CN115792417B - 一种用于高空作业设备的近电检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于近电检测技术领域，公开了一种用于高空作业设备的近电检测方法及系统。包括获取高空作业设备中各传感器的检测数据；检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；若不存在，高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；并判断高空作业设备的近电特征；若记录近电故障信号及其类型中所标记的a、b、c、d均小于等于1，高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为‑1，为疑似近电状态；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，高空作业设备为近电状态，采用多维特征，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明属于近电检测技术领域，具体涉及一种用于高空作业设备的近电检测方法及系统。
背景技术
近些年，随着对基础设施提升的投入，施工场地不断增多，高空作业设备逐渐增加，高空施工机械靠近高压带电设备而引起线路短路跳闸事故频发。减少此类高空施工机械引起跳闸事故需要一种高电压现场施工安全距离报警器，它装在施工机械的顶部以及与线路等高的位置上，在施工设备靠近带电的导线时对作业人员进行提示。有效、可靠的近电检测方法是近电报警装置的核心。当前投入工程应用的近电检测方法通常基于图像识别、激光测距或电磁感应等单一的检测信号，若近电事故发生的地点不同，则近电特征也不相同，同理，若工程车辆作业场景、近电线路电压不同，近电特性亦不尽相同，传统的以单一近电特征为依据的识别方法难以在多种事故情况下起效。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于高空作业设备的近电检测方法及系统，以解决单一信号对高空作业设备检测不准确的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用于高空作业设备的近电检测方法，包括；
获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量Ex高于门限值，则为故障信号，标记为a＝1；若场强水平特征量Ex等于门槛值，为临界状态信号，标记a＝0；若场强水平特征量Ex小于门槛值，为正常状态信号，标记为a＝-1；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为b＝1；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为b＝-1；
若激光测距距离H高于门限值，则为近电信号，标记为c＝1；若激光测距距离H等于门槛值，则为近电临界信号，标记为c＝0；若激光测距距离H小于门槛值，为正常状态信号，标记为c＝-1；
若雷达测距X高于门限值，则为故障信号，标记为d＝1；若雷达测距X等于门槛值，为临界状态信号，标记为d＝0；若X2小于门槛值，为正常状态信号，标记为d＝-1；
判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
进一步地，对高空作业周围的场强水平进行测量时，采用球形电场传感器进行测量。
进一步地，场强水平特征量式中，y是观测点到电力线对地投影到的距离，I是交变电流，h为线平均架设高度，z为观测点高度，σ为大地的视在电导率，μ0＝4π×10-7H/m，ω是角频率的大小。
进一步地，图像识别电力线路轮廓的方法为，当高空作业设备到达预设高度后，通过无人机拍摄电力线路的实际图像，通过所拍摄的实际图像与电线杆塔仿真外轮廓进行对比，若所对比的相似度比值在预设范围内，则为正常状态，若所对比的相似度比值超出预设范围，则为异常状态。
进一步地，所述预设范围为相似度介于0.85至1之间。
进一步地，获得的激光测距距离H与电力线缆电压等级正相关。
进一步地，获得的雷达测距X与电力线缆电压等级正相关。
一种用于高空作业设备的近电检测系统，包括；
数据获取模块，用于获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测模块，用于检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量Ex高于门限值，则为故障信号，标记为a＝1；若场强水平特征量Ex等于门槛值，为临界状态信号，标记a＝0；若场强水平特征量Ex小于门槛值，为正常状态信号，标记为a＝-1；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为b＝1；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为b＝-1；
若激光测距距离H高于门限值，则为近电信号，标记为c＝1；若激光测距距离H等于门槛值，则为近电临界信号，标记为c＝0；若激光测距距离H小于门槛值，为正常状态信号，标记为c＝-1；
若雷达测距X高于门限值，则为故障信号，标记为d＝1；若雷达测距X等于门槛值，为临界状态信号，标记为d＝0；若X2小于门槛值，为正常状态信号，标记为d＝-1；
