CN112153284A - 一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及架空输电线路异物清除、高压输电通道清理、输变电技术等领域，特别是一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法。使用的激光清障仪包含云台、摄像机、激光器，摄像机和激光器同轴。所述设备安全防护方法包含:激光清障仪开机后完成与控制中心的初始状态信息校正；用户利用移动控制平台，在摄像机采集的实时图像上圈定激光清障仪的保护区域，并显示对应保护区域的保护框。当用户进行清障操作时，激光清障仪同步状态信息到移动控制平台。移动控制平台根据状态信息，控制保护框跟随实时图像同步移动。当激光器的指向触碰到保护框的边缘，或进入保护框的内部区域时，激光器自动停止输出，从而确保保护框内的设备和环境的安全，提高清障效率。

Description

一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法
技术领域
本发明涉及架空输电线路异物清除、高压输电通道清理、输变电技术等领域，特别是一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法。
背景技术
目前激光清障仪广泛应用于电力系统架空线路的异物清除、树障清除等场合。激光清障仪利用激光方向性强、能量高、定向能量传输效率高的特点，将激光束精确发射到架空线路异物表面。通过激光对异物的光热作用，将异物加热至汽化或融化温度。随着光束的移动，在异物本体造成连续的切缝，将异物切断，实现对异物的清除。但是在实际应用中，激光的热效应除了能清除异物之外，也有可能损伤架空线路上的其他设备，例如复合绝缘子。现有的激光清障仪设备基本没有针对架空线路设备的主动安全防护措施，一般通过人工观察的方式避免激光长时间照射设备，此方法不可控因素较多(如人员误操作、人员素质参差不齐)，无法真正避免设备受损情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法，主要解决上述现有技术存在的问题，它可以确保生产环境的安全，提高清障效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提供一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法，其特征在于,激光清障仪包含云台、摄像机、激光器；所述摄像机和所述激光器同轴，所述云台沿水平方向或者垂直方向独立转动，包含步骤：
步骤S101，所述激光清障仪开机，与控制中心通信，完成初始的状态信息校正；
步骤S102，用户利用移动控制平台，通过所述控制中心，获得所述摄像机的实时图像，并在所述实时图像上圈定所述激光清障仪的保护区域；移动控制平台在所述实时图像上显示对应所述保护区域的保护框；
步骤S103，用户利用所述移动控制平台操作所述云台，改变所述激光器和所述摄像机的方位角或仰角，进行清障操作；当所述云台动作时，所述激光清障仪向所述控制中心同步所述状态信息，并由所述控制中心处理后发送到所述移动控制平台；所述移动控制平台根据从所述摄像机获取放大倍数，结合从所述控制中心接收的所述状态信息，移动呈现给用户的所述保护框的位置，使所述保护框跟随从所述摄像机获取的所述实时图像同步移动；
步骤S104，当所述激光器的指向触碰到所述保护框的任意边缘，或者进入所述保护框的内部区域时，所述激光器自动停止输出；如果清障操作没有结束，那么跳转到步骤S103。
进一步地，所述移动控制平台是平板电脑。
进一步地，所述云台和所述激光器通过数据线与所述控制中心电连接，利用所述控制中心实现供电和数据通讯；所述摄像机利用路由器，通过有线以太网与所述控制中心通讯；所述移动控制平台利用路由器，通过无线局域网与所述控制中心通讯，并通过所述控制中心进一步连接并控制所述激光清障仪。
进一步地，所述云台包含编码器；所述状态信息是来自所述编码器的水平位置信息和垂直位置信息。
进一步地，在步骤S101中，具体包含：
步骤S1011,所述激光清障仪开机，读取所述水平位置信息和所述垂直位置信息，发送给所述控制中心；
步骤S1012，所述控制中心记录所述激光清障仪上报的所述水平位置信息和所述垂直位置信息。
进一步地，在步骤S103中，具体包含：
步骤S1031,当所述云台动作时，所述激光清障仪每隔N毫秒读取一次所述垂直位置信息和所述水平位置信息，发送给所述控制中心；
步骤S1032,所述移动控制平台从所述激光清障仪获取所述摄像机采集的所述实时图像和所述摄像机的所述放大倍数；
步骤S1033，所述控制中心将计算当前所述水平位置信息和上一次历史所述水平位置信息的差值，得到编码器水平差值；所述控制中心将计算当前所述垂直位置信息和上一次历史所述垂直位置信息的差值，得到编码器垂直差值；然后，将所述编码器水平差值、所述编码器垂直差值发送给所述移动控制平台；
步骤S1034，所述移动控制平台根据所述水平编码器差值、所述垂直编码器差值和所述放大倍数，跟随所述实时图像，更新所述保护框在所述实时图像上的位置，显示给用户。
