一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)與方法，其系統(tǒng)包括監(jiān)控后臺和前端監(jiān)控裝置（1）；前端監(jiān)控裝置包括雙目攝像頭（6）、雷達探測模塊、微處理器和信號發(fā)射模塊；雷達探測模塊包括三個探測范圍不同的毫米波雷達；監(jiān)控后臺包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理中心、報警裝置和顯示器；雙目攝像頭（6）和雷達探測模塊的輸出端均與微處理器連接；微處理器的輸出端與信號發(fā)射模塊連接；信號發(fā)射模塊的輸出端通過監(jiān)控后臺的信號接收模塊連接與數(shù)據(jù)處理中心連接，數(shù)據(jù)處理中心的輸出端分別與報警裝置和顯示器連接。本發(fā)明基于毫米波雷達探測技術(shù)與雙目攝像頭的景深原理相結(jié)合，實現(xiàn)對外力破壞標(biāo)的物的雙重探測，使得探測和預(yù)警更加準(zhǔn)確。
【專利說明】
一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，電力線路的建設(shè)得到了長足的發(fā)展。但是，由于電力線路所處地理位置和環(huán)境條件的特殊性，桿塔點多、面廣、線長，終年暴露在野夕卜，除了要遭受惡劣自然天氣的侵襲外，人為因素，外力破壞、防盜引起的線路跳閘，線路被迫停電事故的概率呈上升趨勢，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全。
[0003]探討研究防止電力線路免遭外力破壞、防盜的對策方案，遏止人為因素導(dǎo)致的事故，確保電網(wǎng)的安全運行，成為線路管理和維護單位急需解決的問題。
[0004]隨著高壓線路防外力破壞在線監(jiān)測裝置的普及化，在一定程度上發(fā)揮了有效的監(jiān)測作用，但傳統(tǒng)的監(jiān)測模式缺陷日趨顯現(xiàn);首先，監(jiān)測裝置無法對高壓線路通道內(nèi)外力破壞隱患進行識別，需要監(jiān)控人員對大量圖像視頻數(shù)據(jù)進行人工查詢來判斷現(xiàn)場是否出現(xiàn)異常，工作量非常大;其次，監(jiān)控人員長時間面對枯燥的監(jiān)控畫面，無法長時間的集中注意力，造成人為監(jiān)控的質(zhì)量難以保證，而傳統(tǒng)的高壓線路防外力破壞監(jiān)測裝置往往只能起到事后追蹤的作用；因此，研究一種具備主動監(jiān)測識別和分組預(yù)警功能的監(jiān)測系統(tǒng)，對外力破壞隱患進行實時監(jiān)測成為必然的發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)與方法，基于毫米波雷達探測技術(shù)與雙目攝像頭的景深原理相結(jié)合，實現(xiàn)對外力破壞標(biāo)的物的雙重探測，使得探測和預(yù)警更加準(zhǔn)確。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，包括監(jiān)控后臺和安裝于架空輸電線路上的前端監(jiān)控裝置;所述的前端監(jiān)控裝置包括雙目攝像頭、雷達探測模塊、微處理器和信號發(fā)射模塊;雷達探測模塊包括三個探測范圍不同的毫米波雷達;監(jiān)控后臺包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理中心、報警裝置和顯示器;雙目攝像頭和雷達探測模塊的輸出端均與微處理器連接;微處理器的輸出端與信號發(fā)射模塊連接;信號發(fā)射模塊的輸出端與監(jiān)控后臺的信號接收模塊連接，信號接收模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理中心連接，數(shù)據(jù)處理中心的輸出端分別與報警裝置和顯示器連接。
[0007]所述的前端監(jiān)控裝置為球形結(jié)構(gòu)，包括上半球部分和下半球部分，所述的上半球部分設(shè)置有通孔，下半球部分的底面為圓形平面，雙目攝像頭和雷達探測模塊設(shè)置于底面上。
[0008]所述的通孔的內(nèi)徑與輸電線路導(dǎo)線外徑相同。
[0009]所述的前端監(jiān)控裝置安裝于輸電線路導(dǎo)線的弧垂的最低點。
[0010]所述的三個探測范圍不同的毫米波雷達分別為第一毫米波雷達、第二毫米波雷達和第三毫米波雷達，第一毫米波雷達、第二毫米波雷達和第三毫米波雷達的探測距離依次增大，探測角度依次降低。
[0011]所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，包括以下子步驟:
51.前端監(jiān)控裝置的雷達探測模塊實時進行雷達探測，并將探測結(jié)果傳輸給微處理器；
52.微處理器判斷當(dāng)前是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成報警命令，并控制雙目攝像頭進行實時數(shù)據(jù)采集，將報警命令和雙目攝像頭采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟S2繼續(xù)進行探測；
53.監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)雙目攝像頭實時采集到的數(shù)據(jù)，基于雙目攝像頭的景深原理計算出外力破壞標(biāo)的物與輸電線路導(dǎo)線弧垂最低點的距離，將該距離在顯示器中顯示，并結(jié)合該距離對報警命令進行修正，控制報警裝置進行報警。
[0012]所述的步驟S2包括以下子步驟:
