CN201781323U - 高压架空输电线路巡线系统以及铁塔现场监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于图像比较处理的高压架空输电线路巡线系统以及铁塔现场监测设备。系统包括铁塔现场监测设备、控制中心；铁塔现场监测设备包括图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；报警信号产生模块与信息传输模块相连；图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块分别与图像传感器、图像存储模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息实现通信连接。铁塔现场监测设备能够将正常情况下的图像和当前传感器得到的图像对比，一旦发现当前图像有异常，马上触发报警信号产生模块，报警信号通过信息传输模块发送至控制中心。

Description

高压架空输电线路巡线系统以及铁塔现场监测设备

技术领域

本实用新型涉及自动监测电子电路技术。

背景技术

在我国长期以来依靠人工进行高压架空输电线路巡线，为改变这样的工作现状，目前，已有一些改进的巡线方式。

直升飞机巡线：这种方式采用了在直升飞机上安装热成像摄像设备检测线路发热情况，从而分析线路的潜在的隐患。这种方式改变了人工巡线需要爬山涉水的艰苦低效的工作方式，使上百公里的线路也只需要数小时即可完成巡线工作。但是，由于直升飞机购置费用与维护费用昂贵，且需要专门的操作人员，安全风险大。对于细小故障，需要直升飞机超低空悬停，由于低空气流的复杂性，直升飞机抖动、摇晃厉害，对驾驶人员的操作技能有非常高的要求，对观测人员更加不利。这限制了该方式在高压架空输电线路巡线工作中的应用，在国内极少部分330KV、500KV等级以上的线路上有此应用。

遥控飞机巡线：这种方式和直升飞机巡线方式类似，唯一不同的是操作人员可以在地面操作，降低了人员的安全风险。但遥控飞机的有效载荷小，续航能力低，不能容纳较多的设备，这给实际巡线工作带来了巨大的限制。除此以外，地面或遥控飞机上的遥控设备失效将引起飞机坠毁，直接危害输电线路和输电线路周围的居民安全。

机器人巡线：这种方式降低了直升飞机巡线和遥控飞机巡线的高风险性，对操作人员的要求不会太高，所以在很多线路上采取该种方式巡线。由于机器人巡线时的行进途径是在线路上行动，对于有两个及以上线路损坏的区段将机器人只能发现一个。机器人在线路上前行时，驱动前行的动力是电动机，巡线速度远远不及直升飞机巡线和遥控飞机巡线，考虑到还要跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等各种障碍，由于线路情况复杂，对这些障碍需要工作人员手工操作，巡线效率低。

固定摄相设备巡线：巡线系统直接传输大量的现场图像到控制中心，控制中心工作人员通过对传回图像进行监控，已达到巡线目的，操作安全，且对操作人员要求较低。但是，这样的巡线系统使工作人员花费大量的时间人工识别这些现场图像，造成了时间的耽误，不能快速定位故障点，同样具有巡线效率低的缺点。人工的大量参与判断使得判断结果因人而异，主观程度加大，不能客观反映故障情况。对于大雾、夜晚、雨雪等情况下无法判断。

综上所述，现有的巡线系统还不能满足快速、准确、客观地反映输电线路现，场情况的需要。于此同时，图像比较处理技术已经成熟，即可通过待检测图像区域(整幅图像或局部图像)间的像素值或像素的灰度值之差得到整幅图像或局部图像间的区别，从而反映待检测图像区域中的物体是否出现异常。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能提高巡线效率的基于图像比较处理的高压架空输电线路巡线系统以及铁塔现场监测设备。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是，高压架空输电线路巡线系统，包括铁塔现场监测设备、控制中心；其特征在于，

铁塔现场监测设备包括电源模块、图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；电源模块通过电源线分别与图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；报警信号产生模块与信息传输模块相连；图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块与图像传感器、图像存储模块相连；图像比较处理模块还与报警信号产生模块、信息传输模块相连；