进一步地，在步骤S1034中，所述移动控制平台更新所述保护框在所述实时图像上的位置时，所述保护框在水平方向移动的距离L1和竖直方向移动的距离L2计算为：
L1＝DX/(SUM_X/PIX1×M)
L2＝DX/(SUM_Y/PIX2×M)
DX：编码器水平差值，
SUM_X：云台水平运动一圈360度的总编码器值，
PIX1：实时图像的水平方向像素值,
DY：编码器垂直差值，
SUM_Y：云台垂直运动一圈360度的总编码器值，
PIX2：实时图像的竖直方向像素值，
M：摄像机当前的放大倍数。
进一步地，在步骤S104中，具体包含：所述移动控制平台结合所述实时图像和所述保护框，以所述实时图像的中心点为所述激光器的指向，当所述实时图像的中心点触碰到所述保护框的任意边缘，或者进入所述保护框的内部区域时，所述移动控制平台通过所述控制中心向所述激光清障仪发送控制命令，停止所述激光器的输出。
鉴于上述技术特征，本发明具有如下优点：
1、填补了市场上现有的激光清障仪设备基本没有针对架空线路设备的安全防护措施的空白。
2、在用户进行激光清障实际作业中，需要保护的物体种类复杂繁多，并且很多物体并不具备明显的特征性。本发明采用区域性保护方法，对被保护物体的特征没有要求，能可靠保护保护区域内的物体。
附图说明
图1是本发明应用于激光清障仪的设备安全防护方法的一个较佳实施例的流程图；
图2是本发明中的一个较佳实施例的系统结构示意图。
图中：100-激光清障仪，200-控制中心，300-移动控制平台，400-路由器；101-云台，102-激光器，103-摄像机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
请参阅图1和图2，在本发明一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法的一个较佳实施例中，使用的激光清障仪100包含云台101、激光器102和摄像机103；激光器102和摄像机103同轴。云台101可以在水平方向或者垂直方向上相互独立转动，还包含编码器。编码器用于提供云台101水平位置信息(方位角)和垂直位置信息(仰角)。
云台101和激光器102通过数据线与控制中心200电连接，利用控制中心200实现供电和数据通讯。摄像机103利用路由器400，通过有线以太网与控制中心200通讯。移动控制平台300利用路由器400，通过无线局域网与控制中心通讯200，并通过控制中心200进一步连接并控制激光清障仪100上的各个模块，包括云台101、激光器102和摄像机103。移动控制平台300是平板电脑。
本发明一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法的一个较佳实施例，包含步骤：
步骤S101，激光清障仪100开机，与控制中心200通信，完成初始的状态信息校正。状态信息包含云台101的编码器的提供水平位置信息(方位角)和垂直位置信息(仰角)。
激光清障仪100开机后，完成自身器件的初始化，然后读取云台101的编码器的提供水平位置信息(方位角)和垂直位置信息(仰角)，并发送给控制中心200。控制中心200记录激光清障仪100的初始水平位置信息(初始方位角)和初始垂直位置信息(初始仰角)，完成初始的状态信息校正。
步骤S102，用户利用移动控制平台300，通过控制中心200，获得摄像机103采集的实时图像，并在实时图像上圈定激光清障仪100的保护区域。当用户完成保护区域的设置之后，移动控制平台300在实时图像上显示对应保护区域的保护框。
步骤S103，用户利用移动控制平台300操作云台101，改变激光器102和摄像机103的方位角和仰角，进行清障操作。当云台101动作时，激光清障仪100和控制中心200同步状态信息(水平位置信息和垂直位置信息)，控制中心200将状态信息进行处理，然后发送至移动控制平台300。移动控制平300台直接从摄像机103获取放大倍数，结合从控制中心200接收的状态信息，移动呈现给用户的保护框的位置，使保护框跟随从摄像机103获取的实时图像同步移动。当云台101动作时，激光清障仪100定时读取垂直位置信息和水平位置信息的时间间隔，在0至500毫秒之间。
具体而言，本实施例中，激光清障仪100每隔200毫秒读取一次垂直位置信息和水平位置信息，发送给控制中心200。移动控制平台200从激光清障仪100直接获取摄像机103采集的实时图像和摄像机103的放大倍数。
控制中心200每次接收到新的水平位置信息，就和上一次接收到的历史水平位置信息求差值，得到编码器水平差值。控制中心200每次接收到新的垂直位置信息，就和上一次接收到的历史垂直位置信息求差值，得到编码器垂直差值。然后，将编码器水平差值、编码器垂直差值发送给移动控制平台300。
移动控制平台300计算保护框在水平方向移动的距离L1和竖直方向移动的距离L2：
L1＝DX/(SUM_X/PIX1×M)
L2＝DX/(SUM_Y/PIX2×M)
DX：编码器水平差值，
SUM_X：云台水平运动一圈360度的总编码器值，
