CN108198382A - 高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法 - Google Patents

高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法 Download PDF

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CN108198382A CN201810030767.7A CN201810030767A CN108198382A CN 108198382 A CN108198382 A CN 108198382A CN 201810030767 A CN201810030767 A CN 201810030767A CN 108198382 A CN108198382 A CN 108198382A
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Abstract

本发明涉及高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法，包括：防碰撞检测单元、防碰撞CPU控制板、无线通信单元、报警器以及设置在远程的智能监控云端系统，防碰撞检测单元通过雷达扫描装置检测周围环境的变化，输出移动物体与高压输电线路之间的距离；防碰撞CPU控制板采集防碰撞检测单元的数据，对数据进行判断，发出报警信号，无线通信单元将报警、实时测量信息传送至智能监控云端系统；智能监控云端系统接受防碰撞CPU控制板传递的数据存储并通过短信、微信不同方式推送给抢修和运维人员的客户端；报警器接受防碰撞CPU控制板的报警信息，发出报警声音伴有闪烁警示色提醒目标。本发明实现了输电线路的实时监控状态，提前预警及处理即将发生的安全隐患。

Description

高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，特别涉及一种高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法。
背景技术
近年来随着全国地方经济建设的加速，用电量也随之增长，高压架空输电线路增多，输电线路走廊的安全受到越来越多的威胁，对于一些具有长期性、固定性和倾向性的施工点，由于一些施工单位、个人盲目施工或者超高大型设备接近高压线路，以及施工人员难以判断高大机械与高压电力线路的安全距离，特别是大风天、夜间施工阶段更难以正确判断，仍会导致输电线路事故。为进一步有效防范并遏制输电线路外力破坏事故，几年来高压线下的事故经常发生，主要是操作者没有顾及到头顶的高压线所致。如一些吊车司机，在将吊臂升高时一不小心靠近了高压线，结果导致高压电流短路，不仅造成输电线路中断，更为严重的是对操作者产生生命威胁。
发明内容
为了避免高压输电线路事故的发生，本发明提供一种高压输电线路防碰撞在线监测系统及监测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
高压输电线路防碰撞在线监测系统，包括：防碰撞检测单元、防碰撞CPU控制板、无线通信单元、报警器以及设置在远程的智能监控云端系统，
所述防碰撞检测单元，通过雷达扫描装置雷达60°扫描方式检测周围环境的变化，并输出移动物体与高压输电线路之间的距离；
所述防碰撞CPU控制板，采集所述防碰撞检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统；
所述智能监控云端系统，接受防碰撞CPU控制板传递的数据后存储并通过短信、微信不同方式推送给抢修和运维人员的客户端；
所述报警器，接受所述与所述防碰撞CPU控制板的报警信息，发出报警声音伴有闪烁警示色提醒目标。
进一步，该系统还包括线路取能装置，所述线路取能装置通过电流互感器结合锂电池为防碰撞监测装置提供电源,线路取能装置包括：
感应线圈，从高压输电线上感应取电；
电压互感器，将交流高压转换成给线路取能装置其他电路供电的电压；
整流滤波器，将所述电压互感器转换的电压进行整流和滤波；
稳压保护电路，其输入端连接所述整流滤波器，对电路进行保护；
过压过流检测电路，连接所述稳压保护电路的输出端，检测电路电压和电流；
泄放电路，接收所述过压过流检测电路的反馈信息，出现过流或过压时立即降低的电路电压；
DC-DC变换电路，连接所述稳压保护电路输出端，其输出端直接输出12V电压或输出至电容储能。
进一步，所述线路取能装置通过防碰撞CPU控制板控制，当监测到电池电压降低到预定值时，将继电器接通进行充电工作，当检测到蓄电池充电满时，控制继电器断开，完成供电动作。
进一步，该系统还包括温度传感器，通过温度传感器监控高压输电线路的温度，所述防碰撞CPU控制板采集所述温度检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统。
