CN201688864U

CN201688864U - 网络型线路在线监测实现装置

Info

Publication number: CN201688864U
Application number: CN2010200493909U
Authority: CN
Inventors: 顾士平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2020-01-06

Abstract

本实用新型涉及一种网络型线路在线监测实现装置，特别涉及一种利用图像重建和光纤偏振光效应实现线路状态的实现装置；利用多摄像机图像重建生成三维图像，从而实现线路舞动告警；利用光纤的受力不均时的偏振光效应实现对线路舞动告警和线路受力超限告警；尽早解决输电导线的舞动导致线间闪络放电，减少输电线断裂的问题，减少线路跳闸事故，减少线路的断裂事故和输电塔(杆)的倒塌事故。

Description

网络型线路在线监测实现装置

一、技术领域

本发明涉及一种网络型线路在线监测实现装置，特别涉及一种利用图像重建和光纤偏振光效应实现线路状态的实现装置。

二、背景技术

2008年春节前后，一场50年不遇的冰雪灾害，引起南方电力线路上不少铁塔倒塌，导致数个省(市.自治区)部分区域大面积断电，京广线南段电力机车无法行进，成千上万旅客带留在春节回家的路上。

输电导线的舞动导致线间闪络放电，严重时可导致输电线断裂。

三、发明内容

要解决的问题：

为解决输电线结冰和输电线积雪时导致输电线路断裂，输电塔(输电杆)倒塌的问题；解决输电导线的舞动导致线间闪络放电，严重时可导致输电线断裂的问题。

技术方案：

网络型线路在线监测实现装置，包括：处理器，污秽在线传感器，避雷在线传感器，导线温度在线传感器，防盗在线传感器，红外摄像机，可见光摄像机、光纤、加速度、位移传感器，无线网络、互联网、局域网；处理器收集来自于污秽在线传感器、避雷在线传感器、导线温度在线传感器、防盗在线传感器、红外摄像机、光纤/加速度/位移传感器的信息，对信息进行处理；通过无线网络，如3G无线网络、WiFi、4G无线网络、光纤网络传送到互联网或局域网，由109计算机实现告警统计、告警发布，提醒相关人员进行处理；

图像传感器包括：可见光摄像机和红外摄像机，可见光摄像机用于确认现场的状况，特别是现场传感器发生告警时用于确认现场的情况，红外摄像机用于夜晚监视现场的情况，通过图像处理可实现对导线温度超标进行自动告警；利用摄像机进行图像处理变换实现导线冰雪覆盖超标告警；利用摄像机进行图像处理变换实现导线舞动告警；利用光纤光栅传感器实现导线的舞动告警；利用光纤的偏正光效应实现导线的舞动告警和冰雪覆盖告警。

利用多角度的摄像机，同时进行摄像，将多路同时摄像的图像根据角度进行变换为正交的投影数据，根据正交投影数据进行图像重建，生成三维图像；根据三维图像输电线路运行的轨迹判别是否超过设置的阈值，从而实现线路舞动告警；

具体实现算法：

1、利用多台摄像机从不同的角度对同一段导线进行摄像；

2、多个摄像机同时将摄制的图像传送给处理器；

3、处理器将同时来的图像数据，按摄像机的角度和图像在摄像机中位置的角度进行变换，变换为多个正交平面上的正交的图像数据；

4、利用图像重建算法，将多个投影的正交数据重建为三维立体图像；

5、利用重建的三维立体图像与设置的阈值进行比较，若超过阈值的设置值，就产生告警；

采用光纤传感器和输电线路绑定，当输电线路舞动时，光纤线一起舞动。光纤舞动时会产生形变，从而导致远离舞动中心的一端光纤拉长，从而使输入的偏振光发生角度旋转；当旋转的振幅越大，其偏振光旋转的角度也越大；同时由于光纤周期性的旋转，其偏振光的偏振方向也发生周期性的波动，其偏振光的偏振周期即为输电线路的舞动周期。

将光纤绑定在输电线路上，光纤的一端安装反射镜将光纤射来的偏振光原路返回，在光纤的另一端安装激光器，激光器前端加上偏振光滤光片，将偏振光射入光纤；偏振光在光纤中输入，在光纤的另一端反射镜，反射回输入端，在输入端利用偏振光检测器即可实现得到反射回的偏振光；测量反射回的偏振光的旋转角度，当偏振光的偏振方向超过一定设置阈值时告警。

