CN110470278A - 一种输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法，包括输电线路雷击光学路径监测终端、服务器及客户端；所述输电线路雷击光学路径监测终端与所述服务器通讯连接；所述服务器与所述客户端通讯连接；所述输电线路雷击光学路径监测终端包括中央处理模块、触发模块及摄像头模块；所述中央处理模块的输入端分别与所述触发模块、所述摄像头模块的输出端连接，所述中央处理模块的控制端与所述摄像头模块的控制端连接，采用以上系统，能有效实现监测输电线路雷击光学路径，为获取雷击输电线路的真实图像提供了有效的设备和方法，能保证数据获取的实时性和真实性，从而为雷击防护提供有效的保障。

Description

一种输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及雷电探测技术领域，尤其涉及一种输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法。

背景技术

输电线路布区域广、传输距离长、容易受环境气候影响。近年来雷击对各个地区电网的安全稳定运行、社会经济的稳定发展带来严重影响。输电线路雷击光学路径监测装置，对输电线路周边的雷电信号进行光学抓拍。通过光学观测获得的雷电先导发展的形态和发展速度等特征量，可为雷击物理过程的分析和仿真提供依据，为雷击防护提供有效的保障。对于获取雷击输电线路的真实图像，目前没有成熟的设备平台。

发明内容

本发明实施例提供一种输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法，能有效实现监测输电线路雷击光学路径，为获取雷击输电线路的真实图像提供了有效的设备和方法。

本发明一实施例提供一种输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，包括输电线路雷击光学路径监测终端、服务器及客户端；所述输电线路雷击光学路径监测终端与所述服务器通讯连接；所述服务器与所述客户端通讯连接；

所述输电线路雷击光学路径监测终端包括中央处理模块、触发模块及摄像头模块；所述中央处理模块的输入端分别与所述触发模块、所述摄像头模块的输出端连接，所述中央处理模块的控制端与所述摄像头模块的控制端连接。

作为上述方案的改进，所述触发模块包括雷电光探测器、调理电路及单稳态触发电路；

所述雷电光探测器的输出端与所述调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与所述单稳态触发电路的输入端连接，所述单稳态触发电路的输出端与所述触发模块的输出端连接。

作为上述方案的改进，所述摄像头模块包括摄像头、图像处理模块和控制电路；

所述摄像头的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述控制电路的输入端分别与所述图像处理模块的输出端、所述摄像头模块的控制端连接，所述控制电路的输出端与所述摄像头的输入端、所述摄像头模块的输出端连接。

作为上述方案的改进，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括通讯模块；

所述中央处理模块与所述通讯模块双向连接。

作为上述方案的改进，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括电源控制模块、太阳能电池板及蓄电池；

所述中央处理模块与所述电源控制模块双向连接，所述太阳能电池板的输出端与所述电源控制模块的输入端连接，所述蓄电池与所述电源控制模块双向连接。

作为上述方案的改进，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括数据存储模块；

所述数据存储模块与所述中央处理模块双向连接。

本发明另一实施例对应提供了一种输电线路雷击光学路径监测方法，所述方法适用于上述的输电线路雷击光学路径监测系统，所述方法具体包括：

输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块发送窗口电平信号；

所述中央处理模块在接收到的所述窗口电平信号达到预设的光信号测量条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的摄像头模块发送拍照信号；

所述摄像头模块响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块；

所述中央处理模块将接收到的所述雷击图像数据传输至服务器，使得所述服务器向客户端发送所述雷击图像数据。

作为上述方案的改进，所述触发模块包括雷电光探测器、调理电路及单稳态触发电路；所述输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块发送窗口电平信号，具体包括：