进一步，所述防碰撞CPU控制板通过温度传感器实时监测高压导线的温度参数与雷达实时采集的距离参数计算导线弧垂。
进一步，所述系统监控到物体距高压线的距离超过警戒值时触发报警，防碰撞CPU控制板控制设置在现场与防碰撞CPU控制板连接的高音喇叭发出声响警报的语音提示，防碰撞CPU控制板同时将报警信息通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统，智能监控云端系统的工作人员通过直接无线通讯单元将语音警报传递至防碰撞CPU控制板通过高音喇叭进行远程喊话提示。
进一步，所述高音喇叭发出声响警报的语音提示同时防碰撞CPU控制板控制控制与防碰撞CPU控制板连接的高清视频拍照系统，自动拍照，同时将拍照时采集的距离与温度参数，通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统现场实时高清照片。
一种高压输电线路防碰撞在线监测方法，包括以下步骤：
采用雷达60°扫描方式检测周围环境的变化得到实时测量信息；
计算移动物体与高压输电线路之间的距离；
根据距离进行判断，根据判断结果选择是否发出报警信号，根据判断结果选择是否发出发出声响警报的语音提示，根据判断结果选择是否进行自动拍照；
将实时测量信息与报警信号传送至远程智能监控云端系统；
通过智能监控云端系统将报警信号以短信、微信方式推送给抢修和运维人员的客户端。
进一步，所述方法包括通过温度传感器监控高压输电线路的温度，防碰撞CPU控制板采集温度检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统。
进一步，所述方法包括通过电流互感器结合锂电池提供电源，当监测到电池电压降低到预定值时，将继电器接通进行充电工作，当检测到蓄电池充电满时，控制继电器断开，完成供电动作。
本发明的有益效果：
1、本发明在线监测系统采用雷达主动扫描报警方式，大大降低了在线监测设备的体积；
2、本发明在线监测系统将现代传感器技术、通信技术有机的结合有效的保障输电线路运行安全。
3、本发明在线监测系统固定于导线弧垂上，其对地监测过程中可以将对地距离实时采集反馈给后台，通过历史数据分析，可以侧面了解导线弧垂变化的规律。
4、本发明在线监测系统系统集成高清拍照功能，可以实时拍摄现场情况，同时抓拍违规车辆及各种外力破坏行为的照片，并且传输给监测中心及值班人员。
5、本发明高压输电线路防碰撞在线监测系统在不明移动目标靠近输电导线至安全范围内时发出声音警示信号,并伴有闪烁警示色；根据与线路接近距离报警声音和闪烁频率在提醒目标，警示装置在光线小于阙值时自动点亮并闪烁,大于阙值时自动熄灭；同时通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统。
附图说明
图1为本发明监控系统的模块图；
图2为本发明监控系统的线路取能装置的模块图；
图3为本发明监控系统的工作原理图；
图4为本发明监控系统的线路取能装置安装位置图。
其中1、防碰撞检测单元，2、温度传感器，3、防碰撞CPU控制板，4、报警器，5、无线通信单元，6、线路取能装置，7、智能监控云端系统，8、电压互感器，9、整流滤波器，10、稳压保护电路，11、过压过流检测电路，12、泄放电路，13、DC-DC变换电路，14、超级超级储能电容，15、继电器，16、高音喇叭，17、高清视频拍照系统，18、感应线圈，19、雷达。
具体实施方式
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。
参见图1，本发明高压输电线路防碰撞在线监测系统，利用线路取能方式和雷达19主动扫描报警方式，大大降低了在线监测设备的体积，该装置包括：防碰撞检测单元1、温度传感器2、防碰撞CPU控制板3、报警器4、无线通信单元5、线路取能装置6、高音喇叭以及高清视频拍照系统17，所述防碰撞检测单元1通过雷达19扫描装置雷达60°扫描方式检测周围环境的变化，并输出移动物体与高压输电线路之间的距离；所述防碰撞CPU控制板3采集所述防碰撞检测单元1的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元5将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统7；所述智能监控云端系统7接受防碰撞CPU控制板3传递的数据后存储并通过短信、微信不同方式推送给抢修和运维人员的客户端；所述报警器4接受所述与所述防碰撞CPU控制板3的报警信息，发出报警声音伴有闪烁警示色提醒目标。所述线路取能装置6为本发明监控系统提供电源；温度传感器2通过温度传感器2监控高压输电线路的温度，所述防碰撞CPU控制板3采集所述温度检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元5将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统7，高压输电线路防碰撞智能在线监测系统能够有效保障输电线路运行，所述高音喇叭16由防碰撞CPU控制板控制发出声响警报的语音提示，所述高清视频拍照系统17由防碰撞CPU控制板控制自动拍照。
