一種架空輸電線路監測預警系統及其工作方法

2023-05-18 21:03:46 2

專利名稱：一種架空輸電線路監測預警系統及其工作方法
技術領域：
本發明屬於電力監測領域，尤其涉及一種架空輸電線路監測預警系統及其工作方法。
背景技術：
架空輸電線路延綿數千裡，線路走廊地形複雜、多變，經常會由於外力的入侵而遭到破壞，比如吊車碰線、違章施工、異物短路以及盜竊等。這些破壞輕則造成大面積停電，重則造成人員傷亡。因此當外物入侵的時候，在對架空輸電線路造成破壞之前，及時地對架空輸電線路進行監測和預警具有重大的意義。現有的架空輸電線路監控產品監測的覆蓋範圍有限，監測信號比較弱，監測精度比較低，誤報率比較高，而且大都局限於監測某一種外力的入侵，並沒有對輸電線路進行全方位的保護。此外，這些產品大都在輸電線路被破壞之後才進行報警，並不能夠有效預防破壞的發生。因此，這些監控產品具有很大的局限性，遠遠不能滿足實際應用的需要。

發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種架空輸電線路監測預警系統，旨在解決對輸電線路進行監測預警的現有技術中存在的監測覆蓋範圍有限、誤報率高的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種架空輸電線路監測預警系統，所述系統包括發射端主控模塊、發射模塊、接收端主控模塊及接收模塊；
發射模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於發射探測信號
接收模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收所述發射模塊發射的探測信號；所述發射模塊與接收模塊之間通過探測信號形成一監測空間；
發射端主控模塊，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作； 接收端主控模塊，安置於探測範圍之內、所述發射端主控模塊所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收模塊的工作，以及當有最大長度大於設定長度L的外物侵入該監測空間且移動速度在預定速度範圍之內時輸出一報警信號。進一步地，所述系統還包括與接收端主控模塊連接的視頻比對模塊，所述視頻比對模塊用於採集監測空間的視頻圖像，並將所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，並將比對後的信息發送給所述接收端主控模塊。進一步地，所述接收模塊還包括
與所述接收端主控模塊連接，以視頻的方式採集現場狀況，並處理採集的視頻的監視模塊。進一步地，所述監視模塊包括
與所述接收端主控模塊連接，以視頻形式採集現場信息的高速球機； 與所述高速球機連接，對採集的視頻進行處理的視頻伺服器。進一步地，所述系統還包括發射端通訊模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於發送發射端的相關數據； 接收端通訊模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收發射端的相關數據並向遠程終端發送系統自身產生的數據、報警信息，以及從外界收集的數據； 進一步地，所述系統還包括
發射端電源模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於提供發射模塊、發射端主控模塊及發射端通訊模塊所需的工作電壓；
接收端電源模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於提供接收模塊、接收端主控模塊及接收端通訊模塊所需的工作電壓；
進一步地，所述發射模塊包括與所述發射端主控模塊連接，發射探測用電磁波的發射雷達。所述接收模塊包括與所述接收端主控模塊連接，接收所述發射雷達發射的探測用電磁波的接收雷達。進一步地，所述監測空間為包容發射模塊與接收模塊之間輸電線的橢球體空間。進一步地，所述橢球體空間的最大長度為457m，最大寬度為12m。進一步地，所述視頻比對模塊包括
與所述接收端主控模塊連接，以視頻形式採集現場信息的攝像頭； 與所述攝像頭連接，對採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對的視頻比對處理器。進一步地，所述設定長度L的範圍為10cm-30cm，所述預定速度範圍為0.3m/ s_30m/so本發明還提供一種上述架空輸電線路監測預警系統的工作方法，所述工作方法包括
步驟一，發射端發射一探測信號，接收端接收該探測信號，並在所述發射端和接收端之間形成一監測空間；
步驟二，時刻檢測所述監測空間內是否有外物入侵；
步驟三，當監測到有外物入侵，判斷外物的最大長度是否大於設定長度L，移動速度是否在預定速度範圍內；