控制中心包括信息处理服务器、报警模块、信息传输模块；信息处理服务器分别于报警模块、信息传输模块相连；

铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息传输模块实现通信连接。

铁塔现场监测设备安装在铁塔旁边或铁塔上，与铁塔和输电线路间没有电气连接(绝缘)。本实用新型利用现有的图像比较处理模块配合周边硬件设备，使得铁塔现场监测设备能够将输电线路铁塔、铁塔设备、输电线和周边环境的正常情况下的图像和当前传感器得到的图像对比，一旦发现当前图像有异常，图像比较处理模块能马上触发报警信号产生模块，报警信号通过铁塔现场监测设备侧的信息传输模块发送至控制中心，经控制中心的信息处理服务器处理后，触发报警模块。铁塔现场监测设备与控制中心之间可相互通信。一方面，铁塔现场监测设备能将报警信号与图像信号传送至控制中心，另一方面，控制中心也可以对铁塔现场监测设备进行远程控制。相比固定摄像设备巡线系统需通过在控制中心的工作人员对海量图像进行监控，本实用新型通过铁塔现场监测设备及时对图像进行自动判断，减少了人工参与。本实用新型是在固定摄像设备巡线系统基础上进行的改进，即具有现有固定摄像设备巡线系统的优点，又解决了其报警不及时，过多人工参与造成判断不客观的缺点。及时报警使得在控制中心室的工作人员能够根据报警点的图像做进一步判断，及时地、选择地做出应对措施。

进一步的，为了避免在大雾、夜晚、雨雪天气影响图像信息现场处理模块的识别，以及为了及时反映出图像难以发现的铁塔的异常情况，在铁塔现场监测设备中增加一个铁塔信息现场处理模块以辅助图像信息现场处理模块的工作；铁塔信息现场处理模块与电源模块相连；铁塔信息现场处理模块包括铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块、铁塔信息比较处理模块，铁塔信息比较处理模块分别与铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块相连；铁塔信息比较处理模块还与报警模块、信息传输模块相连。

具体的，所述铁塔信息传感模块包括电压、电流传感器，断路、短路传感器，紫外线传感器，红外线传感器，倾斜度传感器，断裂感应器，应力传感器，声音传感器，振动传感器。紫外线传感器可以直接反映高压闪络放电的情况，红外传感器反映人畜接近铁塔的情况，振动传感器和声音传感器反映电力线谐振的情况，电压、电流传感器，断路、短路传感器可反映铁塔线路的情况；倾斜度传感器，断裂感应器，应力传感器能反映铁塔的细微形变。组成铁塔信息传感模块的各种传感器，可根据具体需要进行选择。：铁塔信息传感模块中的传感器参数和图像识别结果可分别或同时作为是否触发报警信号产生的判断信息。图像比较处理模块、铁塔信息比较处理模块、报警信号产生模块可以分别单独设置，也可置于一个物理实体中，如设置于同一个DSP(数字信号处理器)或CPU(中央处理器)处理。

具体的，铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息传输模块均为无线信号收发器。信息传输模块使用唯一ID(识别码)且采用无线动态组网方式获得网络IP(因特尔协议)地址，每一个铁塔现场监测设备的信息传输模块不仅传输本地数据信息，也接收和转发其它邻近铁塔现场监测设备的信息传输模块发送的信息。任一铁塔现场监测设备的信息传输模块的无线通信范围至少覆盖其它两个铁塔现场监测设备。保证了，任何一个铁塔现场监测设备出现失效后，先前与之相连的其它铁塔现场监测设备将选择另一个铁塔现场监测设备连接，无线传输网络完成重新组建连接方式，数据链路连接绕过该失效的铁塔现场监测设备继续传递信息；一旦失效设备恢复正常工作或者有新的铁塔现场监测设备启动，这些设备首先向邻近的设备发送请求连接信息，在得到邻近设备的许可后，设备将连接到无线传输网络中，完成网络的拓扑的动态组建。

本实用新型同时提供了一种组成上述高压架空输电线路巡线系统的铁塔现场监测设备，包括电源模块、图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；电源模块通过电源线分别与图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；报警信号产生模块与信息传输模块相连；图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块与图像传感器、图像存储模块相连；图像比较处理模块还与报警信号产生模块、信息传输模块相连。