所述雷电光探测器接收所述雷电光信号，并将所述雷电光信号发送至所述调理电路；

所述调理电路对接收到的所述雷电光信号进行放大和滤波，得到处理后的雷电光信号，并向所述单稳态触发电路发送所述处理后的雷电光信号；

所述单稳态触发电路判断所述处理后的雷电光信号是否超过预设的雷电电路触发阈值；若是，则认为所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件，向所述中央处理模块输出窗口电平信号；若否，则认为所述雷电光信号未达到所述雷电电路触发条件，所述雷电光探测器重新接收雷电光信号。

作为上述方案的改进，所述中央处理模块通过如下步骤以判断所述窗口电平信号是否达到所述光信号测量条件：

所述中央处理模块检测与所述单稳态触发电路相连的输入端是否生成上升沿信号；当检测到与所述单稳态触发电路相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号达到所述光信号测量条件，生成拍照信号，并将所述拍照信号发送至所述摄像头模块；

当未检测到与所述单稳态触发电路相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号未达到所述光信号测量条件，所述触发模块重新接收雷电光信号。

作为上述方案的改进，所述摄像头模块包括摄像头、图像处理模块和控制电路；所述摄像头模块响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块，具体包括：

所述控制电路接收到所述拍照信号时，向所述摄像头发送拍照控制信号；

所述摄像头响应于所述拍照控制信号，执行拍照操作，得到雷电图像，并将所述雷电图像发送至所述图像处理模块；

所述图像处理模块以当前时刻作为所述雷电图像的文件名，生成雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述控制电路，使得所述控制电路将所述雷击图像数据传输至所述中央处理模块。

与现有技术相比，本发明实施例公开的输电线路雷击光学路径监测系统及其监测方法，通过所述监测系统包括输电线路雷击光学路径监测终端、服务器及客户端；所述输电线路雷击光学路径监测终端与所述服务器通讯连接；所述服务器与所述客户端通讯连接；所述输电线路雷击光学路径监测终端包括中央处理模块、触发模块及摄像头模块；所述中央处理模块的输入端分别与所述触发模块、所述摄像头模块的输出端连接，所述中央处理模块的控制端与所述摄像头模块的控制端连接，能有效实现监测输电线路雷击光学路径，为获取雷击输电线路的真实图像提供了有效的设备和方法，能保证数据获取的实时性和真实性，具有低功耗的特点，从而为雷击防护提供有效的保障。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种输电线路雷击光学路径监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的输电线路雷击光学路径监测终端的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种输电线路雷击光学路径监测方法的流程示意图。

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作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。

实施例一

参见图1，是本发明实施例一提供的一种输电线路雷击光学路径监测系统的结构示意图，所述输电线路雷击光学路径监测系统包括输电线路雷击光学路径监测终端1、服务器2及客户端3；所述输电线路雷击光学路径监测终端1与所述服务器2通讯连接；所述服务器2与所述客户端3通讯连接。

参见图2，是本发明实施例一提供的输电线路雷击光学路径监测终端的结构示意图，所述输电线路雷击光学路径监测终端1包括中央处理模块11、触发模块12及摄像头模块13；所述中央处理模块11的输入端分别与所述触发模块12、所述摄像头模块13的输出端连接，所述中央处理模块11的控制端与所述摄像头模块13的控制端连接。

在一种可选的实施例中，请参见图2，所述输电线路雷击光学路径监测终端11还包括通讯模块14；

所述中央处理模块11与所述通讯模块14双向连接。本实施例中，通讯模块14可以是3G通讯模块、4G通讯模块、WiFi通讯模块等。

示例性的，利用3G通讯技术，输电线路雷击光学路径监测终端1通过VPN通道与远端的服务器2的控制程序联接，客户端3通过浏览器浏览架设在服务器2中的Web管理程序，从而实现进一步控制输电线路雷击光学路径监测终端1的目的。本系统利用3G移动通讯网络实现了监测终端数据的无线传输，而客户端3通过网络接入服务器2中的控制程序，利用VPN技术，在解决了数据实时收发的同时，还实现了对远端的输电线路雷击光学路径监测终端1远程控制的目的。