步驟四，若判斷外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內時進行報警，否則返回步驟二。進一步地，所述工作方法還包括對檢測空間的視頻圖像進行採集，並對所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，
當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像不同時，持續報警；
當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像相同時，取消報警。進一步地，當發生報警時，同時對輸電線路進行視頻監控，以確定外力入侵的位置及外力入侵的形式。進一步地，所述工作方法還包括將該報警信息、外力入侵的位置及外力入侵的形式通過GPRS、3G或乙太網同步傳送到遠程監控終端。
進一步地，所述工作方法還包括在步驟一之前，系統接收上電指令，進行自身上 H1^ ο進一步地，所述L的範圍為10cm-30cm，所述預定速度範圍為0. 3m/s-30m/s。本發明實施例利用發射模塊和接收模塊對兩塔之間進行監測，在發射模塊和接收模塊之間形成一有效寬泛的監測空間，可以實現對輸電線路所要監測區域進行全方位的掃描，當監測到有外物侵入該監測空間時，即可產生報警信號。該系統並不是對所有的外物入侵都發生報警，而是對符合監測條件的外物入侵進行報警，有效防止像鳥類闖入檢測空間所帶來的誤報。與現有技術相比，本發明實施例擴大了監控輸電線路監測預警系統的監測覆蓋範圍，監測信號強度好，報警準確，誤報率得到了有效降低。


圖1是本發明實施例提供的架空輸電線路監測預警系統的結構圖。圖2是本發明實施例提供的另一種架空輸電線路監測預警系統的結構圖。圖3是本發明實施例提供的第三種架空輸電線路監測預警系統的結構圖。圖4是本發明實施例提供的第四種架空輸電線路監測預警系統的結構圖。圖5是發明實施例提供的第五種架空輸電線路監測預警系統的結構圖。圖6是本發明實施例提供的視頻比對模塊的結構圖。圖7是本發明實施例提供的監視模塊的結構圖。圖8是本發明實施例提供的電源模塊的結構圖。圖9是本發明實施例提供的主控模塊的結構圖。圖10是本發明實施例提供的第五種線路監測和預警系統的結構圖。圖11是本發明實施例提供的第六種線路監測和預警系統的結構圖。圖12是本發明實施例提供的硬體原理框圖。圖13是本發明實施例提供的FLASH擴展電路的電路圖。圖14是本發明實施例提供的硬體看門狗電路的電路圖。圖15是本發明實施例提供的復位電路的電路圖。圖16是本發明實施例提供的實時時鐘電路的電路圖。圖17是本發明實施例提供的GPRS模塊的電源控制單元的電路圖。圖18是本發明實施例提供的高速球機以及視頻伺服器的電源控制單元的電路圖。圖19是本發明實施例提供的高速球的雲臺控制接口電路的電路圖。圖20是本發明實施例提供的雷達的報警輸入電路的電路圖。圖21是本發明實施例提供的防盜傳感器報警電路的電路圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明實施例是這樣實現的，所述架空輸電線路監測預警系統包括發射端主控模塊、發射模塊、接收端主控模塊及接收模塊；
發射模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於發射探測信號
接收模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收所述發射模塊發射的探測信號；所述發射模塊與接收模塊之間通過探測信號形成一監測空間；
發射端主控模塊，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作； 接收端主控模塊，安置於探測範圍之內、所述發射端主控模塊所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收模塊的工作，以及當有最大長度大於設定長度L的外物侵入該監測空間且移動速度在預定速度範圍之內時輸出一報警信號。這裡需要說明的是， 最大長度是指外物在三維空間內的具有的最大長度，所述外物可能是不規則，最大長度度是指分別沿著各個方向或者各個維度進行測量後所得到的長度最大的一個值。本發明實施例利用發射模塊和接收模塊對兩塔之間進行監測，在發射模塊和接收模塊之間形成一有效寬泛的監測空間，可以實現對輸電線路所要監測區域進行全方位的掃描，當監測到有外物侵入該監測空間時，即可產生報警信號。該系統並不是對所有的外物入侵都發生報警，而是對符合監測條件的外物入侵進行報警，有效防止像鳥類闖入的誤報。實施例一
圖1示出了本發明第一實施例提供的架空輸電線路監控預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，架空輸電線路檢測預警系統包括
