一種高壓輸電設備的監控與防護系統的製作方法

2023-10-09 13:41:19 1

專利名稱：一種高壓輸電設備的監控與防護系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力管理技術領域，尤其涉及一種高壓輸電設備的監控與防護系 統。
背景技術：
目前，高壓輸電設備(高壓線塔設備及其上的高壓線)一般被置於空曠的平地或 山野中，野外作業的大型機械設備，如吊車或挖掘機經過高壓輸電設備時，可能因為巨大的 機械臂的碰觸而導致高壓線路的中斷和高壓線塔設備的損壞；其次，處於生長期的樹木也 可能侵入高壓線塔設備和其上的高壓線的範圍，從而幹擾高壓輸電設備的正常運作；另外， 當有風箏或塑膠袋等雜物飄落到高壓線塔設備或高壓線上時，也可能引起高壓輸電設備的 線路跳閘，從而影響高壓線塔設備的工作以及高壓線的線路傳輸；同時，高壓線塔設備還存 在一些人為的惡意損壞，因此，如何有效地實現高壓輸電設備(高壓線塔及其上的高壓線) 的監控與防護成為一個亟待解決的問題。現有的對高壓輸電設備的監控和防護的方案主要有兩種，其一為在高壓輸電設 備上安裝防護罩，以避免雜物飄落到線路設備上造成高壓線的短路跳閘；此種方案雖然在 一定程度上對高壓輸電設備進行了保護，但其加大了高壓輸電設備的負重，並且該方案無 法對雜物進行及時清理，實用性較低；其二為在某些高壓輸電設備上安裝一些簡單的監 控裝置，比如視頻監控設備，這種方案的優點在於可通過抓取的手段獲得相應的監控圖 像，特別是當有人進行惡意損壞時，這種方案比較利於監控取證；此種方案的缺陷在於受 環境(比如白天、夜晚、惡劣天氣)的影響和幹擾較大，無法準確的得到實時監控信息，從 而使後期的處理和判斷受到很大影響，且這種方案採用視頻監控設備，成本較高，降低了實 用性。

實用新型內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在於，提供一種高壓輸電設備的監控與防 護系統，成本較低，並可準確、有效、智能的監控到高壓輸電設備周圍出現的入侵目標，並利 於對入侵目標進行實時處理，提高實用性。為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種高壓輸電設備的監控與防 護系統，包括探測系統，設於高壓線塔處，其探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信號，並對 探測到的所述目標信號進行分析處理，得到目標特徵信號；後臺處理系統，與所述探測系統相連接，其根據所述探測系統得到的目標特徵信 號，判斷所述監控區域是否異常；其中，所述探測系統，包括設於高壓線塔處的監控裝置，與所述監控相連接的信 號處理裝置，以及與所述監控裝置和所述信號處理裝置相連接的微控制器MCU ；所述後臺處理系統，包括後臺資料庫，以及與所述探測系統和所述後臺資料庫相連接的監控平臺。其中，所述監控裝置，設於高壓線塔處，其探測高壓輸電設備的監控區域內的目標
信號；所述信號處理裝置，與所述監控裝置相連接，對所述監控裝置探測到的目標信號 進行分析處理，得到目標特徵信號；所述MCU (Micro Control Unit，微控制器)，與所述監控裝置和所述信號處理裝置 相連接，其控制所述監控裝置和所述信號處理裝置的工作，並調度和傳遞所述信號處理裝 置處理得到的所述目標特徵信號。其中，所述監控裝置為以下裝置中的任一種或多種電磁監控裝置，紅外監控裝置 和聲波監控裝置，其中，所述電磁監控裝置包括雷達監控裝置；所述監控裝置為雷達監控裝置時，所述雷達監控裝置包括至少一個平面都卜勒雷 達傳感器；所述平面都卜勒雷達傳感器，固定安裝於所述高壓線塔處，其發射的雷達波束覆 蓋的區域為高壓輸電設備的監控區域，所述監控區域包括所述高壓線塔的一部分，和/或 所述高壓線塔上的高壓線的一部分，和/或與所述高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的一部 分；所述平面都卜勒雷達傳感器，與所述MCU相連接，其在所述MCU的控制下，對所述 監控區域進行實時地定向探測或掃描探測，獲取所述監控區域內出現的目標信號。其中，所述信號處理裝置包括濾波器，與所述監控裝置相連接，濾除對所述監控裝置獲取的目標信號進行幹擾 的幹擾信號和噪聲信號；放大器，與所述濾波器相連接，對所述濾波器濾出的目標信號進行放大處理；AD (Analog-to-Digital conversion,模數轉換器)，與所述放大器相連接，對所述 放大處理後的目標信號進行高速AD轉換和採樣；DSP (Digital Signal ftx)cessor，數位訊號處理裝置)，與所述AD相連接，實時地 從AD中讀取採樣數據，並對所述採樣數據進行快速運算處理，得到目標特徵信號。其中，所述探測系統還包括存儲器，與所述監控裝置、所述信號處理裝置和所述MCU相連接，存儲所述監控裝 置獲取的目標信號和所述信號處理裝置處理得到的所述目標特徵信號，並將存儲的所述目 標信號和所述目標特徵信號供所述MCU調用；通訊接口，與所述MCU相連接，其在所述MCU的調用下，將所述存儲器中存儲的所 述目標特徵信號傳遞至所述後臺處理系統；電源裝置，與所述監控裝置、所述信號處理裝置、所述MCU、所述存儲器和所述通訊 接口相連接，為所述監控裝置、所述信號處理裝置、所述MCU、所述存儲器和所述通訊接口提 供持續工作電源。其中，所述探測系統還包括視頻裝置，與所述MCU和所述通訊接口相連接，實時拍攝所述監控區域的畫面，並 在所述MCU的控制下，將拍攝的畫面通過所述通訊接口傳遞至所述後臺處理系統。其中，所述探測系統還包括[0029]報警器，與所述MCU相連接，其在所述MCU的控制下發出報警，以對探測到的目標
發出警告。其中，所述後臺資料庫，用於預先存儲多種類型的目標以及各目標所對應的特徵