PIX1：实时图像的水平方向像素值,
DY：编码器垂直差值，
SUM_Y：云台垂直运动一圈360度的总编码器值，
PIX2：实时图像的竖直方向像素值，
M：摄像机当前的放大倍数。
计算完成后，移动控制平台300利用水平方向移动的距离L1和竖直方向移动的距离L2，更新保护框在实时图像上的位置，显示给用户，从而实现保护框跟随实时图像同步移动。
步骤S104，当激光器的指向触碰到所述保护框的任意边缘，或者进入保护框的内部区域时，激光器自动停止输出；如果清障操作没有结束，那么跳转到步骤S103。
具体而言，移动控制平台300以实时图像的中心点为激光器102的指向，结合实时图像和保护框，当实时图像的中心点触碰到保护框的任意边缘，或者进入保护框的内部区域时，移动控制平台300通过控制中心200向激光清障仪100发送控制命令，停止激光器102的输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于激光清障仪的设备安全防护方法，其特征在于,激光清障仪包含云台、摄像机、激光器；所述摄像机和所述激光器同轴，所述云台沿水平方向或者垂直方向独立转动，包含步骤：
步骤S101，所述激光清障仪开机，与控制中心通信，完成初始的状态信息校正；
步骤S102，用户利用移动控制平台，通过所述控制中心，获得所述摄像机的实时图像，并在所述实时图像上圈定所述激光清障仪的保护区域；移动控制平台在所述实时图像上显示对应所述保护区域的保护框；
步骤S103，用户利用所述移动控制平台操作所述云台，改变所述激光器和所述摄像机的方位角或仰角，进行清障操作；当所述云台动作时，所述激光清障仪向所述控制中心同步所述状态信息，并由所述控制中心处理后发送到所述移动控制平台；所述移动控制平台根据从所述摄像机获取放大倍数，结合从所述控制中心接收的所述状态信息，移动呈现给用户的所述保护框的位置，使所述保护框跟随从所述摄像机获取的所述实时图像同步移动；
步骤S104，当所述激光器的指向触碰到所述保护框的任意边缘，或者进入所述保护框的内部区域时，所述激光器自动停止输出；如果清障操作没有结束，那么跳转到步骤S103。
2.根据权利要求1所述的设备安全防护方法，其特征在于，所述移动控制平台是平板电脑。
3.根据权利要求1所述的设备安全防护方法，其特征在于，所述云台和所述激光器通过数据线与所述控制中心电连接，利用所述控制中心实现供电和数据通讯；所述摄像机利用路由器，通过有线以太网与所述控制中心通讯；所述移动控制平台利用路由器，通过无线局域网与所述控制中心通讯，并通过所述控制中心进一步连接并控制所述激光清障仪。
4.根据权利要求1所述的设备安全防护方法，其特征在于，所述云台包含编码器；所述状态信息是来自所述编码器的水平位置信息和垂直位置信息。
5.根据权利要求4所述的设备安全防护方法，其特征在于，在步骤S101中，具体包含：
步骤S1011,所述激光清障仪开机，读取所述水平位置信息和所述垂直位置信息，发送给所述控制中心；
步骤S1012，所述控制中心记录所述激光清障仪上报的所述水平位置信息和所述垂直位置信息。
6.根据权利要求4所述的设备安全防护方法，其特征在于，在步骤S103中，具体包含：
步骤S1031,当所述云台动作时，所述激光清障仪每隔N毫秒读取一次所述垂直位置信息和所述水平位置信息，发送给所述控制中心；
步骤S1032,所述移动控制平台从所述激光清障仪获取所述摄像机采集的所述实时图像和所述摄像机的所述放大倍数；
步骤S1033，所述控制中心将计算当前所述水平位置信息和上一次历史所述水平位置信息的差值，得到编码器水平差值；所述控制中心将计算当前所述垂直位置信息和上一次历史所述垂直位置信息的差值，得到编码器垂直差值；然后，将所述编码器水平差值、所述编码器垂直差值发送给所述移动控制平台；
步骤S1034，所述移动控制平台根据所述水平编码器差值、所述垂直编码器差值和所述放大倍数，跟随所述实时图像，更新所述保护框在所述实时图像上的位置，显示给用户。
7.根据权利要求4所述的设备安全防护方法，其特征在于，在步骤S1034中，所述移动控制平台更新所述保护框在所述实时图像上的位置时，所述保护框在水平方向移动的距离L1和竖直方向移动的距离L2计算为：
L1＝DX/(SUM_X/PIX1×M)
L2＝DX/(SUM_Y/PIX2×M)
DX：编码器水平差值，
SUM_X：云台水平运动一圈360度的总编码器值，
PIX1：实时图像的水平方向像素值,
DY：编码器垂直差值，
SUM_Y：云台垂直运动一圈360度的总编码器值，
PIX2：实时图像的竖直方向像素值，
M：摄像机当前的放大倍数。
8.根据权利要求4所述的设备安全防护方法，其特征在于，在步骤S104中，具体包含：所述移动控制平台结合所述实时图像和所述保护框，以所述实时图像的中心点为所述激光器的指向，当所述实时图像的中心点触碰到所述保护框的任意边缘，或者进入所述保护框的内部区域时，所述移动控制平台通过所述控制中心向所述激光清障仪发送控制命令，停止所述激光器的输出。
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