫米波雷达8和第三毫米波雷达9，第一毫米波雷达7、第二毫米波雷达8和第三毫米波雷达9的探测距离依次增大，探测角度依次降低。
例如，如图4所示，第一毫米波雷达7的探测距离为H1，第二毫米波雷达8的探测距离为H2，第三毫米波雷达9的探测距离为H3；H1<H2<H3。
如图5所示，所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统的预警方法，包括以下子步骤：
S1.前端监控装置1的雷达探测模块实时进行雷达探测，并将探测结果传输给微处理器；
S2.微处理器判断当前是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果探测到外力破坏标的物，微处理器生成报警命令，并控制双目摄像头6进行实时数据采集，将报警命令和双目摄像头6采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S2继续进行探测；
S3.监控后台的数据处理中心根据双目摄像头6实时采集到的数据，基于双目摄像头的景深原理计算出外力破坏标的物与输电线路导线弧垂最低点的距离，将该距离在显示器中显示，并结合该距离对报警命令进行修正，控制报警装置进行报警。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.判断第一毫米波雷达7是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第一毫米波雷达7探测到外力破坏标的物，微处理器生成一级报警命令，并控制双目摄像头6进行实时数据采集，将一级报警命令和双目摄像头6采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第一毫米波雷达7没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S22；
S22.判断第二毫米波雷达8是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第二毫米波雷达8探测到外力破坏标的物，微处理器生成二级报警命令，并控制双目摄像头6进行实时数据采集，将二级报警命令和双目摄像头6采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第二毫米波雷达8没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S23；
S23.判断第三毫米波雷达9是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第三毫米波雷达9探测到外力破坏标的物，微处理器生成三级报警命令，并控制双目摄像头6进行实时数据采集，将三级报警命令和双目摄像头6采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第三毫米波雷达9没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S1进行下一时刻的探测。
进一步地，一级报警命令的危险程度最高，三级报警命令的危险程度最低。
例如，报警装置为声光报警器时，根据报警命令等级的不同，声光报警器发声强度和发光亮度也不同，一级报警命令声光报警器的发生强度和发光亮度最高，二级报警命令次之，三级报警命令声光报警器的发声强度和发光亮度最低。
步骤S3中监控后台的数据处理中心根据双目摄像头6实时采集到的数据，基于双目摄像头的景深原理计算出外力破坏标的物与输电线路导线弧垂最低点的距离，将该距离在显示器中显示，并结合该距离对报警命令进行修正，控制报警装置进行报警：
结合图4来看，第一毫米波雷达7的探测距离为H1，当其探测到外力破坏标的物，微处理器生成的报警命令为一级报警命令，当该报警命令传输到监控后台时，数据处理中心，首先基于双目摄像头的景深原理计算出外力破坏标的物与输电线路导线弧垂最低点的距离，并将该距离在显示器中显示，可以明确得到距离值，同时，数据处理中心会将计算得到的距离与H1比较，如果该距离的确小于H1，则控制报警装置按照一级报警命令报警；但如果是该距离处于H1到H2之间，数据处理中心会对报警命令进行修正，将其修正为二级报警命令，并进行相应报警。同理，如果监控后台本身接收到的是三级报警命令，而通过双目摄像头的景深原理计算得到的距离却大于H3，对命令进行修正后，则不进行报警。
因此，本申请结合毫米波雷达探测技术与双目摄像头的景深原理，使得探测和预警效果更加准确。
Claims (7)
1.一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，其特征在于：包括监控后台和安装于架空输电线路上的前端监控装置（1）；所述的前端监控装置包括双目摄像头（6）、雷达探测模块、微处理器和信号发射模块；雷达探测模块包括三个探测范围不同的毫米波雷达；监控后台包括信号接收模块、数据处理中心、报警装置和显示器；双目摄像头（6）和雷达探测模块的输出端均与微处理器连接；微处理器的输出端与信号发射模块连接；信号发射模块的输出端与监控后台的信号接收模块连接，信号接收模块的输出端与数据处理中心连接，数据处理中心的输出端分别与报警装置和显示器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，其特征在于：所述的前端监控装置（1）为球形结构，包括上半球部分（2）和下半球部分(3)，所述的上半球部分（2）设置有通孔（4），下半球部分（3）的底面（5）为圆形平面，双目摄像头（6）和雷达探测模块设置于底面（5）上。
3.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，其特征在于：所述的通孔（4）的内径与输电线路导线（11）外径相同。
4.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，其特征在于：所述的前端监控装置（1）安装于输电线路导线（11）的弧垂的最低点。
5.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统，其特征在于：所述的三个探测范围不同的毫米波雷达分别为第一毫米波雷达（7）、第二毫米波雷达（8）和第三毫米波雷达（9），第一毫米波雷达（7）、第二毫米波雷达（8）和第三毫米波雷达（9）的探测距离依次增大，探测角度依次降低。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统的预警方法，其特征在于：包括以下子步骤：
S1.前端监控装置（1）的雷达探测模块实时进行雷达探测，并将探测结果传输给微处理器；
S2.微处理器判断当前是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果探测到外力破坏标的物，微处理器生成报警命令，并控制双目摄像头（6）进行实时数据采集，将报警命令和双目摄像头（6）采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S2继续进行探测；
S3.监控后台的数据处理中心根据双目摄像头（6）实时采集到的数据，基于双目摄像头的景深原理计算出外力破坏标的物与输电线路导线弧垂最低点的距离，将该距离在显示器中显示，并结合该距离对报警命令进行修正，控制报警装置进行报警。
7.根据权利要求6所述的一种用于架空输电线路的防破坏预警系统的预警方法，其特征在于：所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.判断第一毫米波雷达（7）是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第一毫米波雷达（7）探测到外力破坏标的物，微处理器生成一级报警命令，并控制双目摄像头（6）进行实时数据采集，将一级报警命令和双目摄像头（6）采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第一毫米波雷达（7）没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S22；
S22.判断第二毫米波雷达（8）是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第二毫米波雷达（8）探测到外力破坏标的物，微处理器生成二级报警命令，并控制双目摄像头（6）进行实时数据采集，将二级报警命令和双目摄像头（6）采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第二毫米波雷达（8）没有探测到外力破坏标的物，跳转至步骤S23；
S23.判断第三毫米波雷达（9）是否探测到外力破坏标的物：
（1）如果第三毫米波雷达（9）探测到外力破坏标的物，微处理器生成三级报警命令，并控制双目摄像头（6）进行实时数据采集，将三级报警命令和双目摄像头（6）采集到的实时数据发送给监控后台，跳转至步骤S3；
（2）如果第三毫米波雷达（9）没有探测到外力破坏标的物，返回步骤S1进行下一时刻的探测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180316 Termination date: 20190527 |
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