信號；所述監控平臺，與所述探測系統和所述後臺資料庫相連接，根據所述探測系統得 到的所述目標特徵信號，調用所述後臺資料庫中預存的特徵信號進行比對分析，判斷所述 監控區域是否異常，並當判斷所述監控區域異常時，確定所述監控區域內探測到的目標的 類型。其中，所述後臺處理系統還包括報警器，與所述監控平臺相連接，當所述監控平臺判斷所述監控區域異常或確定 所述目標的類型後，所述報警器在所述監控平臺的控制下發出報警。其中，所述高壓輸電設備的監控與防護系統還包括屏蔽裝置，與所述探測系統相 連接，其可濾除對所述探測系統的低頻電幹擾。實施本實用新型實施例，具有如下有益效果1、本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的其他頻段的 波)、紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本較低，且不易受環境因 素的影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了探測的準確度；2、本實用新型實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有 效的目標特徵信號，減小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；3、本實用新型實施例將探測系統實地分析處理得到的有效目標特徵信號傳送至 後臺處理系統進行比對分析處理，有利於後臺處理系統的工作人員對各種入侵目標進行實 時監控處理，提高了實用性。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前 提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型的高壓輸電設備的監控與防護系統的第一實施例的結構示意 圖；圖2為本實用新型的高壓輸電設備的監控與防護系統的第二實施例的結構示意 圖；圖3為本實用新型的探測系統的第一實施例的結構示意圖；圖4為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第一實施例的第一效果示意圖；圖5為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第一實施例的第二效果示意圖；圖6為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第二實施例的效果示意圖；圖7為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第三實施例的第一效果示意圖；圖8為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第三實施例的第二效果示意圖；圖9為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第四實施例的效果示意圖；圖10為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第五實施例的效果示意圖；[0051]圖11為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第六實施例的效果示意圖；圖12為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第七實施例的第一效果示意圖；圖13為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第七實施例的第二效果示意圖；圖14為本實用新型的信號處理裝置的實施例的結構示意圖；圖15為本實用新型的探測系統的第二實施例的結構示意圖；圖16為本實用新型的探測系統的第三實施例的結構示意圖；圖17為本實用新型的後臺處理系統的第一實施例的結構示意圖；圖18為本實用新型的後臺處理系統的第二實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。請參見圖1，為本實用新型的高壓輸電設備的監控與防護系統的第一實施例的結 構示意圖；所述系統包括探測系統10，設於高壓線塔處，用於探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信號， 並對探測到的所述目標信號進行分析處理，得到目標特徵信號；具體實現中，所述探測系統10可採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的 其他頻段的波)、紅外波、聲波等方式對高壓輸電設備進行探測和監控，各種波的發射裝置 (即用於探測監控的裝置)被固定安裝於高壓線塔處，比如可固定安裝於高壓線塔的塔 臂或塔身上；再如可在高壓線塔附近架設支架，將各種波的發射裝置固定安裝於架設的 支架上。探測系統10內的各種波的發射裝置發射的波束覆蓋的區域確定了高壓輸電設備 的監控區域，即確定了所述探測系統10的探測區域，其中，所述波束確定的監控區域可包 括所述高壓線塔的一部分，和/或所述高壓線塔上的高壓線的一部分，和/或與所述高壓 線塔相鄰的另一高壓線塔的一部分。所述探測系統10，利用各種波的發射裝置，在監控區域 內不間斷的進行探測(實時地定向探測或掃描探測)，當監控區域內有目標入侵時，可接收 到入侵目標的反射波，該反射波即為探測到的入侵目標的目標信號，所述探測系統10還需 要對探測到的入侵目標的目標信號進行實地分析處理，得到所述入侵目標的特徵信號，並 將該目標特徵信號傳送到所述後臺處理系統20進行進一步的處理。後臺處理系統20，與所述探測系統10相連接，用於根據所述探測系統10得到的目 標特徵信號，判斷所述監控區域是否異常。