521.判斷第一毫米波雷達是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第一毫米波雷達探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成一級報警命令，并控制雙目攝像頭進行實時數(shù)據(jù)采集，將一級報警命令和雙目攝像頭采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第一毫米波雷達沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S22;
522.判斷第二毫米波雷達是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第二毫米波雷達探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成二級報警命令，并控制雙目攝像頭進行實時數(shù)據(jù)采集，將二級報警命令和雙目攝像頭采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第二毫米波雷達沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S23;
523.判斷第三毫米波雷達是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第三毫米波雷達探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成三級報警命令，并控制雙目攝像頭進行實時數(shù)據(jù)采集，將三級報警命令和雙目攝像頭采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第三毫米波雷達沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟SI進行下一時刻的探測。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:基于毫米波雷達探測技術(shù)與雙目攝像頭的景深原理相結(jié)合，實現(xiàn)對外力破壞標(biāo)的物的雙重探測，使得探測和預(yù)警更加準(zhǔn)確；同時在毫米波雷達探測過程中進行分級預(yù)警，使得預(yù)警效果得到了很大提升。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；
圖2為前端監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為前端監(jiān)控裝置的仰視圖；
圖4為安裝于輸電線路上的前端監(jiān)控裝置示意圖；
圖5為本發(fā)明的方法流程圖。
[0015]圖中，1-前端監(jiān)控裝置，2-上半球部分，3-下半球部分，4-通孔，5-底面，6_雙目攝像頭，7-第一毫米波雷達，8-第二毫米波雷達，9-第三毫米波雷達，10-鏡頭部分，11-輸電線路導(dǎo)線。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0017]如圖1所示，一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，包括監(jiān)控后臺和安裝于架空輸電線路上的前端監(jiān)控裝置I;所述的前端監(jiān)控裝置包括雙目攝像頭6、雷達探測模塊、微處理器和信號發(fā)射模塊;雷達探測模塊包括三個探測范圍不同的毫米波雷達;監(jiān)控后臺包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理中心、報警裝置和顯示器;雙目攝像頭6和雷達探測模塊的輸出端均與微處理器連接;微處理器的輸出端與信號發(fā)射模塊連接;信號發(fā)射模塊的輸出端與監(jiān)控后臺的信號接收模塊連接，信號接收模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理中心連接，數(shù)據(jù)處理中心的輸出端分別與報警裝置和顯示器連接。
[0018]進一步地，報警裝置為聲光報警器。
[0019]如圖2所示，所述的前端監(jiān)控裝置I為球形結(jié)構(gòu)，包括上半球部分2和下半球部分3，所述的上半球部分2設(shè)置有通孔4，下半球部分3的底面5為圓形平面，雙目攝像頭6和雷達探測模塊設(shè)置于底面5上。
[0020]進一步地，所述的上半球部分2和下半球部分可以通過卡接、螺紋連接、粘接等任意方式固定在一起。
[0021]進一步地，所述的微處理器和信號發(fā)射模塊設(shè)置于上半球部分2內(nèi)部。
[0022]進一步地，如圖3所示，雙目攝像頭6的鏡頭部分10設(shè)置于下半球部分3底面5的外壁，雙目攝像頭的其它部分設(shè)置于下半球部分3的內(nèi)部。
[0023]所述的通孔4的內(nèi)徑與輸電線路導(dǎo)線11外徑相同。
[0024]使用時，只需要將輸電線路導(dǎo)線11穿過通孔4即可。
[0025]進一步地，前端監(jiān)控裝置I還包括為雙目攝像頭6、雷達探測模塊、微處理器和信號發(fā)射模塊供電的電源;該電源可以是蓄電池;在本申請中，該電源還可以是設(shè)置于通孔(4)附近的感應(yīng)取電裝置(電流互感器等)，直接從輸電線路取電。
[0026]如圖4所示，所述的前端監(jiān)控裝置I安裝于輸電線路導(dǎo)線11的弧垂的最低點。
[0027]進一步地，前端監(jiān)控裝置I一般安裝在輸電線路中距地面高度最小的導(dǎo)線上，且在該導(dǎo)線的弧垂最低點。
[0028]所述的三個探測范圍不同的毫米波雷達分別為第一毫米波雷達7、第二毫米波雷達8和第三毫米波雷達9，第一毫米波雷達7、第二毫米波雷達8和第三毫米波雷達9的探測距離依次增大，探測角度依次降低。
