利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)及方法，首先通過安裝在桿塔上的檢測(cè)裝置周期性檢測(cè)輸電線路通道中存在的障礙物，得到障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離和角度；根據(jù)兩桿塔之間的電力導(dǎo)線的外部形狀建模，獲得檢測(cè)路徑方程；根據(jù)障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離和角度，判斷障礙物是否在檢測(cè)路徑上，確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患并進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)輸電線路通道環(huán)境障礙檢測(cè)的通道隱患檢測(cè)，可以對(duì)影響輸電線路安全運(yùn)行的通道隱患進(jìn)行提前預(yù)警，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，效率高，可最大程度降低通道隱患對(duì)輸電線路造成的危害。
【專利說明】利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)及方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患 預(yù)警系統(tǒng)及方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 輸電線路是電網(wǎng)設(shè)施的重要組成部分，其可靠性及運(yùn)行狀況直接決定整個(gè)系統(tǒng)的 穩(wěn)定和安全，也決定了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)的覆蓋面 越來越廣、經(jīng)過的地理、氣象條件地區(qū)越來越復(fù)雜，輸電線路分散在野外，線路長(zhǎng)，涉及面 廣，沿途跨經(jīng)高山、林區(qū)和農(nóng)村居民區(qū)較多等諸多因素造成輸電網(wǎng)難以監(jiān)測(cè)和維護(hù)。外部環(huán) 境變化對(duì)線路的安全運(yùn)行已構(gòu)成某種潛在性威脅，包括在輸電線路通道內(nèi)植樹、建房、堆沙 等。由于違章建房、植樹、堆沙等安全隱患存在縮小了電力線路對(duì)樹木、房屋、沙堆等安全距 離，極易引發(fā)人身觸電傷亡事故，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電，給電力企業(yè)造成 嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。
[0003] 尤其輸電線路通道林木已成為危急線路安全運(yùn)行的重要隱患之一，輸電線路通過 林木密集地區(qū)時(shí)，線路通道內(nèi)的林木砍伐是線路維護(hù)的一大難題。為確保線路通道內(nèi)樹木 不造成危害線路，又確保生態(tài)環(huán)境的平衡，維護(hù)管理人員必須根據(jù)樹木的生長(zhǎng)特點(diǎn)，實(shí)行線 路通道內(nèi)林木狀態(tài)性的維修。對(duì)這些隨機(jī)的隱患，很多時(shí)候等故障發(fā)生后再進(jìn)行處理，影響 電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也給檢測(cè)維修人員帶來不少維修麻煩。對(duì)于各種通道隱患，目前維護(hù) 人員主要靠設(shè)立警示牌，定期巡檢或定期查看線路監(jiān)控以排查故障，這種方式不但耗費(fèi)大 量的人力，而且實(shí)時(shí)性差，效率低。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù) 對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)及方法，能夠?qū)τ绊戄旊娋€路安全運(yùn)行的通道隱患進(jìn)行檢測(cè)，實(shí) 時(shí)性高。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明方法采用如下技術(shù)方案：
[0006] 包括以下步驟：
[0007] 步驟一、通過安裝在桿塔上的檢測(cè)裝置周期性檢測(cè)輸電線路通道中存在的障礙 物，得到障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度0;
[0008] 步驟二、根據(jù)兩桿塔之間的電力導(dǎo)線的外部形狀建模，獲得檢測(cè)路徑方程；
[0009] 步驟三、根據(jù)障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度0，判斷障礙物是否在檢測(cè)路 徑上，確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患并進(jìn)行預(yù)警。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟一中檢測(cè)裝置通過云臺(tái)安裝在桿塔上，且檢測(cè)裝置的安裝位置低 于與該桿塔相連的電力導(dǎo)線的最低點(diǎn);云臺(tái)在電力導(dǎo)線所在的豎直面內(nèi)周期轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟二中建模是指：
[0012] 以水平地面為X軸，沿檢測(cè)裝置所在的桿塔方向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，設(shè)電力導(dǎo)線實(shí) 際路徑的方程為:ax2+bx+c = y (1);