将光纤绑定在输电线路上，在光纤的一端安装激光器，激光器前端加上偏振光滤光片，将偏振光射入光纤；偏振光在光纤中输入；在输出端测量偏振光的旋转角度，当偏振光的偏振方向超过一定设置阈值时告警。

主芯片可采用ARM系列芯片如S 3C6410、TI公司的DSP如，TMS320C642、ADI公司的DSP，通过图像A/D接口连接可见光摄像机、红外摄像机；利用串口转换为485连接污秽传感器、避雷器传感器、温度传感器、防盗报警传感器、云台控制器、驱鸟装置、电源监测；利用SPI与ZigBee连接：ZigBee实现与加速度传感器、位移传感器连接；网络口：连接互联网；USB主：连接3G模块；连接光纤光栅传感器接口；SATA接口：接SATA硬盘。

有益效果：

采用以上及时告警，尽早解决输电导线的舞动导致线间闪络放电，减少输电线断裂的问题，减少线路跳闸事故，减少线路的断裂事故和输电塔(杆)的倒塌事故。

四、附图说明

图1网络型线路在线监测实现装置系统图；

图2图像处理结构框图；

图3系统实际组成框图。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述：

优选实例1：网络型线路在线监测实现装置组网

系统组网如图1所示，101为可见光摄像机；102为污秽在线传感器；103为避雷在线传感器；104为导线温度在线传感器；105为防盗在线传感器；106为红外摄像机；107为处理器；108为无线网、互联网、局域网；109为计算机；110为光纤/加速度/位移传感器。

工作原理：处理器收集来自于污秽在线传感器、避雷在线传感器、导线温度在线传感器、防盗在线传感器、红外摄像机、光纤/加速度/位移传感器的信息，对信息进行处理；通过无线网络，如3G无线网络、WiFi、4G无线网络、光纤网络传送到互联网或局域网，由109计算机实现告警统计、告警发布，提醒相关人员进行处理；图像传感器包括：可见光摄像机和红外摄像机，可见光摄像机用于确认现场的状况，特别是现场传感器发生告警时用于确认现场的情况，红外摄像机用于夜晚监视现场的情况，通过图像处理可实现对导线温度超标进行自动告警；利用摄像机进行图像处理实现导线冰雪覆盖超标告警。

优选实例2：图象变换实现线路舞动告警

当线路冰雪偏心覆盖，并且有恒定风向的风作用时，会发生导线舞动，导致线间或相间放电；共振严重是可导致输电塔或输电杆倒塌。

为了解决这个问题，采用图像动态变换实现导线舞动告警。

如图3所示，为某输电架上的4台摄像机，201为摄像机1，202为摄像机2，203为摄像机3，204为摄像机4；因安装在不同的位置，可利用位置角度差录制同一事物不同的角度的图像，利用不同的图像重建图像，实现导线的运动状态的图像重建，从而得到导线的运动轨迹，利用其运动的轨迹和系统内设置的阈值进行比较，若超过阈值系统告警。利用两个输电塔上的8台图像摄像机将获取更多的导线的运行图像，利用图像之间的相关性，采用图像重建的方法，生成瞬间的导线的切面位置图，利用设置的阈值进行告警。

图像重建技术本来应用于X-CT等场所，利用计算机断层扫描实现重建图像，通过多角度的摄像机图像信号重建的输电线的运动轨迹。

实现方法：通过多摄像机同时采集图像信号，根据不同方位的摄像机生成图像的数据，根据摄像机不同角度进行计算，变换为等效正交的矩阵数据，处理器根据正交矩阵数据重建图像，生成一个三维的输电线运动图像，根据虚拟的三维图像利用阈值进行判决，从而实现对输电线舞动的告警。

具体实现算法：

1、利用多台摄像机从不同的角度对同一段导线进行摄像；

2、多个摄像机同时将摄制的图像传送给处理器；

利用多角度的摄像机，同时进行摄像，将多路同时摄像的图像根据角度进行变换为正交的投影数据，根据正交投影数据进行图像重建，生成三维图像；根据三维图像输电线路运行的轨迹判别是否超过设置的阈值，从而实现线路舞动告警。