线路取能装置6包括：感应线圈18、电压互感器8、整流滤波器9、稳压保护电路10、DC-DC变换电路13、电容储能、过压过流检测电路11以及泄放电路12，感应线圈18从高压输电线上感应取电；电压互感器将交流高压转换成给线路取能装置其他电路供电的电压；整流滤波器与电压互感器输出端连接，所述将所述电压互感器转换的电压进行整流和滤波；稳压保护电路10，其输入端连接所述整流滤波器9，对电路进行保护；过压过流检测电路11，连接所述稳压保护电路10的输出端，检测电路电压和电流；泄放电路12，接收所述过压过流检测电路11的反馈信息，出现过流或过压时立即降低的电路电压；DC-DC变换电路13，连接所述稳压保护电路10输出端，其输出端直接输出12V电压或输出至电容储能。输出功率大，取能效率高，最大输出功率约20W(输电线路电流小于1000A)。全封闭式外壳，防水防潮，能适应户外各种恶劣天气，可实现全天候供电。能承受输电线路接地短路电流，能在3000A以上电流下连续工作。短时耐受电流大于31500A。高可靠性，能够长期稳定免维护运行。内部电路模块化设计，并有完善的保护电路，运行稳定可靠，抗干扰能力强。输出采用开关型稳压电源设计标准，输出电压稳定，纹波小，且具有开关型稳压电源的过流保护功能。
线路取能装置6将输电导线周围的电磁能量转化为电能，为安装在附近的电气设备提供稳定的电源，采用独立的感应取电，为所述防碰撞检测单元1、温度传感器2、防碰撞CPU控制板3、无线通信单元5提供电源；线路取能装置6通过防碰撞CPU控制板3控制，当监测到电池电压降低到预定值时，将继电器15接通进行充电工作，当检测到蓄电池充电满时，控制继电器15断开，完成供电动作；所述线路取能装置6通过电流互感器结合锂电池为防碰撞监测装置提供电源。
防碰撞CPU控制板3，控制整个工作过程，防碰撞CPU控制板3采集所述防碰撞检测单元1、接触式测温传感器的数据，根据采集的数据信息进行判断，如果数据信息超出设定值，控制报警器4发出报警信号，同时通过无线通信单元5将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统7；所述智能监控云端系统7接受防碰撞CPU控制板3传递的数据后存储并通过短信、微信不同方式推送给抢修和运维人员的客户端；防碰撞CPU控制板3监测到超级储能电容14电压降低到预定值时，将继电器15接通进行充电工作，当从控制器检测到超级储能电容14充电满时，控制器控制继电器15断开，完成供电动作。
防碰撞检测单元1包括对地扇形区域监测雷达19扫描、导线测温度传感器、高清视频拍照系统17、高音喇叭16。雷达19所述防碰撞CPU控制板连接，雷达19实时采集扇形区域内的各项运动、距离参数，雷达60°扫描方式检测周围环境的变化并据此做出判断，防碰撞检测单元1输出移动物体距离高压输电线路距离或高压输电线路与相邻高压输电线路之间的距离；温度传感器设置在高压输电线路上，与所述防碰撞CPU控制板连接，检测高压线路的温度，其中雷达19、高音喇叭以及高清视频拍照系统集成在一个单元球体上，雷达19、高音喇叭以及高清视频拍照系统均与所述防碰撞CPU控制板连接。系统监控到物体距高压线的距离超过警戒值时触发报警，防碰撞CPU控制板控制设置在现场与防碰撞CPU控制板连接的高音喇叭发出声响警报的语音提示，防碰撞CPU控制板同时将报警信息通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统，智能监控云端系统的工作人员通过直接无线通讯单元将语音警报传递至防碰撞CPU控制板通过高音喇叭进行远程喊话提示。高音喇叭发出声响警报的语音提示同时防碰撞CPU控制板控制控制与防碰撞CPU控制板连接的高清视频拍照系统，自动拍照，同时将拍照时采集的距离与温度参数，通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统现场实时高清照片。实施例中温度传感器2采用接触式测温传感器，接触式测温传感器选用PT100测量输电线路温度；能够实现实时监测线路运行温度，为运维人员提供线路运行数据，接触式测温传感器具备宽范围供电12-24V供电。
本实施例中温度传感器2采用接触式测温传感器，接触式测温传感器选用PT100测量输电线路温度；能够实现实时监测线路运行温度，为运维人员提供线路运行数据，接触式测温传感器具备宽范围供电12-24V供电。
报警器4采用声光报警器4，不明移动目标靠近输电导线至安全范围内时发出声音警示信号,并伴有闪烁警示色；根据与线路接近距离报警声音和闪烁频率在提醒目标，警示装置在光线小于阙值时自动点亮并闪烁,大于阙值时自动熄灭；同时通过所述无线通信单元5将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统7。正常无异物闯入时，报警器4处于警示状态，发出间歇性闪光警示、提醒施工者当心施工场地上方有高压电线。当有异物接近导线并小于设定的安全距离时，报警器4发出声光报警，对违规现场人员进行警示、驱离，避免威胁人身安全及线路设备。