發射端主控模塊11，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作。接收端主控模塊14，安置於探測範圍之內、發射端主控模塊11所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收端各模塊的工作。發射模塊17，與發射端主控模塊11連接，用於發射探測信號。接收模塊18，與接收端主控單元14連接，用於接收發射模塊17發射的探測信號。在實際工作中，發射模塊17在發射端主控模塊11的控制下，發出探測信號，而與發射模塊17分別安裝不同的杆塔上的接收模塊18接收上述探測信號。在發射模塊17以及接收模塊18之間組成一個遠距離、寬範圍的橢球體監控空間，對輸電線路進行實時保護。沒有外力入侵時，線路監測和預警系統處於穩定的監測狀態。當系統的穩定狀態被打破，即系統監測到有外力侵入監測空間時且入侵物體的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內時，接收模塊18將這個變化轉變成報警信號傳送給接收端主控模塊14，接收端主控模塊14收到報警信號後輸出該報警信號，通過控制報警裝置報警並通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端。以上所述實施例中，所述設定長度L的範圍為10cm-30cm，所述預定速度範圍為 0. 3m/s-30m/so通這種設置方式，可有效防止當鳥闖入該監測空間所造成的系統產生誤報。本發明實施例利用探測信號發射模塊和探測信號接收模塊對兩塔之間進行監測， 可以對輸電線路杆塔周圍進行全方位的掃描，當有外物侵入監測空間時，即可產生報警信號。與現有技術相比，本發明實施例擴大了線路監測和預警系統的監測覆蓋範圍，並能夠更及時地報警。實施例二
圖2示出了本發明第二實施例提供的架空輸電線路監控預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，架空輸電線路檢測預警系統包括
發射端主控模塊11，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作。發射端通訊模塊12，與發射端主控模塊11連接，用於向接收端傳輸發射端的相關數據。發射端的相關數據主要包括防盜數據、發射端的電池剩餘量等數據。作為本發明實施例的一個示例，發射端通訊模塊使用的是433MHz頻段通訊。發射端電源模塊13，與發射端主控模塊11連接，用於為發射端各模塊提供工作電壓。接收端主控模塊14，安置於探測範圍之內、發射端主控模塊11所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收端各模塊的工作。接收端通訊模塊15，與接收端主控模塊14連接，用於向監控中心或其他遠程終端發送系統自身產生的數據，如自身的故障數據，工作狀態數據及接受的發射端的相關數據等以及從外界收集的數據，如監測數據及報警數據等。作為本發明實施例的一個示例，接收端通訊模塊15使用433MHz頻段通訊接收發射端通訊模塊12發送的相關數據；使用GPRS 模塊向監控中心或其他遠程終端發送系統自身產生的數據，以及從外界收集的數據。另外， 發射端通訊模塊及接收端通訊模塊還支持3G或OPGW+電力專網兩種通訊方式，系統預留 3G模塊接口和RJ45接口，方便用戶靈活選擇通訊接入方式。接收端電源模塊16，與接收端主控模塊14連接，用於為接收端各模塊提供工作電壓。發射模塊17，與發射端主控模塊11連接，用於發射探測信號。接收模塊18，與接收端主控單元14連接，用於接收發射模塊17發射的探測信號。在實際工作中，發射模塊17在發射端主控模塊11的控制下，發出探測信號，而與發射模塊17分別安裝不同的杆塔上的接收模塊18接收上述探測信號。在發射模塊17以及接收模塊18之間組成一個遠距離、寬範圍的橢球體監控空間，對輸電線路進行實時保護。沒有外力入侵時，監控輸電線路監測預警系統處於穩定的監測狀態。當系統的穩定狀態被打破，即系統監測到有外力侵入監測空間時，接收模塊18將這個變化轉變成報警信號傳送給接收端主控模塊14，接收端主控模塊14收到報警信號後，通過接收端通訊模塊 15上報監控中心或者其他遠程終端。本發明實施例利用探測信號發射模塊和探測信號接收模塊對兩塔之間進行監測， 可以對輸電線路杆塔周圍進行全方位的掃描，當有外物侵入監測空間時，即可產生報警信號。與現有技術相比，本發明實施例擴大了線路監測和預警系統的監測覆蓋範圍，並能夠更及時地報警。實施例三
圖3示出了本發明第三實施例提供的架空輸電線路監控預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，發射模塊17包括發射雷達21，發射雷達21與發射端主控模塊11連接，用於發射探測用電磁波。接收模塊18包括接收雷達22，接收雷達22與接收端主控模塊14連接，用於接收發射雷達21發射的探測用電磁波。