在一种可选的实施例中，请参见图2，所述触发模块12包括雷电光探测器121、调理电路122及单稳态触发电路123；

所述雷电光探测器121的输出端与所述调理电路122的输入端连接，所述调理电路122的输出端与所述单稳态触发电路123的输入端连接，所述单稳态触发电路123的输出端与所述触发模块12的输出端连接。

需要说明的是，雷电光探测器121可以是具有光信号感应功能的设备，用于采集雷电光信号。调理电路122可以是具有放大、滤波等数据处理功能的设备或电路芯片，用于对雷电光探测器121接收到的雷电光信号进行放大、滤波等处理。单稳态触发电路123可以是具有电平触发功能的设备或电路芯片，用于判断处理后的雷电光信号是否超过单稳态触发电路预设的触发阈值，若超过所述触发阈值，输出窗口电平信号。本实施例中，该窗口电平信号可以是持续时间为200ms的+5V的电平信号。

在一种可选的实施例中，请参见图2，所述摄像头模块13包括摄像头131、图像处理模块132和控制电路133；

所述摄像头131的输出端与所述图像处理模块132的输入端连接；所述控制电路133的输入端分别与所述图像处理模块132的输出端、所述摄像头模块13的控制端连接，所述控制电路133的输出端与所述摄像头131的输入端、所述摄像头模块13的输出端连接。

需要说明的是，摄像头131可以是具有拍摄功能的设备，用于执行拍照操作，获取雷电图像。图像处理模块132可以是具有图像处理功能的设备或芯片，用于以当前触发时刻对雷电图像进行命名。控制电路133用于控制摄像头131工作，以及将获取到的雷击图像数据发送至中央处理模块11。

在一种可选的实施例中，请参见图2，所述输电线路雷击光学路径监测终端1还包括电源控制模块151、太阳能电池板152及蓄电池153；

所述中央处理模块11与所述电源控制模块151双向连接，所述太阳能电池板152的输出端与所述电源控制模块151的输入端连接，所述蓄电池153与所述电源控制模块151双向连接。

由于需要将监测终端安装于偏远的山区，偏远的山区雷击的几率更高，目前偏远的山区存在着无法提供可靠市电供电缺陷。所以，本实施例采用太阳能电池板152及蓄电池153供电，且输电线路雷击光学路径监测终端1采用低功耗嵌入式设备，能有效保证数据的获取。

在一种可选的实施例中，请参见图2，所述输电线路雷击光学路径监测终端1还包括数据存储模块16；

所述数据存储模块16与所述中央处理模块11双向连接。

本发明实施例一提供的一种输电线路雷击光学路径监测系统，通过所述输电线路雷击光学路径监测系统包括输电线路雷击光学路径监测终端、服务器及客户端；所述输电线路雷击光学路径监测终端与所述服务器通讯连接；所述服务器与所述客户端通讯连接；所述输电线路雷击光学路径监测终端包括中央处理模块、触发模块及摄像头模块；所述中央处理模块的输入端分别与所述触发模块、所述摄像头模块的输出端连接，所述中央处理模块的控制端与所述摄像头模块的控制端连接，能有效实现监测输电线路雷击光学路径，为获取雷击输电线路的真实图像提供了有效的设备，能有效解决现有技术无法可靠供电的问题，具有低功耗的特点，从而为雷击防护提供有效的保障。

实施例二

参见图3，是本发明实施例二提供的一种输电线路雷击光学路径监测方法的流程示意图，所述监测方法适用于实施例一中的监测系统，所述监测方法包括步骤S201至步骤S204。

S201、输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块12接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块11发送窗口电平信号。