判断模块，用于判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明的一种用于高空作业设备的近电检测方法，获取高空作业设备中各传感器的检测数据；检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；若不存在，高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；并判断高空作业设备的近电特征的方法，包含了电荷感应、图像识别、激光测距和雷达监测多维近电特征，利用多信息融合做出判断，能够及时识别不同工况、不同电压等级的近电故障并及时告警，防止高压电弧对工程车辆毁坏及人身伤亡，能够识别不同工况下的近电事故，提高了故障信息识别的可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明一种用于高空作业设备的近电检测方法的流程示意图；
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
实施例1
一种用于高空作业设备的近电检测方法，如图1所示，包括；
获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量Ex高于门限值，则为故障信号，标记为a＝1；若场强水平特征量Ex等于门槛值，为临界状态信号，标记a＝0；若场强水平特征量Ex小于门槛值，为正常状态信号，标记为a＝-1；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为b＝1；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为b＝-1；
若激光测距距离H高于门限值，则为近电信号，标记为c＝1；若激光测距距离H等于门槛值，则为近电临界信号，标记为c＝0；若激光测距距离H小于门槛值，为正常状态信号，标记为c＝-1；
若雷达测距X高于门限值，则为故障信号，标记为d＝1；若雷达测距X等于门槛值，为临界状态信号，标记为d＝0；若X2小于门槛值，为正常状态信号，标记为d＝-1；
判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
具体地，本发明一种用于高空作业设备的近电检测方法中的高空作业设备以工程车辆为例，说明本发明的优选方案。
具体地，获取各传感器传入检测数据至决策中心，其中传感器优选球形电场传感器，决策中心为外部控制终端或外部控制处理器。
判断是否存在近电故障信号，在判断的过程中包括以下步骤；
(1)若场强水平特征量Ex高于门限值，则为故障信号，令a＝1；若Ex等于门槛值，为临界状态信号，令a＝0；若Ex小于门槛值，为正常状态信号，令a＝-1；
(2)若图像识别出电力线路轮廓，令b＝1；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，令b＝-1；
(3)若激光测距距离H高于门限值，则为近电信号，令c＝1；若H等于门槛值，为近电临界信号，令c＝0；若H小于门槛值，为正常状态信号，令c＝-1；
(4)若雷达测距X高于门限值，则为故障信号，令d＝1；若X等于门槛值，为临界状态信号，令d＝0；若X2小于门槛值，为正常状态信号，令d＝-1；
若a、b、c、d均小于等于1，即判定工程车辆和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一到两个为1，剩余值为-1，判定系统为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一到两个为1，剩余值为0，判定系统为临界近电状态，输出报警信号并持续检测系统状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，判定系统为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
本发明采用球星电场测量系统对近电感应电场进行检测，球形电场测量系统由球形探头和光纤传输系统两部分组成，当用球形电场传感器测量非均匀电场时，由于球形电场传感器的引入，球表面将产生感应电荷，会使空间电场发生变化，对高压电极表面附近的电场发生影响，球形电场传感器越靠近电极这种影响也就越显著，电力线路附近电场强度水平分量的近似计算公式为：式中，y是观测点到电力线对地投影到的距离，I是交变电流，h为线平均架设高度，z为观测点高度，σ为大地的视在电导率，μ0＝4π×10-7H/m，ω是角频率的大小。可以根据施工场地附近的电压等级合理设置Ex的报警门槛值，当近电场强超过一定值时即发出告警信号。
近电图像识别检测
具体地，图像识别电力线路轮廓的方法为，当高空作业设备到达预设高度后，通过无人机拍摄电力线路的实际图像，通过所拍摄的实际图像与电线杆塔仿真外轮廓进行对比，若所对比的相似度比值在预设范围内，则为正常状态，若所对比的相似度比值超出预设范围，则为异常状态。
优选地，预设范围为相似度介于0.85至1之间。
也即通过预先安装在工程车辆上的摄像装置获得近电摄像序列，将位置姿态已知的条件下仿真得到的线缆模型的轮廓与摄像序列图像中提取出的线缆的轮廓作比较并通过一定的准则计算相似性测度，预先设置近电摄像相似度检测的阈值，即在工程车辆与电力线缆的距离达到一定范围内时开始相似度检测，通过比较电线杆塔仿真外轮廓数据与无人机拍摄的实际图像的相似程度识别线缆。
近电激光测距检测
利用安装在工程车辆车身上的激光测距仪，实时测量作业车辆与电力线缆的距离。具体地，获得的激光测距距离H与电力线缆电压等级正相关。根据不同的电压等级，设置不同的门槛值H，电力线缆电压等级越高，则近电门槛值H越大，具体门槛值可以通过集控中心和现场作业车辆协同调整。
近电感应雷达检测
通过雷达去探测电缆所发出的电磁信号，如雷达测距仪等，通过发射和接收的时间实现电缆测距。具体地，获得的雷达测距X与电力线缆电压等级正相关。根据不同的电压等级，设置不同的门槛值X，电力线缆电压等级越高，则近电门槛值X越大，具体门槛值可以通过集控中心和现场作业车辆协同调整。
实施例2
一种用于高空作业设备的近电检测系统，包括；