无线通信单元5通过2G\3G\4G或者internet网络将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统7；智能监控云端系统7将报警信息通过短信、微信等不同方式推送给抢修和运维人员，及时处理现场事故，同时还可以实时监测线路运行温度。
本发明一种高压输电线路防碰撞在线监测方法，包括以下步骤：
步骤1，采用雷达60°扫描方式检测周围环境的变化得到实时测量信息；通过温度传感器2监控高压输电线路的温度；
步骤2，防碰撞CPU控制板3采集防碰撞检测单元1的数据信息，计算移动物体与高压输电线路之间的距离；采集温度传感器2检测的温度数据，并依据所述数据进行判断；
步骤3，防碰撞CPU控制板3根据距离进行判断，根据判断结果选择是否发出报警信号，防碰撞CPU控制板3根据高压线路温度进行判断，根据判断结果选择是否发出报警信号，根据判断结果选择是否发出发出声响警报的语音提示，根据判断结果选择是否进行自动拍照；
步骤4，通过无线通讯模块将实时测量信息与报警信号传送至远程智能监控云端系统7；
步骤5，智能监控云端系统7将报警信号以短信、微信方式推送给抢修和运维人员的客户端；
步骤6，智能监控云端系统7当监测到超级储能电容14电压降低到预定值时，防碰撞CPU控制板3控制将继电器15接通进行充电工作，当检测到超级储能电容14充电满时，控制继电器15断开，完成供电动作。
本发明高压输电线路防碰撞在线监测系统的其工作原理是：感应线圈18从高压输电线上感应取电，给整个监测系统的其他部件提供稳定可靠的电源；雷达扫描实时监测异物到高压导线的距离以及高压输电线与高压输电线之间的距离，当到达三级预警距离时，高音喇叭16自动喊话，当达到二级预警距离时，在喇叭喊话的同时通过高清视频拍照系统17抓拍现场照片，此时防碰撞CPU控制板将信息通过无线通讯模块发送给后台智能监控云端系统和值班的巡检工人。智能监控云端系统的工作人员可以远程喊话警告。当达到一级预警距离时，所有的信息也回传输至智能监控云端系统监测中心和值班巡检工人，此时工作人员要做相应的措施、准备等工作，防止线路短路、跳闸给当地供电系统带来巨大的经济损失。
实施例1，在需要监控的高压输电线路上安装形状为单元球体的防碰撞检测单元1，雷达测距、导线测温传感器、高清视频拍照系统17、高音喇叭16都集成在线上单元球体内。雷达测距参数设置依据高压线安全距离，标准参数为输电线弧垂下5米(110KV)、6米(220KV)、8.5米(500KV)位置，当管理人员或监控室通过手机或计算机向系统报警控制防碰撞CPU控制板发布“布防”指令后系统进入工作状态，一旦发生物体接近高压线5米(110KV)、6米(220KV)、8.5米(500KV)警戒距离值时触发报警器(用户可以根据现场实际情况自行设定初始值或其它档位值)，现场高音喇叭16发出声响警报“高压危险，注意安全”的语音提示，防碰撞CPU控制板同时将报警信息(包括塔名、位置、路段、危险距离值)通过公网或自建网发送给智能监控云端系统端的相关管理人员，管理人员可以直接进行远程喊话提示，或与电力110实现联网处置。此时防碰撞CPU控制板触发高清视频拍照系统17，防碰撞CPU控制板采集分析距离温度等参数，通过3G、GPRS等网络传输给智能监控云端系统现场实时高清照片。
当智能监控云端系统接收来自现场的预警信号、参数、拍摄照片时，分析其行为发展轨迹，并将结果发送至值班人员的手机当中，把破坏行为分析数据自动录入智能识别知识库中，不断进行积累学习，当积累到一定的数据后，利用大数据对破坏行为进行挖掘分析，统计典型特征，协助使用者更加精准的了解多发地带、物体种类、破坏行为等。系统根据现场情况可调整物体越过初始警戒值后进一步靠近高压线时的多档报警值，便于管理人员评估外物体高危动作风险，采取紧急操作措施。
实施例2，采用发明监控系统测量的是一个4cm*4cm不锈钢材料，它的直径非常接近高压导线的直径，在20米范围类可以有效的测出测距模块距离不锈钢的距离，前后偏差不超过5-10cm。
本发明高压输电线路防碰撞在线监测系统主要利用现代传感器技术、通信技术保障输电线路运行安全；采用线路电流感应取电，正常无异物闯入时，报警器4处于警示状态，发出间歇性闪光警示、提醒施工者当心施工场地上方有高压电线。当有异物接近导线并小于设定的安全距离时，报警器4发出声光报警，对违规现场人员进行警示、驱离，避免威胁人身安全及线路设备，同时将告警信息通过移动网络传输至监控云端系统，监控云端系统将告警信息通过短信、微信等不同方式推送给抢修和运维人员，及时处理现场事故，同时还可以实时监测线路运行温度。