具體實現中，所述後臺處理系統20首先調用自身預存的特徵信號，對所述探測系 統10所傳送的目標特徵信號進行比對分析，若所述後臺處理系統20經比對分析後，確定 探測系統10傳送的目標特徵信號與預存的特徵信號相匹配(相同或相似)，則判斷監控區 域內有危險的目標入侵，則判斷監控區域異常；進一步，所述後臺處理系統20還根據比對 結果，確定入侵目標的類型，以利於後臺處理系統20的監控人員針對入侵目標進行實時處 理。若所述後臺處理系統20經比對分析後，確定探測系統10傳送的目標特徵信號與預存 的特徵信號不匹配，則判斷監控區域內無危險的目標入侵，判斷監控區域正常。具體實現中，所述探測系統10和所述後臺處理系統20通過有線或無線方式相連接，考慮系統成本問題，優選地，所述探測系統10和所述後臺處理系統20通過無線方式相 連接，採用無線傳輸裝置進行交互，比如所述探測系統10可採用GPRS (General Packet Radio Service，通用分組無線服務技術)或 CDMA (Code Division Multiple Access，碼分 多址)等無線傳輸裝置，將其得到的目標特徵信號傳輸至後臺處理系統20。可以理解的是， 所述後臺處理系統20也可以通過GPRS或CDMA等無線傳輸裝置，向所述探測系統10發送 相應的實時處理命令。本實用新型實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有 效的目標特徵信號，減小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型實施例 將探測系統實地分析處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行分析處理，有 利於後臺處理系統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實用性。請參見圖2，為本實用新型的高壓輸電設備的監控與防護系統的第一實施例的結 構示意圖；與上一實施例相同，所述系統包括探測系統10和後臺處理系統20。本實施例 中，所述系統還包括屏蔽裝置30，與所述探測系統10相連接，用於濾除對所述探測系統10的低頻電幹 擾，主要是濾除對所述探測系統10中各裝置的低頻電幹擾。具體實現中，由於所述探測系 統10安裝於高壓線塔處(高壓線塔的塔身、塔臂或高壓線塔附近架設的支架上)，因此，其 可能會受到高壓輸電設備的低頻強電幹擾，所述屏蔽裝置30可採用屏蔽盒等類似裝置，濾 除所述低頻電幹擾，達到對所述探測系統10的抗幹擾防護，從而達到對整個高壓輸電設備 的監控與防護系統的抗幹擾防護。本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的其他頻段的波)、 紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本較低，且不易受環境因素的 影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了探測的準確度；本實用新型 實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有效的目標特徵信號，減 小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型實施例將探測系統實地分析 處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行比對分析處理，有利於後臺處理系 統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實用性。為了更清楚的說明本實用新型，下面將對所述高壓輸電設備的監控與防護系統中 的探測系統進行詳細介紹。請參見圖3，為本實用新型的探測系統的第一實施例的結構示意圖；所述探測系 統10包括監控裝置101，設於高壓線塔處，用於探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信 號；具體實現中，所述監控裝置101可以為以下裝置中的任一種或多種電磁監控裝 置，紅外監控裝置和聲波監控裝置，其中，所述電磁監控裝置包括雷達監控裝置和發射除 雷達波之外的其他頻段的波的監控裝置。所述監控裝置101主要是利用各種波束在監控區 域內不間斷的進行探測(實時地定向探測或掃描探測)，當監控區域內有目標入侵時，可接 收到入侵目標的反射波，該反射波即為所述監控裝置101探測到的入侵目標的目標信號；優選地，所述監控裝置101為雷達監控裝置，所述雷達監控裝置包括至少一個平 面都卜勒雷達傳感器；
8[0076]所述平面都卜勒雷達傳感器，固定安裝於所述高壓線塔處，具體地，所述平面多普 勒雷達傳感器可被固定安裝於高壓線塔的塔臂和/或塔身上，或被固定安裝於高壓線塔附 近架設的支架上，其發射的雷達波束覆蓋的區域為高壓輸電設備的監控區域，所述監控區 域包括所述高壓線塔的一部分，和/或所述高壓線塔上的高壓線的一部分，和/或與所述 高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的一部分。下面以監控裝置101為雷達監控裝置為例，來具體說明監控裝置101的具體安裝 方式。請參見圖4，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第一實施例的第一效果示意 圖；並請一併參見圖5，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第一實施例的第二效果示 意圖；圖4與圖5分別為同一安裝方式的不同角度的視圖。其中，1為高壓線，2為一個平面 都卜勒雷達傳感器所發射的雷達波束，3為高壓線塔。如圖4或圖5所示，所述雷達監控裝置包括一個平面都卜勒雷達傳感器，其被安裝 於一高壓線塔3的塔身上，其發射的雷達波束2覆蓋所述高壓線塔3上的高壓線的一部分， 主要是覆蓋高壓線與地面距離最低的點(具體可參見圖中的高壓線的虛線部份，由於實際 應用中，該點為高壓線的最低點，也是最容易受到入侵的地方)；另外，所述雷達波束2還覆 蓋了與所述平面都卜勒雷達傳感器所在的高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的塔身及塔臂的 一部分。