具体的，所述触发模块12包括雷电光探测器121、调理电路122及单稳态触发电路123，步骤S201包括：

所述雷电光探测器121接收所述雷电光信号，并将所述雷电光信号发送至所述调理电路122；

所述调理电路122对接收到的所述雷电光信号进行放大和滤波，得到处理后的雷电光信号，并向所述单稳态触发电路123发送所述处理后的雷电光信号；

所述单稳态触发电路123判断所述处理后的雷电光信号是否超过预设的雷电电路触发阈值；若是，则认为所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件，向所述中央处理模块11输出窗口电平信号；若否，则认为所述雷电光信号未达到所述雷电电路触发条件，所述雷电光探测器121重新接收雷电光信号。

其中，当有雷电发生时，雷电光探测器121接收到雷电光信号，经过与之相连的调理电路122的放大、滤波等操作后，进入单稳态触发电路123，一旦超过单稳态触发电路123中设定的触发阈值，则输出持续时间为200ms的+5V窗口电平信号给与之相连的中央处理模块11。

S202、所述中央处理模块11在接收到的所述窗口电平信号达到预设的光信号测量条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端1的摄像头模块13发送拍照信号。

优选的，所述中央处理模块11通过如下步骤以判断所述窗口电平信号是否达到所述光信号测量条件：

所述中央处理模块11检测与所述单稳态触发电路123相连的输入端是否生成上升沿信号；当检测到与所述单稳态触发电路123相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号达到所述光信号测量条件，生成拍照信号，并将所述拍照信号发送至所述摄像头模块13；

当未检测到与所述单稳态触发电路123相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号未达到所述光信号测量条件，所述触发模块12重新接收雷电光信号。

S203、所述摄像头模块13响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块11。

优选的，所述摄像头模块13包括摄像头131、图像处理模块132和控制电路133，步骤S203包括：

所述控制电路133接收到所述拍照信号时，向所述摄像头131发送拍照控制信号；

所述摄像头131响应于所述拍照控制信号，执行拍照操作，得到雷电图像，并将所述雷电图像发送至所述图像处理模块132；

所述图像处理模块132以当前时刻作为所述雷电图像的文件名，生成雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述控制电路133，使得所述控制电路133将所述雷击图像数据传输至所述中央处理模块11。

其中，中央处理模块11一旦检测到和单稳态触发电路123相连的输入端有上升沿信号产生，发出拍照信号控制摄像头131模块完成照片拍摄工作，并以触发得到的时间作为文件名，同时将雷击图像数据转存到与中央处理模块11相连的数据存储模块16。

S204、所述中央处理模块11将接收到的所述雷击图像数据传输至服务器2，使得所述服务器2向客户端3发送所述雷击图像数据。

优选的，所述服务器2通过所述输电线路雷击光学路径监测终端1的通讯模块14接收各所述输电线路雷击光学路径监测终端1采集到的雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述客户端3，从而所述客户端3显示接收到的所述雷击图像数据。

本发明实施例二提供的一种输电线路雷击光学路径监测方法，通过输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块发送窗口电平信号；所述中央处理模块在接收到的所述窗口电平信号达到预设的光信号测量条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的摄像头模块发送拍照信号；所述摄像头模块响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块；所述中央处理模块将接收到的所述雷击图像数据传输至服务器，使得所述服务器向客户端发送所述雷击图像数据，能有效实现监测输电线路雷击光学路径，为获取雷击输电线路的真实图像提供了有效的方法，能保证数据获取的实时性和真实性，从而为雷击防护提供有效的保障。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，包括输电线路雷击光学路径监测终端、服务器及客户端；所述输电线路雷击光学路径监测终端与所述服务器通讯连接；所述服务器与所述客户端通讯连接；

所述输电线路雷击光学路径监测终端包括中央处理模块、触发模块及摄像头模块；所述中央处理模块的输入端分别与所述触发模块、所述摄像头模块的输出端连接，所述中央处理模块的控制端与所述摄像头模块的控制端连接。

2.如权利要求1所述的输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，所述触发模块包括雷电光探测器、调理电路及单稳态触发电路；