进一步的，铁塔现场监测设备还包括铁塔信息现场处理模块；铁塔信息现场处理模块与电源模块相连；铁塔信息现场处理模块包括铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块、铁塔信息比较处理模块，铁塔信息比较处理模块分别与铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块相连；铁塔信息比较处理模块还与报警模块、信息传输模块相连。具体的，信息传输模块为无线信号收发器。

本实用新型的有益效果是，采用现场先分析再报警的方式通知控制中心，及时报警以帮助电力巡线人员快速寻找到故障点。

附图说明

图1为巡线系统实施示意图；

图2为巡线系统示意图；

图3为铁塔现场监测设备示意图；

图4为铁塔信息现场处理模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，巡线系统中包括铁塔T1、T2、T3、T4，铁塔T1与铁塔T2的距离为620m，铁塔T2与铁塔T3的距离为680m，铁塔T3与铁塔T4的距离为1100m，铁塔现场监测设备N1、N2、N3、N4、N5，控制中心C。其中控制中心C设置在交通比较便利的地区，铁塔现场监测设备N1、N2、N3、N5分别设置在铁塔T1、T2、T3、T4附近或其铁塔上，与铁塔和输电线路间绝缘。在实际施工过程中，有些铁塔间跨越较大，为了保证系统内数据传输的可靠性，可在跨越较大的两个铁塔间加上一个铁塔现场监测设备，如图1中的铁塔现场监测设备N4，就设置在铁塔T3与铁塔T4之间。

如图2所示，铁塔现场监测设备包括电源模块、图像信息现场处理模块、铁塔信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；电源模块通过电源线分别与图像信息现场处理模块、铁塔信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；报警信号产生模块与信息传输模块相连；控制中心包括信息处理服务器、报警模块、信息传输模块；信息处理服务器分别于报警模块、信息传输模块相连；铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息传输模块实现无线通信连接。如图3所示，图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块与图像传感器、图像存储模块相连；图像比较处理模块还与报警信号产生模块、信息传输模块相连；铁塔信息现场处理模块包括铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块、铁塔信息比较处理模块，铁塔信息比较处理模块分别与铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块相连；铁塔信息比较处理模块还与报警模块、信息传输模块相连。

信息传输模块的收发频率调整为2.4GHz，功率约+10～+20dBm可调，加设发射角为30度的定向收发天线。

作为一个实施例，调整信息传输模块的发射功率，可方便地使得各个铁塔现场监测设备的覆盖特点：

控制中心的覆盖范围内包含：铁塔现场监测设备N1、N2；

铁塔现场监测设备N1的覆盖范围内包含：中心控制模块、铁塔现场监测设备N2、N3；

铁塔现场监测设备N2的覆盖范围内包含：中心控制模块、铁塔现场监测设备N1、N3、N4；

铁塔现场监测设备N3的覆盖范围内包含：铁塔现场监测设备N1、N2、N4；

铁塔现场监测设备N4的覆盖范围内包含：铁塔现场监测设备N2、N3、N5；

铁塔现场监测设备N5的覆盖范围内包含：铁塔现场监测设备N3、N4。

这样每个信息传输模块的无线覆盖范围内至少包含两个系统内其它设备，当出现任何一个设备损坏，无线网络将重新组网，跨过该损坏的设备，保证网络的可靠运行。

铁塔信息传感器模块包括多种类型的传感器，如图4所示，包括反映铁塔线路情况的电压、电流传感器，断路、短路传感器；反映高压闪络放电情况的紫外线传感器；反映人畜接近铁塔情况的红外线传感器；反映电力线谐振情况的声音传感器，振动传感器；反映铁塔的细微形变的倾斜度传感器，断裂感应器，应力传感器。铁塔信息传感器模块与铁塔信息比较处理模块可通过无线信号进行通信连接，铁塔信息比较处理模块还与铁塔信息存储模块相连。