[0013]則該電力導(dǎo)線所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程為ax'2+bx'+c = y'+S(2);
[0014]其中S為實(shí)際電力導(dǎo)線與檢測(cè)路徑之間設(shè)定的距離參數(shù)。
[0015] 進(jìn)一步地，5為5~15cm。
[0016]進(jìn)一步地，步驟三具體包括：
[0017] 301、設(shè)定三個(gè)相鄰的桿塔A、桿塔B和桿塔C，檢測(cè)裝置安裝在桿塔B上，則桿塔A和 桿塔B之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程中：
[0019] 其中，hB為桿塔B的高度，lu為桿塔A和桿塔B之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn) 距地面的高度，Iab為桿塔A和桿塔B之間的距離，h A為桿塔A的高度，nu為桿塔A和桿塔B之間 電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離；
[0020] 桿塔B和桿塔C之間的電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程中：
[0022]其中，h2為桿塔B和桿塔C之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)距地面的高度，1BC 為桿塔B和桿塔C之間的距離，he為桿塔C的高度，m2為桿塔B和桿塔C之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢 測(cè)路徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離；
[0023] 302、根據(jù)障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度0，求得障礙物所在點(diǎn)的坐標(biāo)(x〃， /);
[0024] 303、根據(jù)角度0判斷障礙物所處位置，在障礙物位于桿塔A和桿塔B之間時(shí)，將公式 (3-1)求得的參數(shù)值和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式(2);在障礙物位于桿塔B和桿塔C之間時(shí)， 將公式(3-2)求得的參數(shù)值和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式(2)，判斷公式(2)是否成立，若成 立，則該障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患。
[0025] 進(jìn)一步地，步驟303中，X =￡& (4);
[yf, - dy + h
[0026] 其中h為檢測(cè)裝置安裝點(diǎn)距地的高度;且在0彡0彡90°時(shí)，t - 在9〇°〈9 |//v = Dsin(6>) f?：v-/.)cos(180' -0) <180。時(shí)，] 4 。 !?:/)? = D sin( 180 -0)
[0027]進(jìn)一步地，步驟三中經(jīng)過防誤判處理后確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全 隱患，防誤判處理具體包括：
[0028] 311、檢測(cè)裝置在桿塔上周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，首先初始化檢測(cè)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和檢測(cè)角 度；
[0029] 312、采用視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，定期抽取同一檢測(cè)位置的視頻幀，進(jìn)行外部目標(biāo)檢 測(cè)，并根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整檢測(cè)周期；
[0030] 313、檢測(cè)障礙物；
[0031] 314、判斷障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，如果是，進(jìn)入步驟315,如果 否，返回步驟313;
[0032] 315、在檢測(cè)次數(shù)大于設(shè)定閾值時(shí)，確定障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，結(jié) 束;否則返回步驟313。
[0033]本發(fā)明系統(tǒng)的技術(shù)方案是：
[0034] 包括前端設(shè)備和集控中心服務(wù)器;其中前端設(shè)備包括激光通道隱患檢測(cè)單元，通 道隱患分析處理模塊，以及通信模塊，其中：
[0035] 激光通道隱患檢測(cè)單元用于周期性檢測(cè)輸電線路通道內(nèi)存在的障礙物，得到障礙 物與激光通道隱患檢測(cè)單元之間的距離D和角度0 ;
[0036]通道隱患分析處理模塊用于根據(jù)距離D和角度0判斷該障礙物是否在所建模的檢 測(cè)路徑上，確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患；
[0037]通信模塊用于將障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患的預(yù)警信息發(fā)送至集控中 心服務(wù)器；
[0038] 集控中心服務(wù)器用于接收預(yù)警信息并存儲(chǔ)。