[0029]例如，如圖4所示，第一毫米波雷達7的探測距離為Hl，第二毫米波雷達8的探測距離為H2，第三毫米波雷達9的探測距離為H3; Hl <H2<H3。
[0030]如圖5所示，所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，包括以下子步驟:
51.前端監(jiān)控裝置I的雷達探測模塊實時進行雷達探測，并將探測結(jié)果傳輸給微處理器；
52.微處理器判斷當(dāng)前是否探測到外力破壞標(biāo)的物: (1)如果探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成報警命令，并控制雙目攝像頭6進行實時數(shù)據(jù)采集，將報警命令和雙目攝像頭6采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3；
(2)如果沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟S2繼續(xù)進行探測；
S3.監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)雙目攝像頭6實時采集到的數(shù)據(jù)，基于雙目攝像頭的景深原理計算出外力破壞標(biāo)的物與輸電線路導(dǎo)線弧垂最低點的距離，將該距離在顯示器中顯示，并結(jié)合該距離對報警命令進行修正，控制報警裝置進行報警。
[0031]所述的步驟S2包括以下子步驟:
521.判斷第一毫米波雷達7是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第一毫米波雷達7探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成一級報警命令，并控制雙目攝像頭6進行實時數(shù)據(jù)采集，將一級報警命令和雙目攝像頭6采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第一毫米波雷達7沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S22;
522.判斷第二毫米波雷達8是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第二毫米波雷達8探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成二級報警命令，并控制雙目攝像頭6進行實時數(shù)據(jù)采集，將二級報警命令和雙目攝像頭6采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第二毫米波雷達8沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S23;
523.判斷第三毫米波雷達9是否探測到外力破壞標(biāo)的物:
(1)如果第三毫米波雷達9探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成三級報警命令，并控制雙目攝像頭6進行實時數(shù)據(jù)采集，將三級報警命令和雙目攝像頭6采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3;
(2)如果第三毫米波雷達9沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟SI進行下一時刻的探測。
[0032]進一步地，一級報警命令的危險程度最高，三級報警命令的危險程度最低。
[0033]例如，報警裝置為聲光報警器時，根據(jù)報警命令等級的不同，聲光報警器發(fā)聲強度和發(fā)光亮度也不同，一級報警命令聲光報警器的發(fā)生強度和發(fā)光亮度最高，二級報警命令次之，三級報警命令聲光報警器的發(fā)聲強度和發(fā)光亮度最低。
[0034]步驟S3中監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)雙目攝像頭6實時采集到的數(shù)據(jù)，基于雙目攝像頭的景深原理計算出外力破壞標(biāo)的物與輸電線路導(dǎo)線弧垂最低點的距離，將該距離在顯示器中顯示，并結(jié)合該距離對報警命令進行修正，控制報警裝置進行報警:
結(jié)合圖4來看，第一毫米波雷達7的探測距離為Hl，當(dāng)其探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成的報警命令為一級報警命令，當(dāng)該報警命令傳輸?shù)奖O(jiān)控后臺時，數(shù)據(jù)處理中心，首先基于雙目攝像頭的景深原理計算出外力破壞標(biāo)的物與輸電線路導(dǎo)線弧垂最低點的距離，并將該距離在顯示器中顯示，可以明確得到距離值，同時，數(shù)據(jù)處理中心會將計算得到的距離與Hl比較，如果該距離的確小于Hl，則控制報警裝置按照一級報警命令報警;但如果是該距離處于Hl到H2之間，數(shù)據(jù)處理中心會對報警命令進行修正，將其修正為二級報警命令，并進行相應(yīng)報警。同理，如果監(jiān)控后臺本身接收到的是三級報警命令，而通過雙目攝像頭的景深原理計算得到的距離卻大于H3，對命令進行修正后，則不進行報警。
[0035]因此，本申請結(jié)合毫米波雷達探測技術(shù)與雙目攝像頭的景深原理，使得探測和預(yù)警效果更加準(zhǔn)確。
【主權(quán)項】