所述雷电光探测器的输出端与所述调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与所述单稳态触发电路的输入端连接，所述单稳态触发电路的输出端与所述触发模块的输出端连接。

3.如权利要求1所述的输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，所述摄像头模块包括摄像头、图像处理模块和控制电路；

所述摄像头的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述控制电路的输入端分别与所述图像处理模块的输出端、所述摄像头模块的控制端连接，所述控制电路的输出端与所述摄像头的输入端、所述摄像头模块的输出端连接。

4.如权利要求1所述的输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括通讯模块；

所述中央处理模块与所述通讯模块双向连接。

5.如权利要求1所述的输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括电源控制模块、太阳能电池板及蓄电池；

所述中央处理模块与所述电源控制模块双向连接，所述太阳能电池板的输出端与所述电源控制模块的输入端连接，所述蓄电池与所述电源控制模块双向连接。

6.如权利要求1所述的输电线路雷击光学路径监测系统，其特征在于，所述输电线路雷击光学路径监测终端还包括数据存储模块；

所述数据存储模块与所述中央处理模块双向连接。

7.一种输电线路雷击光学路径监测方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1至6任意一项所述的输电线路雷击光学路径监测系统，所述方法具体包括：

输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块发送窗口电平信号；

所述中央处理模块在接收到的所述窗口电平信号达到预设的光信号测量条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的摄像头模块发送拍照信号；

所述摄像头模块响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块；

所述中央处理模块将接收到的所述雷击图像数据传输至服务器，使得所述服务器向客户端发送所述雷击图像数据。

8.如权利要求7所述的输电线路雷击光学路径监测方法，其特征在于，所述触发模块包括雷电光探测器、调理电路及单稳态触发电路；所述输电线路雷击光学路径监测终端的触发模块接收雷电光信号，在所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件时，向所述输电线路雷击光学路径监测终端的中央处理模块发送窗口电平信号，具体包括：

所述雷电光探测器接收所述雷电光信号，并将所述雷电光信号发送至所述调理电路；

所述调理电路对接收到的所述雷电光信号进行放大和滤波，得到处理后的雷电光信号，并向所述单稳态触发电路发送所述处理后的雷电光信号；

所述单稳态触发电路判断所述处理后的雷电光信号是否超过预设的雷电电路触发阈值；若是，则认为所述雷电光信号达到预设的雷电电路触发条件，向所述中央处理模块输出窗口电平信号；若否，则认为所述雷电光信号未达到所述雷电电路触发条件，所述雷电光探测器重新接收雷电光信号。

9.如权利要求8所述的输电线路雷击光学路径监测方法，其特征在于，所述中央处理模块通过如下步骤以判断所述窗口电平信号是否达到所述光信号测量条件：

所述中央处理模块检测与所述单稳态触发电路相连的输入端是否生成上升沿信号；当检测到与所述单稳态触发电路相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号达到所述光信号测量条件，生成拍照信号，并将所述拍照信号发送至所述摄像头模块；

当未检测到与所述单稳态触发电路相连的输入端生成上升沿信号时，则认为所述窗口电平信号未达到所述光信号测量条件，所述触发模块重新接收雷电光信号。

10.如权利要求7所述的输电线路雷击光学路径监测方法，其特征在于，所述摄像头模块包括摄像头、图像处理模块和控制电路；所述摄像头模块响应于所述拍照信号，获取雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述中央处理模块，具体包括：

所述控制电路接收到所述拍照信号时，向所述摄像头发送拍照控制信号；

所述摄像头响应于所述拍照控制信号，执行拍照操作，得到雷电图像，并将所述雷电图像发送至所述图像处理模块；

所述图像处理模块以当前时刻作为所述雷电图像的文件名，生成雷击图像数据，并将所述雷击图像数据发送至所述控制电路，使得所述控制电路将所述雷击图像数据传输至所述中央处理模块。