优选实例3：利用光纤传感器实现线路舞动告警

工作原理：采用光纤传感器和输电线路绑定，当输电线路舞动时，光纤线一起舞动。光纤舞动时会产生形变，从而导致远离舞动中心的一端光纤拉长，从而使输入的偏振光发生角度旋转；当旋转的振幅越大，其偏振光旋转的角度也越大；同时由于光纤周期性的旋转，其偏振光的偏振方向也发生周期性的波动，其偏振光的偏振周期即为输电线路的舞动周期。

实现方法1：将光纤绑定在输电线路上，光纤的一端安装反射镜将光纤射来的偏振光原路返回，在光纤的另一端安装激光器，激光器前端加上偏振光滤光片，将偏振光射入光纤；偏振光在光纤中输入，在光纤的另一端反射镜，反射回输入端，在输入端利用偏振光检测器即可实现得到反射回的偏振光；测量反射回的偏振光的旋转角度，当偏振光的偏振方向超过一定设置阈值时告警。

实现方法2：将光纤绑定在输电线路上，在光纤的一端安装激光器，激光器前端加上偏振光滤光片，将偏振光射入光纤；偏振光在光纤中输入；在输出端测量偏振光的旋转角度，当偏振光的偏振方向超过一定设置阈值时告警。

优选实例4：系统具体实现方案

功能需求：输电线路绝缘子污秽在线监测；避雷器在线监测；导线温度及动态增容在线监测；输电线路覆盖冰雪在线监测；输电线路舞动在线监测；输电线路驱鸟装置；输电线路防盗报警监测；输电线路远程可视图象监测；在线管理数字化系统(含三维GIS)；

系统构成：主芯片可采用ARM系列芯片、TI公司的DSP、ADI公司的DSP；图像4路：图像(红外低照度摄像机、彩色摄像机)；485：接污秽传感器、避雷器传感器、温度传感器、防盗报警传感器、云台控制器、驱鸟装置、电源监测；利用SPI与ZigBee连接：ZigBee实现与加速度传感器、位移传感器连接。网络口：连接互联网；USB主：连接3G模块；连接光纤光栅传感器接口；SATA接口：接SATA硬盘。

如图3所示301为ARM处理器，TI公司的DSP芯片，ADI公司的DSP芯片等处理器芯片；302为485接口；303为SPI接口连接ZigBee；304为USB接3G模块、WiFi模块、光纤传感器；305为SATA口接硬盘；306为图像AD接口连接图像摄像机。

虽然结合附图对本发明的实施方式进行说明，但本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。

Claims

1.网络型线路在线监测实现装置，包括：处理器，污秽在线传感器，避雷在线传感器，导线温度在线传感器，防盗在线传感器，红外摄像机，可见光摄像机、光纤、加速度、位移传感器，无线网络、互联网、局域网；其特征是：

包括：

处理器收集来自于污秽在线传感器、避雷在线传感器、导线温度在线传感器、防盗在线传感器、红外摄像机、光纤/加速度/位移传感器的信息，对信息进行处理；通过无线网络，如3G无线网络、WiFi、4G无线网络、光纤网络传送到互联网或局域网，由109计算机实现告警统计、告警发布，提醒相关人员进行处理；

图像传感器包括：可见光摄像机和红外摄像机，可见光摄像机用于确认现场的状况，特别是现场传感器发生告警时用于确认现场的情况，红外摄像机用于夜晚监视现场的情况，通过图像处理可实现对导线温度超标进行自动告警；

利用摄像机进行图像处理变换实现导线冰雪覆盖超标告警；

利用摄像机进行图像处理变换实现导线舞动告警；

利用光纤的偏振光效应实现导线的舞动告警和冰雪覆盖告警。

2.根据权利要求1所述的网络型线路在线监测实现装置，其特征是：

3.根据权利要求1所述的网络型线路在线监测实现装置，其特征是：

4.根据权利要求1所述的网络型线路在线监测实现装置，其特征是：

主芯片可采用ARM系列芯片如S3C6410、TI公司的DSP如TMS320C642、ADI公司的DSP，通过图像A/D接口连接可见光摄像机、红外摄像机；利用串口转换为485连接污秽传感器、避雷器传感器、温度传感器、防盗报警传感器、云台控制器、驱鸟装置、电源监测；利用SPI与ZigBee连接：ZigBee实现与加速度传感器、位移传感器连接；网络口：连接互联网；USB主：连接3G模块；连接光纤光栅传感器接口；SATA接口：接SATA硬盘。