1.一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:包括監(jiān)控后臺和安裝于架空輸電線路上的前端監(jiān)控裝置(I);所述的前端監(jiān)控裝置包括雙目攝像頭(6)、雷達探測模塊、微處理器和信號發(fā)射模塊;雷達探測模塊包括三個探測范圍不同的毫米波雷達;監(jiān)控后臺包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理中心、報警裝置和顯示器;雙目攝像頭(6)和雷達探測模塊的輸出端均與微處理器連接;微處理器的輸出端與信號發(fā)射模塊連接;信號發(fā)射模塊的輸出端與監(jiān)控后臺的信號接收模塊連接，信號接收模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理中心連接，數(shù)據(jù)處理中心的輸出端分別與報警裝置和顯示器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的前端監(jiān)控裝置(1)為球形結(jié)構(gòu)，包括上半球部分(2)和下半球部分(3)，所述的上半球部分(2)設(shè)置有通孔(4)，下半球部分(3)的底面(5)為圓形平面，雙目攝像頭(6)和雷達探測模塊設(shè)置于底面(5)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的通孔(4)的內(nèi)徑與輸電線路導(dǎo)線(11)外徑相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的前端監(jiān)控裝置(1)安裝于輸電線路導(dǎo)線(11)的弧垂的最低點。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述的三個探測范圍不同的毫米波雷達分別為第一毫米波雷達(7)、第二毫米波雷達(8)和第三毫米波雷達(9)，第一毫米波雷達(7)、第二毫米波雷達(8)和第三毫米波雷達(9)的探測距離依次增大，探測角度依次降低。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意一項所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征在于:包括以下子步驟: S1.前端監(jiān)控裝置(I)的雷達探測模塊實時進行雷達探測，并將探測結(jié)果傳輸給微處理器； S2.微處理器判斷當(dāng)前是否探測到外力破壞標(biāo)的物: (1)如果探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成報警命令，并控制雙目攝像頭(6)進行實時數(shù)據(jù)采集，將報警命令和雙目攝像頭(6)采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3; (2)如果沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟S2繼續(xù)進行探測； S3.監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)雙目攝像頭(6)實時采集到的數(shù)據(jù)，基于雙目攝像頭的景深原理計算出外力破壞標(biāo)的物與輸電線路導(dǎo)線弧垂最低點的距離，將該距離在顯示器中顯示，并結(jié)合該距離對報警命令進行修正，控制報警裝置進行報警。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于架空輸電線路的防破壞預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征在于:所述的步驟S2包括以下子步驟: S21.判斷第一毫米波雷達(7)是否探測到外力破壞標(biāo)的物: (1)如果第一毫米波雷達(7)探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成一級報警命令，并控制雙目攝像頭(6)進行實時數(shù)據(jù)采集，將一級報警命令和雙目攝像頭(6)采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3; (2)如果第一毫米波雷達(7)沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S22; S22.判斷第二毫米波雷達(8)是否探測到外力破壞標(biāo)的物: (1)如果第二毫米波雷達(8)探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成二級報警命令，并控制雙目攝像頭(6)進行實時數(shù)據(jù)采集，將二級報警命令和雙目攝像頭(6)采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3; (2)如果第二毫米波雷達(8)沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，跳轉(zhuǎn)至步驟S23; S23.判斷第三毫米波雷達(9)是否探測到外力破壞標(biāo)的物: (1)如果第三毫米波雷達(9)探測到外力破壞標(biāo)的物，微處理器生成三級報警命令，并控制雙目攝像頭(6)進行實時數(shù)據(jù)采集，將三級報警命令和雙目攝像頭(6)采集到的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控后臺，跳轉(zhuǎn)至步驟S3; (2)如果第三毫米波雷達(9)沒有探測到外力破壞標(biāo)的物，返回步驟SI進行下一時刻的探測。
【文檔編號】G08B13/196GK105957287SQ201610358919
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】余旭東, 楊哲印, 夏奕鳳
【申請人】四川桑萊特智能電氣設(shè)備股份有限公司