该发明专利设计科学合理，利用上述研究成果，改造现有接近防护报警监测装置，形成更加实用的高压输电线路智能报警装置。降低配电运维班组日常巡视工作量，实现了输电线路过路线路的状态监测，为运维班组日常工作有很好的指导意将输电线路的即将发生的安全隐患提前预警及处理，真正的实现了预知维修和处理，为运行班组日常巡视维修具有很好的指导意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.高压输电线路防碰撞在线监测系统，其特征在于，包括：防碰撞检测单元、防碰撞CPU控制板、无线通信单元、报警器以及设置在远程的智能监控云端系统，
所述防碰撞检测单元，通过雷达扫描装置雷达60°扫描方式检测周围环境的变化，并输出移动物体与高压输电线路之间的距离；
所述防碰撞CPU控制板，采集所述防碰撞检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统；
所述智能监控云端系统，接受防碰撞CPU控制板传递的数据后存储并通过短信、微信不同方式推送给抢修和运维人员的客户端；
所述报警器，接受所述与所述防碰撞CPU控制板的报警信息，发出报警声音伴有闪烁警示色提醒目标。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括线路取能装置，所述线路取能装置通过电流互感器结合锂电池为防碰撞监测装置提供电源,线路取能装置包括：
感应线圈，从高压输电线上感应取电；
电压互感器，将交流高压转换成给线路取能装置其他电路供电的电压；
整流滤波器，将所述电压互感器转换的电压进行整流和滤波；
稳压保护电路，其输入端连接所述整流滤波器，对电路进行保护；
过压过流检测电路，连接所述稳压保护电路的输出端，检测电路电压和电流；
泄放电路，接收所述过压过流检测电路的反馈信息，出现过流或过压时立即降低的电路电压；
DC-DC变换电路，连接所述稳压保护电路输出端，其输出端直接输出12V电压或输出至电容储能。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述线路取能装置通过防碰撞CPU控制板控制，当监测到电池电压降低到预定值时，将继电器接通进行充电工作，当检测到蓄电池充电满时，控制继电器断开，完成供电动作。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括温度传感器，通过温度传感器监控高压输电线路的温度，所述防碰撞CPU控制板采集所述温度检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统。
5.根据权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述防碰撞CPU控制板通过温度传感器实时监测高压导线的温度参数与雷达实时采集的距离参数计算高压输电线弧垂度。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统监控到物体距高压线的距离超过警戒值时触发报警，防碰撞CPU控制板控制设置在现场与防碰撞CPU控制板连接的高音喇叭发出声响警报的语音提示，防碰撞CPU控制板同时将报警信息通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统，智能监控云端系统的工作人员通过直接无线通讯单元将语音警报传递至防碰撞CPU控制板通过高音喇叭进行远程喊话提示。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述高音喇叭发出声响警报的语音提示同时防碰撞CPU控制板控制控制与防碰撞CPU控制板连接的高清视频拍照系统，自动拍照，同时将拍照时采集的距离与温度参数，通过无线通讯单元传输给智能监控云端系统现场实时高清照片。
8.一种高压输电线路防碰撞在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用雷达60°扫描方式检测周围环境的变化得到实时测量信息；
计算移动物体与高压输电线路之间的距离；
根据距离进行判断，根据判断结果选择是否发出报警信号，根据判断结果选择是否发出发出声响警报的语音提示，根据判断结果选择是否进行自动拍照；
将实时测量信息与报警信号传送至远程智能监控云端系统；
通过智能监控云端系统将报警信号以短信、微信方式推送给抢修和运维人员的客户端。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过温度传感器监控高压输电线路的温度，防碰撞CPU控制板采集温度检测单元的数据，并依据所述数据进行判断，发出报警信号，通过所述无线通信单元将报警、实时测量信息传送至所述智能监控云端系统。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过电流互感器结合锂电池提供电源，当监测到电池电压降低到预定值时，将继电器接通进行充电工作，当检测到蓄电池充电满时，控制继电器断开，完成供电动作。
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