[0039] 進(jìn)一步地，前端設(shè)備還包括視頻監(jiān)控模塊和防誤判裝置，視頻監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí) 監(jiān)控輸電線路通道內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況;防誤判裝置用于定期抽取同一檢測(cè)位置的視頻幀進(jìn)行外 部目標(biāo)檢測(cè)，并根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)激光通道隱患檢測(cè)單元調(diào)整檢測(cè)周期，重復(fù)對(duì)障礙 物所在監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和通道隱患分析處理，直至檢測(cè)次數(shù)達(dá)到設(shè)定閾值。
[0040] 進(jìn)一步地，激光通道隱患檢測(cè)單元包括周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)以及安裝在云臺(tái)上的激 光測(cè)距傳感器;云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0°~180°，轉(zhuǎn)速為60°/s~240°/s。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0042] 本發(fā)明方法中基于動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)，通過檢測(cè)裝置周期性檢測(cè)輸電線路通道中 存在的障礙物，得到障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離和角度，根據(jù)兩桿塔之間的電力導(dǎo)線的 外部形狀建模，獲得檢測(cè)路徑方程，通過判斷該障礙物是否在所建模的檢測(cè)路徑上，進(jìn)而判 斷障礙物是否在檢測(cè)路徑上，確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，實(shí)現(xiàn)輸電線 路通道環(huán)境障礙檢測(cè)的通道隱患檢測(cè)，可以對(duì)影響輸電線路安全運(yùn)行的通道隱患進(jìn)行提前 預(yù)警，節(jié)省人力物力，實(shí)時(shí)性好，效率高，最快可以在0.75秒檢測(cè)出隱患并發(fā)出預(yù)警信息。
[0043] 本發(fā)明系統(tǒng)中利用激光通道隱患檢測(cè)單元，定期對(duì)輸電線路通道內(nèi)線路附近的動(dòng) 態(tài)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)向集控中心服務(wù)器平臺(tái)發(fā)出預(yù)警;集控中 心服務(wù)器平臺(tái)根據(jù)收到的預(yù)警信息可根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控輸電線路通道內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況，確定 隱患，并采取相應(yīng)的措施，防止對(duì)輸電線路造成破壞。實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路防通道隱患的全天 候工作，提高了效率，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。本發(fā)明對(duì)通道隱患實(shí)行提前預(yù)警，可最大程度降低通 道隱患對(duì)輸電線路造成的危害。
[0044]進(jìn)一步地，本發(fā)明通過設(shè)置防誤判裝置，能夠根據(jù)激光通道隱患檢測(cè)單元的云臺(tái) 設(shè)定的周期在檢測(cè)角度范圍內(nèi)定期轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)輸電線路通道隱患，同時(shí)對(duì)障礙物進(jìn)行多次判 定并通過通信模塊向集控中心服務(wù)器平臺(tái)發(fā)出預(yù)警信息，保證結(jié)果更準(zhǔn)確。 【【附圖說明】】
[0045]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0046]圖2是本發(fā)明的電力輸電線拋物線模型；
[0047] 圖3是本發(fā)明的防誤判算法流程圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0048] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0049] 參見圖1，本發(fā)明主要包括前端設(shè)備和集控中心服務(wù)器平臺(tái)。前端設(shè)備包括:視頻 監(jiān)控模塊，激光通道隱患檢測(cè)單元，智能信號(hào)處理單元，以及通信模塊。
[0050] 視頻監(jiān)控模塊可根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控輸電線路通道內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況。