請參見圖6，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第二實施例的效果示意圖； 如圖6所示，所述雷達監控裝置包括四個平面都卜勒雷達傳感器，其中兩個平面都卜勒雷 達傳感器分別被安裝於高壓線塔的兩塔臂上，另外兩個平面都卜勒雷達傳感器被同樣安裝 於與所述高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的兩塔臂上，四個雷達傳感器發射的雷達波束共同 所覆蓋的範圍確定了所述雷達監控裝置的監控區域，其監控區域覆蓋所述高壓線塔上的高 壓線的一部分，主要是覆蓋高壓線與地面距離最低的點(由於實際應用中，該點為高壓線 的最低點，也是最容易受到入侵的地方)。請參見圖7，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第三實施例的第一效果示意 圖；並請一併參見圖8，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第三實施例的第二效果示 意圖；圖7與圖8分別為同一安裝方式的不同角度的視圖。如圖7或圖8所示，所述雷達監 控裝置包括兩個平面都卜勒雷達傳感器，其中一個平面都卜勒雷達傳感器被安裝於一高壓 線塔的塔身上，另外一個平面都卜勒雷達傳感器被安裝於與所述高壓線塔相鄰的另一高壓 線塔的塔身上，兩個雷達傳感器發射的雷達波束共同所覆蓋的範圍確定了所述雷達監控裝 置的監控區域，其監控區域覆蓋所述高壓線塔上的高壓線的一部分，主要是覆蓋高壓線與 地面距離最低的點(由於實際應用中，該點為高壓線的最低點，也是最容易受到入侵的地 方)。請參見圖9，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第四實施例的效果示意圖； 如圖9所示，所述雷達監控裝置包括四個平面都卜勒雷達傳感器，其中兩個平面都卜勒雷 達傳感器被安裝於高壓線塔的塔身上，另外兩個平面都卜勒雷達傳感器被同樣安裝於與所 述高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的塔身上，四個雷達傳感器發射的雷達波束共同所覆蓋的 範圍確定了所述雷達監控裝置的監控區域，其監控區域覆蓋所述高壓線塔上的高壓線的一 部分，主要是覆蓋高壓線與地面距離最低的點(由於實際應用中，該點為高壓線的最低點，也是最容易受到入侵的地方)。請參見圖10，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第五實施例的效果示意圖； 如圖10所示，所述雷達監控裝置包括兩個平面都卜勒雷達傳感器，該兩個平面都卜勒雷達 傳感器均被安裝於一高壓線塔的塔身上，其發射的雷達波束所覆蓋所述高壓線塔上的高壓 線的一部分，主要是覆蓋高壓線與地面距離最低的點(具體可參見圖中的高壓線的虛線部 份，由於實際應用中，該點為高壓線的最低點，也是最容易受到入侵的地方)；另外，所述雷 達波束還覆蓋了與所述平面都卜勒雷達傳感器所在的高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的兩 塔臂的一部分。圖11為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第六實施例的效果示意圖；如圖11 所示，所述雷達監控裝置包括兩個平面都卜勒雷達傳感器，該兩個平面都卜勒雷達傳感器 分別被安裝於兩個相鄰的高壓線塔的塔身上，其發射的雷達波束所覆蓋自身所在的高壓 線塔的塔身和塔臂的一部分。請參見圖12，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第七實施例的第一效果示意 圖；並請一併參見圖13，為本實用新型的雷達監控裝置的安裝的第七實施例的第二效果示 意圖；圖12與圖13分別為同一安裝方式的不同角度的視圖。如圖12或圖13所示，兩個 相鄰高壓線塔附近分別架設一支架，所述雷達監控裝置包括兩個平面都卜勒雷達傳感器， 分別被安裝於兩個架設的支架上，其發射的雷達波束覆蓋兩個相鄰的高壓線塔之間的高壓 線的一部分，主要是覆蓋高壓線與地面距離最低的點(具體可參見圖中的高壓線的虛線部 份，由於實際應用中，該點為高壓線的最低點，也是最容易受到入侵的地方)。可以理解的是，上述圖4-圖13所示的平面都卜勒雷達傳感器的安裝方式以及安 裝個數僅為舉例，具體實現中，所述平面都卜勒雷達傳感器具體的安裝位置以及具體安裝 的個數可根據實際需要進行確定，比如可根據實際需要監控的區域範圍來確定雷達傳感 器的安裝位置；或根據雷達傳感器所發射的雷達波束的射程範圍來確定安裝的個數；或針 對不同的入侵目標或不同的地理位置進行安裝等等，其他情況可類似分析。另外，上述圖 4-圖13中僅示出了所述雷達監控裝置安裝於相鄰兩個線塔之間的情況，可以理解的是，一 般情況下，每個高壓線塔均有兩個與其相鄰的高壓線塔，因此，對於完整的高壓輸電設備， 各種安裝情況需要對應的分析處理，其分析處理方式類似，在此不贅述。實際應用中，針對不同的入侵目標或不同的地理位置，有不同的安裝方式，比如 如果主要監測目標為吊車、挖掘機等大型機械設備，則可以有如下的安裝情況1、在相鄰兩個高壓線塔的同一水平高度塔臂上，分別安裝兩個平面都卜勒雷達傳 感器，且所述平面都卜勒雷達傳感器發射的雷達波束覆蓋所述高壓線塔上的高壓線的一部 分，具體可參見圖6;2、在相鄰兩個高壓線塔之間，每個高壓線塔的塔身上或每個高壓線塔附近架設的 支架上各安裝一個平面都卜勒雷達傳感器，且所述平面都卜勒雷達傳感器發射的雷達波束 覆蓋所述高壓線塔上的高壓線的一部分，具體可參見圖7，圖8，圖12或圖13 ；3、在相鄰兩個高壓線塔之間，每個高壓線塔的塔身上平行安裝兩個平面都卜勒雷 達傳感器，且所述平面都卜勒雷達傳感器發射的雷達波束覆蓋所述高壓線塔上的高壓線 的一部分；具體可參見圖9 ；4、在相鄰兩個高壓線塔之間，其中一個線塔的塔身上可安裝一個或平行的安裝兩個平面都卜勒雷達傳感器，且所述平面都卜勒雷達傳感器發射的雷達波束覆蓋所述高壓線 塔上的高壓線的一部分，且覆蓋與所述平面都卜勒雷達傳感器所在的高壓線塔相鄰的另一 高壓線塔的塔身及塔臂的一部分；具體可參見圖4，圖5或圖10。