在實際工作中，發射雷達21在發射端主控模塊11的控制下，發出探測用電磁波， 而與發射雷達21分別安裝不同的杆塔上的接收雷達22接收上述探測用電磁波。在發射雷達21以及接收雷達22之間組成一個遠距離、寬範圍的橢球體監控空間，對輸電線路進行實時保護。沒有外力入侵時，架空輸電線路監測預警系統處於穩定的監測狀態。當系統的穩定狀態被打破，即系統監測到有外力侵入監測空間時，接收雷達22將這個變化轉變成報警信號傳送給接收端主控模塊14，接收端主控模塊14收到報警信號後，通過接收端通訊模塊 15上報監控中心或者其他遠程終端。作為本發明實施例的示例，發射雷達21以及接收雷達22可以分別為工作在K波段的微波發射器和微波接收器。在接收端通訊模塊15向監控中心或者其他遠程終端傳送報警信息時，可以通過GPRS、CDMA、3G或OPGW+電力專網等網絡實現傳送。本發明實施例利用雷達監測，可以對輸電線路杆塔周圍進行全方位的掃描，當有外物侵入監測空間時，即可產生報警信號。與現有技術相比，本發明實施例擴大了線路檢測和預警系統的監測覆蓋範圍，並當有外力入侵的時候能夠更及時地報警。實施例四
圖4示出了本發明第四實施例提供的架空輸電線路監測預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，架空輸電線路監測預警系統還包括監視模塊31，監視模塊31與接收端主控模塊14連接，用於以視頻的方式採集現場狀況，並處理採集的視頻。在實際工作中，系統監測到有外力入侵時，接收雷達22將報警信號傳送給接收端主控模塊14，接收端主控模塊14收到報警信號後，通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端。同時啟動監視模塊31對告警現場進行現場錄像，並將所採集的現場錄像以視頻的方式處理後，通過接收端通訊模塊15傳回監控中心或者其他遠程終端，以便能夠得知發生外力入侵的具體位置和外力入侵形式，針對具體的情況做出相應的措施來避免輸電線路遭到破壞。作為本發明實施例的示例，在接收端通訊模塊15向監控中心或者其他遠程終端傳送視頻信息時，可以通過3G網絡實現傳送。本發明實施例利用監視模塊，使監控中心或者其他遠程終端可以顯示出對輸電線路構成安全隱患的具體形式，有利於監控中心針對具體情況採取相應的預防措施，提高了系統的風險防範能力。實施例五
圖7示出了本發明實施例提供的監視模塊的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。監視模塊31包括
高速球機41，與接收端主控模塊14連接，用於以視頻形式採集現場信息。視頻伺服器42，與高速球機41連接，用於對採集的視頻進行處理。這些處理包括視頻壓縮等一系列圖像處理，以保證傳輸數據的正確性和穩定性。實施例六
在本發明實施例中，發射端和接收端都採用同樣的電源模塊，圖8示出了本發明實施例提供的電源模塊的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，發射端電源模塊13和接收端電源模塊16均包括
控制器51，與發射端主控模塊11或者接收端主控模塊14連接，用於在不同的發電方式之間進行切換。光伏電池52，與控制器51連接，用於利用太陽的光能發電。風力發電機53，與控制器51連接，用於利用風力發電。蓄電池54，與控制器51連接，用於儲存電能。由於受時間和地域的約束，很難全天候都只依靠太陽能或者風能進行發電。而太陽能和風能在時間上和地域上都具有很強的互補性白天光照強時風較小；夜間光照弱時，風能由於地表溫差變化而增強。因此本發明實施例根據具體情況在太陽能發電和風能發電之間進行切換，以保證系統電源的可靠性和穩定性。實施例七
在本發明實施例中，發射端主控模塊11以及接收端主控模塊14都使用同樣的單片機， 其結構如圖9所示。優選地，主控模塊使用型號為MEGA128的單片機。實施例八
圖5示出了本發明第五實施例提供的架空輸電線路監測預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，線路監測和預警系統還包括視頻比對模塊91。視頻比對模塊91與接收端主控模塊14連接，用於以視頻的方式時刻採集現場狀況並將採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻所採集的視頻圖像進行比對，並將比對的信息傳給所述接收端主控模塊14，如果所採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像不一致時，表明有外力入侵，則系統進行報警，並將報警信號和視頻比對圖片通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端。