如，铁塔信息传感器模块的产品型号为TD-XX-YYR，其中TD表铁塔信息传感器模块总类；XX是产品规格：01为基本型，具有超声波调制发送数据，紫外线传感器，振动传感器，红外线传感器，电流、电压传感器；02为增强型，除基本型的功能外，还具有应力传感器、倾斜度传感器和断裂传感器；YY代表产品供电电压：05代表直流5V，12代表直流12V，24代表直流24V，48代表直流48V，A2代表交流220V，A3代表交流380V，A7代表交流36V；R代表供电类型：W标识代表电缆供电，S标识代表太阳能供电，F标识代表风能供电，P标识代表铅酸电池供电，L标识代表锂电池供电，R标识代表燃料电池供电。

本实用新型所述各模块的功能均为现有的成熟技术，本实用新型的重点在于利用这些现有模块，通过之间的相互连接配合，使得巡线系统中的铁塔现场监测设备能作自动获取图像与其它铁塔信息并判断当前信息是否异常，从而决定是否触发报警信号的产生。将原应由控制中心完成的，针对采集来图像与信息进行判断的工作分散于各铁塔现场监测设备完成。

Claims (10)

1.高压架空输电线路巡线系统，包括与铁塔数量相适配的铁塔现场监测设备、控制中心；其特征在于，

所述铁塔现场监测设备包括电源模块、图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；电源模块通过电源线分别与图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；报警信号产生模块与信息传输模块相连；所述图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块与图像传感器、图像存储模块相连；图像比较处理模块还与报警信号产生模块、信息传输模块相连；

所述控制中心包括信息处理服务器、报警模块、信息传输模块；信息处理服务器分别与报警模块、信息传输模块相连；

铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息传输模块通信连接。

2.如权利要求1所述高压架空输电线路巡线系统，其特征在于，所述铁塔现场监测设备还包括铁塔信息现场处理模块；铁塔信息现场处理模块与电源模块相连；

所述铁塔信息现场处理模块包括铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块、铁塔信息比较处理模块，铁塔信息比较处理模块分别与铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块相连；铁塔信息比较处理模块还与报警模块、信息传输模块相连。

3.如权利要求2所述高压架空输电线路巡线系统，其特征在于，所述铁塔信息传感模块包括电压、电流传感器，断路、短路传感器，紫外线传感器，红外线传感器，倾斜度传感器，断裂感应器，应力传感器，声音传感器，振动传感器。

4.如权利要求1、2或3所述高压架空输电线路巡线系统，其特征在于，所述铁塔现场监测设备的信息传输模块与控制中心的信息传输模块均为无线信号收发器。

5.如权利要求4所述高压架空输电线路巡线系统，其特征在于，任一铁塔现场监测设备的信息传输模块的无线通信范围至少覆盖其它两个铁塔现场监测设备。

6.铁塔现场监测设备，其特征在于，包括电源模块、图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块；电源模块通过电源线分别与图像信息现场处理模块、报警信号产生模块、信息传输模块相连；报警信号产生模块与信息传输模块相连；所述图像信息现场处理模块包括图像传感器、图像比较处理模块、图像存储模块，图像比较处理模块与图像传感器、图像存储模块相连；图像比较处理模块还与报警信号产生模块、信息传输模块相连。

7.如权利要求6所述铁塔现场监测设备，其特征在于，所述铁塔现场监测设备还包括铁塔信息现场处理模块；铁塔信息现场处理模块与电源模块相连；

所述铁塔信息现场处理模块包括铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块、铁塔信息比较处理模块，铁塔信息比较处理模块分别与铁塔信息传感模块、铁塔信息存储模块相连；铁塔信息比较处理模块还与报警模块、信息传输模块相连。

8.如权利要求7所述铁塔现场监测设备，其特征在于，所述铁塔信息传感模块包括电压、电流传感器，紫外线传感器，红外线传感器，振动传感器。

9.如权利要求8所述铁塔现场监测设备，其特征在于，所述铁塔信息传感模块还包括倾斜度传感器，断裂感应器，应力传感器。

10.如权利要求6所述铁塔现场监测设备，其特征在于，所述信息传输模块为无线信号收发器。

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