再如如果主要監測目標為風箏、塑膠袋、樹木等雜物，則可以有如下的安裝情 況在相鄰兩個高壓線塔之間，其中一個高壓線塔的塔身上平行地安裝兩個平面多普 勒雷達傳感器，且該平面都卜勒雷達傳感器發射的波束覆蓋所述高壓線塔上的高壓線的一 部分，以及覆蓋與所述高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的一部分，具體可參見圖10。又如如果主要監測高壓線塔範圍內可能出現的各種目標，則可以有如下的安裝 情況1、在相鄰兩個高壓線塔之間，其中一個高壓線塔的塔身上平行地安裝兩個平面多 普勒雷達傳感器，且該平面都卜勒雷達傳感器發射的波束覆蓋與所述高壓線塔相鄰的另一 高壓線塔的一部分，具體可參見圖10 ；2、在每個高壓線塔的塔身上安裝一個平面都卜勒雷達傳感器，使其發射的波束覆 蓋所述高壓線塔的一部分，具體可參見圖11。可以理解的是，上述關於雷達監控裝置的安裝情況僅為舉例，其他情況可類似分 析，在此不贅述。所述平面都卜勒雷達傳感器，與所述MCU103相連接，其在所述MCU103的控制下， 在所述監控區域內進行實時地定向探測或掃描探測，獲取所述監控區域內出現的目標信號。具體實現中，所述平面都卜勒雷達傳感器，採用雷達平面天線，採用單通道CW(連 續波)工作模式，其發射頻率在5-90GHZ範圍內，優選地，其發射頻率採用MGHz左右。當有 入侵目標進入雷達監控區域時，所述平面都卜勒雷達傳感器所發射的雷達波束探測到該目 標後，會返回一個反射訊號，該反射訊號返回至雷達傳感器後，與所述雷達傳感器自身發射 的雷達波束進行混頻，產生一個含有目標信息的中頻差頻信號，即都卜勒信號，該都卜勒信 號包含了探測到所述高壓線塔和/或高壓線塔上的高壓線附近監控區域內的目標信號， 所述雷達監控裝置將該目標信號(即都卜勒信號)傳送至信號處理裝置102 ；上述體現了監控裝置101為雷達監控裝置時的安裝情況以及探測情況，當監控裝 置101為其他監控裝置時，比如為紅外監控裝置、或聲波監控裝置時，可進行類似的安裝 方式，當所述監控裝置101為其他監控裝置時，其探測情況也可進行類似分析，在此不贅 述。信號處理裝置102，與所述監控裝置101相連接，用於對所述監控裝置101探測到 的目標信號進行分析處理，得到目標特徵信號；具體實現中，請一併參見圖14，為本實用新型的信號處理裝置102的實施例的結 構示意圖；所述信號處理裝置102包括濾波器211，與所述監控裝置101相連接，用於濾除對所述監控裝置101獲取的目 標信號進行幹擾的幹擾信號和噪聲信號；放大器212，與所述濾波器211相連接，用於對所述濾波器211濾出的目標信號進 行放大處理；[0105]AD213，與所述放大器212相連接，用於對所述放大處理後的目標信號進行高速AD 轉換和採樣；具體實現中，所述AD213將所述放大器212放大後的目標信號(連續波信號)高 速轉換為數字的目標信號，並將該轉換後的數位訊號進行採樣處理，得到相應的採樣數據， 可以理解的是，此處的採樣數據攜帶了入侵目標的特徵信號。DSP214，與所述AD213相連接，實時地從AD213中讀取採樣數據，並對所述採樣數 據進行快速運算處理，得到目標特徵信號。具體實現中，所述DSP214可採用一些快速運算的算法，比如快速傅立葉變換算 法等，對所述採樣數據進行快速運算處理，得到入侵目標的特徵信號。實際應用中，所述AD213和所述DSP214之間，還可以包括一個FPGA (Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)裝置，其與所述AD213和所述DSP214相連 接，用於暫存所述AD213得到的採樣數據，並根據自身的判決門限，篩選出有效的目標特徵 信號。具體地，所述AD213將所述採樣數據傳遞到所述FPGA裝置中進行暫存，所述FPGA裝 置首先暫存所傳遞的採樣數據，並經由自身的判決門限，篩選出入侵目標的有效的特徵信 號；所述DSP 215實時地，不斷地從所述FPGA裝置中讀取經AD213轉換後的採樣數據，經 過運算處理得出噪聲的均方根值，再計算出相應的判決門限值，將該判決門限值寫入所述 FPGA裝置中，以使所述GPGA裝置根據該寫入的判決門限進行有效的特徵信號的篩選。上述過程對監控裝置101探測到的目標信號進行實地分析處理，能夠及時、實時、 快速的篩選出有效的信號，濾除無效的噪聲信號、幹擾信號和虛假信號，減輕了後臺處理壓 力，提高了處理效率。MCU103,與所述監控裝置101和所述信號處理裝置102相連接，用於控制所述監控 裝置101和所述信號處理裝置102的工作，並調度和傳遞所述信號處理裝置102處理得到 的所述目標特徵信號。具體實現中，所述MCU103可以為一個控制晶片，其用於控制所述探測系統10整個 系統的工作，具體地，其控制所述監控裝置101進行實時的探測，並控制所述信號處理裝置 102對所述監控裝置101探測到的目標信號進行實時分析和處理。另外，所述MCU103還承 擔著調度和傳遞數據的功能，即所述MCU103將所述信號處理裝置102處理得到的目標的特 徵信號傳遞至後臺處理系統20，以利於後臺處理系統20對入侵目標進行實時監控和處理。