作為一種優選實施例，為了進一步提高監控輸電線路監測預警系統的的預警準確性，進一步降低誤報率，在實際工作中，當系統監測到有外力侵入監測空間時且入侵物體的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內時，系統進行報警。此時，視頻比對模塊91採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的所採集的視頻圖像不一致時，接收端主控模塊14輸出一持續報警信號，通過控制報警裝置報警並通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端，系統進行外力入侵報警。接收雷達22將報警信號傳送給接收端主控模塊14，同時視頻比對模塊91將此刻拍攝的視頻比對圖片傳送給接收端主控模塊14， 接收端主控模塊14收到報警信號和視頻比對圖片後，通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端。同時啟動監視模塊31對告警現場進行現場錄像，並將所採集的現場錄像以視頻的方式處理後，通過接收端通訊模塊15傳回監控中心或者其他遠程終端，以便能夠得知發生外力入侵的具體位置和外力入侵形式，針對具體的情況做出相應的措施來避免輸電線路遭到破壞；如果視頻比對模塊91採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的所採集的視頻圖像相同時，接收端主控模塊14輸出一終端報警信號，取消報警。本實施例中，通過雷達監測技術和視頻比對監測技術同時對杆塔之間的架空線路進行外力入侵的監測，只有通過雷達監測和視頻比對監測同時監測到異常時，系統才確認有外力入侵，在報警的同時通過接收端通訊模塊15上報監控中心或其他遠程監控終端。
實施例九
圖5示出了本發明實施例提供的視頻比對模塊91的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。視頻比對模塊91包括
攝像頭92，與接收端主控模塊14連接，用於以視頻形式採集現場信息。視頻比對處理器93，與攝像頭92連接，用於對採集的視頻進行處理。這些處理包括對所採集的某一時刻的視頻圖像所採集的上一時刻的視頻圖像相比較並確認是否相同， 這些處理還包括與視頻壓縮等一系列圖像處理，以保證傳輸數據的正確性和穩定性。所述視頻比對處理器93內嵌bellsent目標威脅監測智能視覺分析模塊，可對攝像頭92所採集的某一時刻的視頻圖像與所採集的上一時刻的視頻圖像相比較並確認是否相同，如果相同，則表明輸電線路工作正常，沒有任何外力入侵；如果某一時刻的視頻圖像與的上一時刻的視頻圖像不同，表明此刻的圖像發生了變化，即代表了有外力入侵，此時接收端主控模塊 14接收到視頻比對模塊91反饋的信息後進行報警處理。實施例十
圖10示出了本發明第六實施例提供的架空輸電線路監測預警系統的結構，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，架空輸電線路監測預警系統還包括防盜傳感器71，防盜傳感器71安置於輸電線路杆塔，分別與發射端主控模塊11和接收端主控模塊14連接，用於對杆塔周圍進行警戒。優選地，防盜傳感器71安裝在杆塔上距離地面5—6米的距離。防盜傳感器71對探測性電磁波的發射與接收集為一體，形成一個椎體的探測空間，與發射雷達21和接收雷達22形成的橢球體探測空間及視頻比對模塊91所監測的空間相疊加，以增強系統的監測能力。此外，防盜傳感器71包括探測器以及相控雷達，其中探測器可以是名為「紅外、微波、智能三鑑探測器」的探測器。利用雙微波MRD-PLUS運動狀態識別技術對入侵目標的形體、相對位移速度進行檢測和識別，能識別出樹木、衣物等懸掛物的晃動等幹擾源，可抗風、 雨、雪、沙等幹擾，杜絕誤報。此外，防盜傳感器71能夠自動識別監測的物體大小，最小監測的物體為30kg，所以小鳥、蝙蝠等小型動物不會對防盜傳感器71造成影響。本實施例中優選地，防盜傳感器71採用紅外微波探測器。當有可疑的人或物進入防盜傳感器71的警戒區域時，防盜傳感器71將報警信號直接或者通過發射端通訊模塊12傳送給接收端主控模塊14，接收端主控模塊14收到報警信號後，通過接收端通訊模塊15上報監控中心或者其他遠程終端，同時啟動監視模塊31對告警現場進行現場錄像，並將所採集的現場錄像以視頻的方式通過接收端通訊模塊15傳回監控中心或者其他遠程終端，以便做出相應的措施來避免輸電線路遭到破壞。作為本發明實施例的示例，在每個杆塔上安置四個防盜傳感器71，分別安裝於塔的四周，實時監測周圍的環境，保護鐵塔以及終端設備。本發明實施例在杆塔上加入防盜傳感器71，可以增強系統的監測能力，並且該防盜傳感器71採用紅外微波探測器，可防止誤報。實施例H
作為本發明的實施例，上述實施例中，線路監測和預警系統還包括與接收端主控模塊14連接的聲光預警模塊81，如圖11所示。在系統向監控中心或者其他遠程終端傳輸報警信號的同時接收端主控模塊14輸出一報警信號啟動聲光預警模塊81，以對現場的安全隱患起到震懾或警示的預警作用。實施例十二
