CN113947858A - 一种变电站周界雷达引导的视频联动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站周界雷达引导的视频联动方法。采用至少一台激光雷达，并将激光雷达探头横向放置于变电站周界墙面，多台激光雷达探头间隔放置，实现墙面上方竖直平面范围的实时监测，进而实现变电站周界的监控。本发明能够解决现场周界异物无法实时监测的问题，确保变电站电气设备安全稳定运行。

Description

一种变电站周界雷达引导的视频联动方法

技术领域

本发明属于电力系统、电力在线监测及周界安防防护领域，具体涉及一种变电站周界雷达引导的视频联动方法。

背景技术

变电站的电力系统信息安全是电力系统安全运行和对社会可靠供电的保障，随着城市的发展，对电力建设带来两个问题：

一、是电力需求持续增长，市中心用电密度高，需要较多深入市区的高压变电站，以减少线损，而变电站一般占地面积大；

二、是城区价格昂贵，环境要求严格，流动人群居多，这就给电力行业的安防带来很大的挑战。

目前变电站的安全保卫工作主要特点：

①.郊区电站周界大，入侵者很容易藏匿。

②.市区的变电站，供电所人流，物流出入频繁，安全管理难度大。

③.变电站，供电所的出入口众多，各种设备繁多，产品众多，极易丢失。

④.传统红外报警方式，存在漏洞，易被入侵，经常误报，且设计理念落后，与人防难以有效结合。

⑤.偷盗者的入侵，非常容易引发安全生产事故，导致大面积的停电，给整个社会经济带来巨大损失。

当前对于变电站的周界安防方案主要采用了高压脉冲式电子围栏，如图1所示。

该系统重点是防范和阻止不法分子进入电站保护区内，对设备进行盗窃和破坏，其主要是对电站的周界通过安装安全可靠的技防设备，在不法分子企图进入电站防护区之前，及时产生报警信号，联动电站四周的视频监控系统进行录像，在视频监控器上弹出报警区域的放大画面；并通过报警现场的声光警示和灯光联动，将不法分子阻吓于周界之外，让不法分子闻风丧胆，逃之夭夭；同时报警系统可以及时将已经发生的警情通过电话或网络，通知上级管理中心和警情处理人员。

目前市场上各类周界入侵探测器，并进行各项性能指标比较，比较结果如表1：

表1

变电站安防系统相对较为成熟，主要采取如上相关措施，但是对于变电站异物入侵，如漂浮物、无人机、大型鸟类动物等入侵变电站的检测当前尚未有相关技术报道和研究。对于变电站来说，对于异物入侵的检测对站内安全极为重要，尤其对于当前更多的无人值守的变电站来说更为关键。

对于变电站异物入侵的技术方案，当前主要有2种：

第1种采用人工定期巡视(例如500kV变电站为每3天一次巡视)，人工巡视发现异物并清理异物的方式，这容易造成巡视遗漏以及时间上的不连续性，处理异物效率较低，容易出现疏漏，若在巡视空档期未及时发现漂浮异物入侵并悬挂在设备比较重要部位时，极其容易引起设备跳闸，导致停电事故。

第2种是采用数字视频检测系统，系统主要采用摄像机采集周界检测图像，系统采用可控云平台可控制摄像机转动，需要安装多个摄像机才能覆盖变电站周界范围。视频检测系统优点是成本相对较低，较容易实现，但是缺点是容易受到光照和天气影响，同时在夜间需要设备提供相关照明或视频辅助照明，而且需要架设较多的视频探头；在雨雪雾天气下，对变电站周界异物检测能力大幅降低。

可见，对于变电周界异物入侵传统计检测的方式，其具体存在如下几个缺点：

1.人工定期巡视存在周期长，易出现巡检盲区，巡检任务繁重，处理异物效率较低，容易出现疏漏，存在较大的安全隐患。

2.数字视频检测系统检测容易受到光照和天气影响，同时在夜间需要设备提供相关照明或视频辅助照明，而且需要架设较多的视频探头，需要耗费较多设备以及布线；在雨雪雾天气下，对变电站周界异物检测能力大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站周界雷达引导的视频联动方法，解决现场周界异物无法实时监测的问题，确保变电站电气设备安全稳定运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种变电站周界雷达引导的视频联动方法，采用至少一台激光雷达，并将激光雷达探头横向放置于变电站周界墙面，多台激光雷达探头间隔放置，实现墙面上方竖直平面范围的实时监测，进而实现变电站周界的监控；该方法具体实现如下：

激光雷达探头的雷达监测为区域空间监测，若检测到漂浮异物，通过公式(1)将漂浮异物的区域空间位置的球坐标转换为直角坐标并发送给视频调用系统：

其中x，y，z为直角坐标系中的坐标位置，球坐标则是由方位角、仰角和距离组成，即：

r为物体距离原点O的径向距离，θ表示方位角，

为仰角；

将墙体上每一台激光雷达探头的坐标传输给视频调用系统，对于第i个激光雷达探头检测到的漂浮异物，记录其转换后的直角坐标(X_i，Y_i)，通过视频编码技术传输至视频调用系统；

视频调用系统根据漂浮异物的直角坐标，计算漂浮异物相对于视频探头的方位角与俯仰角，即可实现视频探头对漂浮异物的联动控制，实现对漂浮异物的监控，并告警。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明能够解决现场周界异物无法实时监测的问题，确保变电站电气设备安全稳定运行。