本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的其他頻段的波)、 紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本較低，且不易受環境因素的 影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了探測的準確度；本實用新型 實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有效的目標特徵信號，減 小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型實施例將探測系統實地分析 處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行比對分析處理，有利於後臺處理系 統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實用性。請參見圖15，為本實用新型的探測系統的第二實施例的結構示意圖；與上一實施 例相同，所述探測系統10包括監控裝置101，信號處理裝置102和MCU103。本實施例中， 所述探測系統10還包括存儲器104，與所述監控裝置101、所述信號處理裝置102和所述MCU103相連接，存儲所述監控裝置101獲取的目標信號和所述信號處理裝置102處理得到的所述目標特徵 信號，並將存儲的所述目標信號和所述目標特徵信號供所述MCU103調用；具體實現中，所述存儲器104可以為一個單獨的存儲器，也可以為所述MCU103的 內存儲器或數據存儲單元。可以理解的是，所述存儲器104承擔了整個系統所產生的所有 數據的存儲，在此不贅述。通訊接口 105，與所述MCU103相連接，在所述MCU103的調用下，將所述存儲器104 中存儲的所述目標特徵信號傳遞至所述後臺處理系統20。具體實現中，所述通訊接口 105可採用RS232接口晶片，RS422接口晶片和RS485 接口晶片等類似的接口晶片，利用多種無線技術，採用多種無線傳輸裝置，比如採用上述 的GPRS或CDMA等無線傳輸裝置，在所述MCU103的控制下，實時的將探測系統10實地處理 得到的目標特徵信號傳輸至後臺處理系統20，以利於後臺處理系統20根據所反映的狀況 做出實時處理。此處的通訊接口 105，實現了所述高壓輸電設備監控與防護系統與現有的多 種無線技術的緊密結合。電源裝置106，與所述監控裝置101、所述信號處理裝置102、所述MCU103、所述存 儲器104和所述通訊接口 105相連接(圖中僅示出了所述電源裝置104與所述MCU103的 連接)，用於為所述監控裝置101、所述信號處理裝置102、所述MCU103，所述存儲器104和 所述通訊接口 105提供持續工作電源；具體實現中，所述電源裝置106用於為整個所述探測系統10提供持續工作電源， 具體地，所述電源裝置106為一個直流電源，比如其可採用直流12V的電壓供電；或採用 乾電池等獨立的電源，或採用電感應方式或直接的分流方式直接取自高壓輸電設備自身的 電力。可以理解的是，所述電源裝置106還具備穩壓功能，其為所述整個探測系統10提供 工作所需的穩壓電源。本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的其他頻段的波)、 紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本較低，且不易受環境因素的 影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了探測的準確度；本實用新型 實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有效的目標特徵信號，減 小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型實施例將探測系統實地分析 處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行比對分析處理，有利於後臺處理系 統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實用性。請參見圖16，為本實用新型的探測系統的第三實施例的結構示意圖；與上一實施 例相同，所述探測系統10包括監控裝置101，信號處理裝置102，MCU103，存儲器104，通訊 接口 105和電源裝置106。本實施例中，所述探測系統10還包括視頻裝置107，與所述MCU103和所述通訊接口 105相連接，用於實時拍攝所述監控 區域的畫面，並在所述MCU103的控制下，將拍攝的畫面通過所述通訊接口 105傳遞至所述 後臺處理系統20。具體實現中，所述視頻裝置107可以為攝像頭裝置，其可以實時地，或是按預定的 間隔時間進行監控區域的畫面的拍攝，或是當所述報警器108發出報警後，觸發所述視頻 裝置107進行拍攝，所述視頻裝置107將拍攝的畫面(比如圖片)存儲於所述存儲器104 中，在所述MCU103的控制下，將所述圖片通過所述通訊接口 105傳遞至所述後臺處理系統20。報警器108，與所述MCU103相連接，其在所述MCU103的控制下發出報警，以對所述 探測到的目標發出警告。可以理解的是，所述電源裝置106還需要為所述視頻裝置107和所述報警器108 提供工作電源，在此不贅述。本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達波以外的其他頻段的波)、 紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本較低，且不易受環境因素的 影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了探測的準確度；本實用新型 實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選出有效的目標特徵信號，減 小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型實施例將探測系統實地分析 處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行比對分析處理，有利於後臺處理系 統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實用性。