圖12示出了本發明實施例提供的硬體原理，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。其中，GPIO為通用I/O 口，12C為12C總線，ADC為數模轉換裝置，USART為通用同步/異步串行接收/發射器，RS232為RS232接口，JTAG為JTAG接口，SDRAM為同步動態隨機存儲器，SPI為SPI總線，FLASH為快閃記憶體，EBI為EBI總線。其中，所述視頻比對模塊、電源模塊、監視模塊、發射模塊或接收模塊、聲光報警器及防盜傳感器均與所對應的單片機連接，其中該系統還包括與單片機連接的復位電路、實時時鐘電路、FLASH電路、硬體看門口電路、GPRS模塊的電源控制單元的電路、高速球機以及視頻伺服器的電源控制單元的電路、高速球的雲臺控制接口電路、雷達的報警輸入電路及防盜傳感器報警電路。實施例十三
在實際工作中，在杆塔上首先固定一個機箱，機箱內置通信模塊、主控模塊等功能模塊，兩個相鄰杆塔上的精密雷達之間形成了一個寬範圍、全方位的探測空間。同時視頻比對模塊時刻採集並監測某一時刻的視頻圖片並與所採集的上一時刻的視頻圖片進行比對。當有外物侵入該探測空間時，精密雷達監測到該信息並且視屏比對模塊比對該時刻的圖像與上一時刻的圖像不一致，通信模塊向監控中心或者其他遠程終端發送警報信息。與此同時，啟動聲光報警器，對現場進行威懾，並利用高速球機將現場情況以視頻的形式通過通信模塊傳回監控中心或者其他遠程終端。而安裝在各塔上的防盜傳感器，用以監測近距離的侵入情況，加強系統的監測能力。在本發明提供的實施例的示例中，針對輸電線路的特徵，如果欲在所有輸電線路之間都建立一個監測空間，需要在相鄰的監測空間即相鄰的兩個杆塔上都安裝上相應的發射模塊和接收模塊。作為本發明實施例的另一個示例，精密雷達使用K波段傳感器，最遠可以檢測到 457m，最大寬度可以達到12m，並且這個寬度可以根據需要或者現場情況進行調節。實施例十四
圖13示出了本發明實施例提供的FLASH擴展電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。作為本發明實施例的一個示例，可以用型號為AT45DB161的晶片實現。實施例十五
圖14示出了本發明實施例提供的硬體看門狗電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。作為本發明實施例的一個示例，可以用型號為SP706REN的晶片實現。實施例十六圖15示出了本發明實施例提供的復位電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。實施例十七
圖16示出了本發明實施例提供的實時時鐘電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。作為本發明實施例的一個示例，可以用型號為RX-8025T的晶片實現。實施例十八
圖17示出了本發明實施例提供的GPRS模塊的電源控制單元的電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。
該電路可用於實現電源管理和低功耗設計要求。實施例十九
圖18示出了本發明實施例提供的高速球機以及視頻伺服器的電源控制單元的電路， 為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。該電路可用於實現電源管理和低功耗設計要求。實施例二十
圖19示出了本發明實施例提供的高速球的雲臺控制接口電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。作為本發明實施例的一個示例，可以用型號為MAX13487的晶片實現。實施例二H
圖20示出了本發明實施例提供的雷達的報警輸入電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。無報警時，K2處於斷開狀態，管腳P50_F0G處於低電平；當監測到入侵時，K2閉合， P50_F0G從低電平變為高電平，從而觸發主控模塊處理相關動作。實施例二十二
圖21示出了本發明實施例提供的防盜雷達報警電路，為了便於說明只示出了與本發明實施例相關的部分。無報警時，K3處於閉合狀態，P44_INPUT處於高電平；
當監測到入侵時，K3斷開，P44_INPUT從高電平變為低電平，從而觸發主控模塊處理相
關動作。本發明還提供一種上述架空輸電線路監測預警系統的工作方法，所述工作方法包括
步驟一，發射端發射一探測信號，接收端接收該探測信號，並在所述發射端和接收端之間形成一監測空間。具體的，發射模塊在發射端主控模塊的控制下發射一個探測信號，接收模塊接受該探測信號並在所述發射模塊和接收模塊之間形成一個監測空間。步驟二，時刻檢測所述監測空間內是否有外物入侵；