附图说明

图1为电子围栏示意图。

图2为激光雷达探测示意图。

图3为雷达检测策略图。

图4为多台雷达检测策略示意图。

图5为雷达探头在墙体上方时入侵物坐标位置示意图。

图6为直角坐标系坐标数据视频编码技术传输至最近的视频探头。

图7为通过H.265/HEVC视频编码处理雷达探测捕捉点。

具体实施方式

下面结合附图2-7，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明一种变电站周界雷达引导的视频联动方法，采用至少一台激光雷达探头，并将激光雷达探头横向放置于变电站周界墙面，多台激光雷达探头间隔放置，实现墙面上方竖直平面范围的实时监测，进而实现变电站周界的监控；该方法具体实现如下：

激光雷达探头的雷达监测为区域空间监测，若检测到漂浮异物，通过公式(1)将漂浮异物的区域空间位置的球坐标转换为直角坐标并发送给视频调用系统：

其中x，y，z为直角坐标系中的坐标位置，球坐标则是由方位角、仰角和距离组成，即：

r为物体距离原点O的径向距离，θ表示方位角，

为仰角；

将墙体上每一台激光雷达探头的坐标传输给视频调用系统，对于第i个激光雷达探头检测到的漂浮异物，记录其转换后的直角坐标(X_i，Y_i)，通过视频编码技术传输至视频调用系统；

视频调用系统根据漂浮异物的直角坐标，计算漂浮异物相对于视频探头的方位角与俯仰角，即可实现视频探头对漂浮异物的联动控制，实现对漂浮异物的监控，并告警。

以下为本发明具体实现过程。

本发明主要设计一种适用于高压变电站的周界异物漂浮入侵物实时监测，并提出一种驱动视频联动的方法。其中本发明设计所选雷达采用受周界环境影响较小的激光雷达探头(本发明为了方便示意，采用其最远探测距离为60m的激光雷达探头进行阐述，其它探头同理)，并提出将激光雷达探头横向放置。激光雷达竖直放置是监测范围为一圆锥范围的上层空域(如图2所示)。本发明设计将其探头横向放置，调整其扫描角度为180°，此时，雷达探头的扫描平面为雷达装置上方的半径为60m的半圆形竖直平面，如图3所示。雷达可以监控所有穿过扫描平面的物体。若要实现高度30m以内的异物监控，则单台激光雷达装置可完成约104m(60×cos30°)的变电站周界监控与预警。

当变电站需要全周界监控或所需监控周界大于104m时，我们可以采用多台激光雷达装置排列放置(每两台激光雷达相聚104m)，来实现异物入侵监控及预警系统的布置及搭建(如图4所示)。

然后设计其最关键的坐标变换，雷达监测为区域空间监测，区域空间位置坐标可以与直角坐标系相互转化，本发明主要通过如公式(1)所示(球坐标系到空间直角坐标系)：

其中x，y，z为直角坐标系中的坐标位置，球坐标则是由方位角、仰角和距离组成，即：

r为物体距离原点O的径向距离，θ表示方位角，

为仰角；本发明提出的方法是将空间监测的雷达横放至监测的墙面上方，即可实现整体墙面上方竖直平面范围的实时监测，具体如图3所示。

因为横放雷达探头的设计，故本发明中z＝0，只取x，y坐标点，并提供给视频调用系统，如图5所示。本发明设计以一面墙体第一台雷达探头为起始点O，则设计N₀、N₁、N₂、......N_i个雷达监测时，若有第i个雷达监测时，通过记录其直角坐标系(X_i，Y_i)坐标后，通过将直角坐标系坐标数据视频编码技术(即H.265/HEVC视频编码处理)传输至最近的视频探头，详细如图6所示。

本发明将上述设计转化的获得的雷达监测的图像坐标，通过H.265/HEVC视频编码处理，如图7所示。

本发明通过雷达驱动引动视频监控，主要通过如下几步：

1.通过布置墙体上的横放漂浮异物监测雷达探头监测运动漂浮异物，将其捕捉到的物体，获取其空间坐标

将其发送给后台服务器。

2.坐标转换，将雷达监控筛选出的异物目标后，将其坐标转换为直角坐标值(X_i，Y_i)，控制系统自动求出目标对于智能摄像机的方位角与俯仰角，实现目标在雷达坐标系与智能摄像机坐标系之间的转换。

3.定位监测目标，系统获得目标后，通过数据传输，实现摄像机对目标的联动控制。

4.系统报警提示，当雷达检测到的运动目标位置位于警戒区域临界点或在其范围内时，系统自动发出报警，并提示站内工作人员做出安全防范工作。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种变电站周界雷达引导的视频联动方法，其特征在于，采用至少一台激光雷达，并将激光雷达探头横向放置于变电站周界墙面，多台激光雷达探头间隔放置，实现墙面上方竖直平面范围的实时监测，进而实现变电站周界的监控；该方法具体实现如下：

激光雷达探头的雷达监测为区域空间监测，若检测到漂浮异物，通过公式(1)将漂浮异物的区域空间位置的球坐标转换为直角坐标并发送给视频调用系统：

其中x，y，z为直角坐标系中的坐标位置，球坐标则是由方位角、仰角和距离组成，即：

r为物体距离原点O的径向距离，θ表示方位角，

为仰角；

将墙体上每一台激光雷达探头的坐标传输给视频调用系统，对于第i个激光雷达探头检测到的漂浮异物，记录其转换后的直角坐标(X_i，Y_i)，通过视频编码技术传输至视频调用系统；

视频调用系统根据漂浮异物的直角坐标，计算漂浮异物相对于视频探头的方位角与俯仰角，即可实现视频探头对漂浮异物的联动控制，实现对漂浮异物的监控，并告警。

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