為了更清楚地說明本實用新型，下面將對本實用新型的高壓輸電設備的監控與防 護系統中的後臺處理系統20進行詳細介紹。請參見圖17，為本實用新型的後臺處理系統的第一實施例的結構示意圖；所述後 臺處理系統20包括後臺資料庫201，用於預先存儲多種類型的目標以及各目標所對應的特徵信號的。具體實現中，所述後臺資料庫201中可預存無目標入侵時的特徵信號，具體地， 當沒有入侵目標進入監控區域時，探測系統10探測得到一個穩定不變或變化有一定規律 和特徵的波形，該穩定不變或變化有一定規律和特徵的波形可預先存儲於所述後臺資料庫 201中，作為對入侵目標進行比對和判斷的基礎。另外，所述後臺資料庫201還用於預存多 種目標的特徵信號，這裡可通過大量實驗，驗證不同的入侵目標進入監控區域後所產生的 包含各自特徵的波形，攜帶不同的入侵目標的不同特徵信號的上述各個波形，可預先存儲 於所述後臺資料庫201中，作為對入侵目標進行判斷、比對和分析的基礎。監控平臺202，與所述探測系統10和所述後臺資料庫201相連接，用於根據所述探 測系統10得到的所述目標特徵信號，調用所述後臺資料庫201中預存的特徵信號進行比對 分析，判斷所述監控區域是否異常，並當判斷所述監控區域異常時，確定所述監控區域內探 測到的目標的類型。具體實現中，所述監控平臺202接收到所述有效的目標特徵信號後，調用所述後 臺資料庫201存儲的各入侵目標的特徵信號，對接收到的有效目標特徵信號進行比對分 析，具體地，由於每個入侵目標均帶有各自的特徵訊號，所述監控平臺202進行比對分析 時，需要考慮實際應用中，每個探測系統10中的監控裝置101安裝的位置所帶來的差異，還 應當考慮該有效的目標特徵信號為預存的特徵信號的變形，比如振幅隨時間的變化相對 預存的特徵信號所反映存在少許差異，或如相位變化相對預存的特徵信號所反映存在少許 差異等，上述變形如在可接受的誤差範圍內(該誤差範圍可根據實際情況進行設定)，均可 認為接收的有效的目標特徵信號與預存的特徵信號相匹配，從而對入侵的目標進行識別並 判斷其類型。具體地，若監控平臺202通過比對分析，判斷接收到的目標特徵信號與預存的 特徵信號相匹配(相同或相似)，則判斷監控區域內有危險的目標入侵，則判斷監控區域異 常，進一步，所述監控平臺202根據比對結果，確定入侵目標的類型，以利於後臺處理系統20的監控人員針對入侵目標進行實時處理；更進一步，所述監控平臺202通過對接收的有 效的目標特徵信號進行運算處理，可準確的辨別入侵目標的距離和位移方向，從而較準確 地對入侵目標進行描繪，以利於監控人員對入侵目標進行實時處理。若監控平臺202通過 比對分析，判斷接收到的目標特徵信號與預存的特徵信號不匹配，判斷監控區域內無危險 的目標入侵，則判斷監控區域正常。本實用新型實施例後臺處理系統可對目標的特徵信號進行比對分析處理，確定入 侵目標的類型，有利於後臺處理系統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高 了實用性。請參見圖18，為本實用新型的後臺處理系統的第二實施例的結構示意圖。與上一 實施例相同，所述後臺處理系統20包括後臺資料庫201和監控平臺202。本實施例中，所 述後臺處理系統20還包括報警器203，與所述監控平臺202相連接，用於當所述監控平臺202判斷所述監控 區域異常或確定所述目標的類型後，在所述監控平臺202的控制下發出報警。具體實現中，所述報警器203與所述探測系統10的報警器108組成一個比較完備 的報警系統，當所述監控平臺202通過對接收到的目標特徵信號進行比對分析後，確定監 控存在危險的入侵目標，從而判斷監控區域存在異常，所述監控平臺202會啟動所述報警 器203進行報警，以提醒所述後臺處理系統20的監控人員作出相應處理；或者，當所述監控 平臺202判斷監控區域存在異常，並確定所述入侵目標的類型後，所述監控平臺202會啟動 所述報警器203進行報警，以提醒所述後臺處理系統20的監控人員針對不同的入侵目標作 出相應處理。同時，所述監控平臺202還可通過無線傳輸裝置，向位於所述高壓線塔的探測 系統10發送報警指令，所述探測系統10的MCU103接收到該報警指令後，控制所述探測系 統10的報警器108發出報警，以對入侵目標進行警告。可以理解的是，所述後臺處理系統20還可以包括顯示裝置，可顯示識別出來的入 侵目標，以更直觀的方式顯示給監控人員，以方便其進行實時處理。另外，所述後臺處理系 統20還應當包括電源裝置，該情況類似分析，在此不贅述。本實用新型實施例後臺處理系統可對目標的特徵信號進行比對分析處理，確定入 侵目標的類型，有利於後臺處理系統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高 了實用性。通過上述實施例的描述，本實用新型實施例採用電磁波(包括雷達波和除雷達 波以外的其他頻段的波)、紅外波、聲波等方式進行高壓輸電設備的入侵目標的監測，成本 較低，且不易受環境因素的影響，並可根據實際需要對監控裝置進行多種安裝方式，提高了 探測的準確度；本實用新型實施例將探測系統探測到的數據首先進行實地分析處理，篩選 出有效的目標特徵信號，減小了後臺處理系統的處理壓力，提高了處理效率；本實用新型 實施例將探測系統實地分析處理得到的有效目標特徵信號傳送至後臺處理系統進行比對 分析處理，有利於後臺處理系統的工作人員對各種入侵目標進行實時監控處理，提高了實 用性。以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型 之權利範圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，並依本實 用新型權利要求所作的等同變化，仍屬於實用新型所涵蓋的範圍。