步驟三，當監測到有外物入侵，判斷外物的最大長度是否大於設定長度L，移動速度是否在預定速度範圍內，
步驟四，若判斷外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內時進行報警，否則返回步驟二。
為了進一步增強該檢測預警系統的檢測精確度，進一步地，所述工作方法還包括對檢測空間的視頻圖像進行採集，並對所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，具體的通過視頻比對模塊實現對現場視頻圖像的採集，並對所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像不同時， 繼續報警，該報警可通過接收端主控模塊發出一報警信號來實現。當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像相同時，取消報警。進一步地，當發生報警時，為了能夠同時得到該外力入侵的地點和方式，同時利用監視模塊對輸電線路進行視頻監控，以確定外力入侵的位置及外力入侵的形式。通過對視頻進行監控可以清楚的了解外力入侵的整個發生過程。進一步地，所述工作方法還包括將該報警信息、外力入侵的位置及外力入侵的形式通過GPRS、3G或乙太網同步傳送到遠程監控終端。通過這種方式，將該監測預警系統的實時監測預警信息發送給遠程監控終端，使得通過遠程監控終端可以清楚的了解輸電線路的工作狀態及清楚的看到外力入侵的形式和位置，不用親臨現場就可以現場對輸電線路進行操作，以避免發生不必要的損失。進一步地，所述工作方法還包括在步驟一之前，系統接收上電指令，進行自身上 H1^ ο以上所述的實施例中，所述L的範圍為10cm-30cm，所述預定速度範圍為0.3m/ s_30m/so本發明實施例具有如下有益效果
1、利用發射模塊和接收模塊進行探測用電磁波的發射與接收，保證了全方位的監測範圍，當有外物侵入該監測空間時，系統即可產生報警信號，能夠及時報警。2、系統加入視頻比對技術，通過與電磁波技術結合使用，在兩種技術都監測到異常時系統才進行報警，進一步提高了系統對外力入侵的監測精度和準確度。3、利用監視模塊對現場情況進行採集和傳輸，可以使監控中心或者其他遠程終端處的人員確切的知道安全隱患的具體形式和地點，以使其對具體問題採取相應的措施，增強了系統的預警能力和風險防範能力。4、採用可在風能發電和太陽能發電之間切換的電源系統，提高了電源的可靠性和穩定性。5、通過加入防盜傳感器，進一步提高了系統的監測能力。6、防盜傳感器採用雙微波MRD-PLUS運動狀態識別技術以及相控雷達，可以識別出樹木、衣物等懸掛物的晃動等幹擾源，可抗風、雨、雪、沙等幹擾，杜絕誤報。7、系統中加入了聲光預警模塊，可以對現場的安全隱患進行震懾或者警示。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述系統包括發射端主控模塊、發射模塊、接收端主控模塊及接收模塊；發射模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於發射探測信號接收模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收所述發射模塊發射的探測信號；所述發射模塊與接收模塊之間通過探測信號形成一監測空間；發射端主控模塊，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作； 接收端主控模塊，安置於探測範圍之內、所述發射端主控模塊所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收模塊的工作，以及當有最大長度大於設定長度L的外物侵入該監測空間且移動速度在預定速度範圍之內時輸出一報警信號。
2.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述系統還包括與接收端主控模塊連接的視頻比對模塊，所述視頻比對模塊用於採集監測空間的視頻圖像，並將所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，並將比對後的信息發送給所述接收端主控模塊。
3.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述系統還包括 與所述接收端主控模塊連接，以視頻的方式採集現場狀況，並處理採集的視頻的監視模塊。
4.根據權利要求3所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述監視模塊包括與所述接收端主控模塊連接，以視頻形式採集現場信息的高速球機； 與所述高速球機連接，對採集的視頻進行處理的視頻伺服器。