数据获取模块，用于获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测模块，用于检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量Ex高于门限值，则为故障信号，标记为a＝1；若场强水平特征量Ex等于门槛值，为临界状态信号，标记a＝0；若场强水平特征量Ex小于门槛值，为正常状态信号，标记为a＝-1；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为b＝1；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为b＝-1；
若激光测距距离H高于门限值，则为近电信号，标记为c＝1；若激光测距距离H等于门槛值，则为近电临界信号，标记为c＝0；若激光测距距离H小于门槛值，为正常状态信号，标记为c＝-1；
若雷达测距X高于门限值，则为故障信号，标记为d＝1；若雷达测距X等于门槛值，为临界状态信号，标记为d＝0；若X2小于门槛值，为正常状态信号，标记为d＝-1；
判断模块，用于判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，包括；
获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量高于门限值，则为故障信号，标记为/>；若场强水平特征量/>等于门槛值，为临界状态信号，标记/>；若场强水平特征量/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为/>；
若激光测距距离高于门限值，则为近电信号，标记为/>；若激光测距距离/>等于门槛值，则为近电临界信号，标记为/>；若激光测距距离/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；
若雷达测距高于门限值，则为故障信号，标记为/>；若雷达测距/>等于门槛值，为临界状态信号，标记为/>；若/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；
场强水平特征量，式中，y是观测点到电力线对地投影到的距离，I是交变电流，h为线平均架设高度，z为观测点高度，/>为大地的视在电导率，，/>是角频率的大小；
判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
2.根据权利要求1所述的一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，对高空作业周围的场强水平进行测量时，采用球形电场传感器进行测量。
3.根据权利要求1所述的一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，图像识别电力线路轮廓的方法为，当高空作业设备到达预设高度后，通过无人机拍摄电力线路的实际图像，通过所拍摄的实际图像与电线杆塔仿真外轮廓进行对比，若所对比的相似度比值在预设范围内，则为正常状态，若所对比的相似度比值超出预设范围，则为异常状态。
4.根据权利要求3所述的一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，所述预设范围为相似度介于0.85至1之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，获得的激光测距距离与电力线缆电压等级正相关。
6.根据权利要求1所述的一种用于高空作业设备的近电检测方法，其特征在于，获得的雷达测距与电力线缆电压等级正相关。
7.一种用于高空作业设备的近电检测系统，其特征在于，包括；
数据获取模块，用于获取高空作业设备中各传感器的检测数据；
检测模块，用于检测所获取的检测数据中是否存在近电信号故障；
若不存在，则高空作业近电设备正常，若存在，则记录近电故障信号及其类型；在所获取的近电信号中，若场强水平特征量高于门限值，则为故障信号，标记为/>；若场强水平特征量/>等于门槛值，为临界状态信号，标记/>；若场强水平特征量/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；
若图像识别出电力线路轮廓，为异常状态信号，则标记为；若图像未识别出电力线路轮廓，为正常状态信号，则标记为/>；
若激光测距距离高于门限值，则为近电信号，标记为/>；若激光测距距离/>等于门槛值，则为近电临界信号，标记为/>；若激光测距距离/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；
若雷达测距高于门限值，则为故障信号，标记为/>；若雷达测距/>等于门槛值，为临界状态信号，标记为/>；若/>小于门槛值，为正常状态信号，标记为/>；场强水平特征量/>，式中，y是观测点到电力线对地投影到的距离，I是交变电流，h为线平均架设高度，z为观测点高度，/>为大地的视在电导率，，/>是角频率的大小；
判断模块，用于判断高空作业设备的近电特征；
若a、b、c、d均小于等于1，则高空作业设备和高压线路保持安全距离；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为-1，则为疑似近电状态，等待下一组数据判断是否出现近电特征；若a、b、c、d中存在一个或两个为1，剩余值为0，则高空作业设备为临界近电状态，输出报警信号并持续检测高空作业设备运行状态；若a、b、c、d中存在三个及以上为1，则高空作业设备为近电状态，输出报警信号并及时向远端集控中心发出告警。
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2022
- 2022-11-29 CN CN202211518506.2A patent/CN115792417B/zh active Active
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