1權利要求1.一種高壓輸電設備的監控與防護系統，其特徵在於，包括探測系統，設於高壓線塔處，其探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信號，並對探測 到的所述目標信號進行分析處理，得到目標特徵信號；後臺處理系統，與所述探測系統相連接，其根據所述探測系統得到的目標特徵信號，判 斷所述監控區域是否異常；其中，所述探測系統，包括設於高壓線塔處的監控裝置，與所述監控相連接的信號處 理裝置，以及與所述監控裝置和所述信號處理裝置相連接的微控制器MCU ；所述後臺處理系統，包括後臺資料庫，以及與所述探測系統和所述後臺資料庫相連接 的監控平臺。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述監控裝置，設於高壓線塔處，其探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信號； 所述信號處理裝置，與所述監控裝置相連接，對所述監控裝置探測到的目標信號進行 分析處理，得到目標特徵信號；所述MCU，與所述監控裝置和所述信號處理裝置相連接，其控制所述監控裝置和所述信 號處理裝置的工作，並調度和傳遞所述信號處理裝置處理得到的所述目標特徵信號。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述監控裝置為以下裝置中的任一種或多 種電磁監控裝置，紅外監控裝置和聲波監控裝置，其中，所述電磁監控裝置包括雷達監控 裝置；所述監控裝置為雷達監控裝置時，所述雷達監控裝置包括至少一個平面都卜勒雷達傳 感器；所述平面都卜勒雷達傳感器，固定安裝於所述高壓線塔處，其發射的雷達波束覆蓋的 區域為高壓輸電設備的監控區域，所述監控區域包括所述高壓線塔的一部分，和/或所述 高壓線塔上的高壓線的一部分，和/或與所述高壓線塔相鄰的另一高壓線塔的一部分；所述平面都卜勒雷達傳感器，與所述MCU相連接，其在所述MCU的控制下，對所述監控 區域進行實時地定向探測或掃描探測，獲取所述監控區域內出現的目標信號。
4.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述信號處理裝置包括濾波器，與所述監控裝置相連接，濾除對所述監控裝置獲取的目標信號進行幹擾的幹 擾信號和噪聲信號；放大器，與所述濾波器相連接，對所述濾波器濾出的目標信號進行放大處理； 模數轉換器AD，與所述放大器相連接，對所述放大處理後的目標信號進行高速AD轉換 和採樣；數位訊號處理裝置DSP，與所述AD相連接，實時地從AD中讀取採樣數據，並對所述採樣 數據進行快速運算處理，得到目標特徵信號。
5.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述探測系統還包括存儲器，與所述監控裝置、所述信號處理裝置和所述MCU相連接，存儲所述監控裝置獲 取的目標信號和所述信號處理裝置處理得到的所述目標特徵信號，並將存儲的所述目標信 號和所述目標特徵信號供所述MCU調用；通訊接口，與所述MCU相連接，其在所述MCU的調用下，將所述存儲器中存儲的所述目 標特徵信號傳遞至所述後臺處理系統；電源裝置，與所述監控裝置、所述信號處理裝置、所述MCU、所述存儲器和所述通訊接口 相連接，為所述監控裝置、所述信號處理裝置、所述MCU、所述存儲器和所述通訊接口提供持 續工作電源。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述探測系統還包括視頻裝置，與所述MCU和所述通訊接口相連接，實時拍攝所述監控區域的畫面，並在所 述MCU的控制下，將拍攝的畫面通過所述通訊接口傳遞至所述後臺處理系統。
7.如權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述探測系統還包括報警器，與所述MCU相連接，其在所述MCU的控制下發出報警，以對探測到的目標發出敬生目口 ο
8.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述後臺資料庫，用於預先存儲多種類型的目標以及各目標所對應的特徵信號； 所述監控平臺，與所述探測系統和所述後臺資料庫相連接，根據所述探測系統得到的 所述目標特徵信號，調用所述後臺資料庫中預存的特徵信號進行比對分析，判斷所述監控 區域是否異常，並當判斷所述監控區域異常時，確定所述監控區域內探測到的目標的類型。
9.如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述後臺處理系統還包括報警器，與所述監控平臺相連接，當所述監控平臺判斷所述監控區域異常或確定所述 目標的類型後，所述報警器在所述監控平臺的控制下發出報警。
10.如權利要求1-9任一項所述的系統，其特徵在於，還包括屏蔽裝置，與所述探測系統相連接，其可濾除對所述探測系統的低頻電幹擾。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種高壓輸電設備的監控與防護系統，包括探測系統，設於高壓線塔處，其探測高壓輸電設備的監控區域內的目標信號，並對探測到的所述目標信號進行分析處理，得到目標特徵信號；後臺處理系統，與所述探測系統相連接，其根據所述探測系統得到的目標特徵信號，判斷所述監控區域是否異常。採用本實用新型，可準確、有效、智能的監控到高壓輸電設備周圍出現的入侵目標，並利於對入侵目標進行實時處理，提高實用性。
文檔編號G01S13/88GK201860170SQ20102028923
公開日2011年6月8日 申請日期2010年8月10日 優先權日2010年8月10日
發明者杜勁, 王鐘鳴 申請人:深圳市華儒科技有限公司