5.根據權利要求3所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述系統還包括 發射端通訊模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於發送發射端的相關數據；接收端通訊模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收發射端的相關數據並向遠程終端發送系統自身產生的數據、報警信息，以及從外界收集的數據。
6.根據權利要求5所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述系統還包括發射端電源模塊，與所述發射端主控模塊連接，用於提供發射模塊、發射端主控模塊及發射端通訊模塊所需的工作電壓；接收端電源模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於提供接收模塊、接收端主控模塊及接收端通訊模塊所需的工作電壓。
7.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述發射模塊包括與所述發射端主控模塊連接，發射探測用電磁波的發射雷達；所述接收模塊包括與所述接收端主控模塊連接，接收所述發射雷達發射的探測用電磁波的接收雷達。
8.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述監測空間為包容發射模塊與接收模塊之間輸電線的橢球體空間。
9.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述橢球體空間的最大長度為457m，最大寬度為12m。
10.根據權利要求2所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述視頻比對模塊包括與所述接收端主控模塊連接，以視頻形式採集現場信息的攝像頭；與所述攝像頭連接，對採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對的視頻比對處理器。
11.根據權利要求1所述的架空輸電線路監測預警系統，其特徵在於，所述L的範圍為 10cm-30cm，所述預定速度範圍為0. 3m/s_30m/s。
12.一種架空輸電線路監測預警系統的工作方法，其特徵在於，所述工作方法包括，步驟一，發射端發射一探測信號，接收端接收該探測信號，並在所述發射端和接收端之間形成一監測空間；步驟二，時刻檢測所述監測空間內是否有外物入侵；步驟三，當監測到有外物入侵，判斷外物的最大長度是否大於設定長度L，移動速度是否在預定速度範圍內；步驟四，若判斷外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內時進行報警，否則返回步驟二。
13.根據權利要求12所述的工作方法，其特徵在於，所述工作方法還包括對檢測空間的視頻圖像進行採集，並對所採集的某一時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像進行比對，當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像不同時，持續報警；當外物的最大長度大於設定長度L且移動速度在預定速度範圍之內，同時採集的該時刻的視頻圖像與上一時刻的視頻圖像相同時，取消報警。
14.根據權利要求12所述的工作方法，其特徵在於，所述工作方法還包括，當發生報警時，同時對輸電線路進行視頻監控，以確定外力入侵的位置及外力入侵的形式。
15.根據權利要求14所述的工作方法，其特徵在於，所述工作方法還包括將該報警信息及外力入侵的位置及外力入侵的形式通過GPRS、3G或乙太網同步傳送到遠程監控終端。
16.根據權利要求15所述的工作方法，其特徵在於，所述工作方法還包括在步驟一之前，系統接收上電指令，進行自身上電。
17.根據權利要求12所述的工作方法，其特徵在於，所述設定長度L的範圍為 10cm-30cm，所述預定速度範圍為0. 3m/s_30m/s。
全文摘要
本發明提供了一種架空輸電線路監測預警系統，所述系統包括接收模塊，與所述接收端主控模塊連接，用於接收所述發射模塊發射的探測信號；所述發射模塊與接收模塊之間通過探測信號形成一監測空間；發射端主控模塊，安置於輸電線路杆塔，用於控制發射模塊的工作；接收端主控模塊，安置於探測範圍之內、所述發射端主控模塊所在的輸電線路杆塔之外的輸電線路杆塔，用於控制接收模塊的工作，以及當有最小長度為L的外物侵入該監測空間且移動速度在預定速度範圍之內時輸出一報警信號。本發明擴大了輸電線路用監測和預警系統的監測覆蓋範圍，並能夠及時報警。
文檔編號H04N7/18GK102289902SQ20111023244
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月15日 優先權日2010年10月18日
發明者王家田, 陳青 申請人:航天科工深圳(集團)有限公司