[0051] 激光通道隱患檢測(cè)單元帶有激光測(cè)距傳感器和云臺(tái)，激光測(cè)距傳感器安裝在云臺(tái) 上，可由云臺(tái)控制其定期轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)線路通道內(nèi)障礙物的動(dòng)態(tài)情況，檢測(cè)環(huán)境中存 在的障礙物。云臺(tái)能夠帶動(dòng)激光測(cè)距傳感器在檢測(cè)角度范圍內(nèi)定期轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0052]智能信號(hào)處理單元中含有通道隱患分析處理模塊和防誤判裝置;通道隱患分析處 理模塊分析發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)的兩個(gè)桿塔之間的障礙物，獲得輸電線路通道隱患預(yù)警信息，并立 即通過通信模塊將預(yù)警信息傳回主站的集控中心服務(wù)器平臺(tái)；防誤判裝置采用視頻目標(biāo)檢 測(cè)技術(shù)，可定期抽取視頻監(jiān)控模塊拍攝的圖片進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)分析。
[0053]通信模塊支持多種通信方式，可以采用以太網(wǎng)，3G無線移動(dòng)通信、WiFi無線通信、 WiMax無線通信以及光纖通信等通信方式。
[0054]維護(hù)管理人員通過集控中心服務(wù)器平臺(tái)接收到線路通道隱患預(yù)警信息后，可以根 據(jù)需要及時(shí)通過集控中心服務(wù)器平臺(tái)調(diào)用查看該區(qū)域的視頻監(jiān)控信息和激光測(cè)距傳感器 等采集的其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，及時(shí)了解具體情況，做出安全維護(hù)響應(yīng)，盡可能降低事故發(fā)生 的概率。
[0055]本發(fā)明需要檢測(cè)安全隱患的輸電線路通道與相鄰兩桿塔之間的輸電線相似為拋 物線。根據(jù)激光通道隱患檢測(cè)單元的安裝位置確定云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為〇°~180°，激光 通道隱患檢測(cè)單元根據(jù)設(shè)定周期在檢測(cè)角度范圍內(nèi)定期轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)線路通道隱患，當(dāng)檢測(cè)到 某個(gè)方向上存在障礙物時(shí)，智能信號(hào)處理單元中的通道隱患分析處理模塊根據(jù)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角 度和測(cè)定的距離值計(jì)算判斷該障礙物是否在所建模的檢測(cè)路徑上，進(jìn)而判斷該障礙物是否 會(huì)影響線路安全。本發(fā)明方法的具體步驟如下：
[0056] (1)激光測(cè)距傳感器可準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境中存在的障礙物，得到障礙物與其之間的距 離D和角度0，激光測(cè)距傳感器在工作過程中發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)物體的反射后又被傳感器 接收，同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間并計(jì)算光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就可以判斷出在所 設(shè)定的檢測(cè)方向上距激光測(cè)距傳感器多遠(yuǎn)距離處有被測(cè)物體，即障礙物。在工作過程中，激 光通道隱患檢測(cè)單元的云臺(tái)根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，定期轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)相鄰兩桿塔之間的輸電線 路附近的通道隱患動(dòng)態(tài)情況，云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)周期也可根據(jù)視頻目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整。
[0057] (2)激光通道隱患檢測(cè)單元的云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及檢測(cè)路徑，是由兩桿塔之間的電力 導(dǎo)線的外部形狀建模，根據(jù)實(shí)際情況可知，相鄰兩桿塔之間的電力導(dǎo)線可以近似為拋物線， 因此需要檢測(cè)安全隱患的路徑也為拋物線，如圖2所示:A，B，C三個(gè)相鄰桿塔，以激光通道隱 患檢測(cè)單元安裝在桿塔B上為例，安裝位置低于AB，BC兩條電力導(dǎo)線的最低點(diǎn)，可以檢測(cè)A，C 兩桿塔電力導(dǎo)線最低點(diǎn)分別到桿塔B之間電力導(dǎo)線附近的通道隱患動(dòng)態(tài)情況，即圖2中m+ms 的距離內(nèi)通道隱患動(dòng)態(tài)情況，同理其它桿塔檢測(cè)原理相同。
[0058]如圖2所示，以水平地面為X軸，沿桿塔B方向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，設(shè)電力導(dǎo)線實(shí)際路 徑的方程為：
[0059] ax2+bx+c = y (1)
[0060] 如圖2所示，對(duì)于桿塔B和桿塔C之間的線路，可根據(jù)已知測(cè)得的距離參數(shù)求得該條 電力導(dǎo)線路徑方程的系數(shù)為：
[0062]其中，hB為桿塔B的高度，h2為桿塔B和桿塔C之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn) 距地面的高度，Ibc為桿塔B和桿塔C之間的距離，he為桿塔C的高度，m2為桿塔B和桿塔C之間 電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離。
[0063]同理，也可以求得A，B之間的導(dǎo)線路徑方程的系數(shù)為：
[0065] 其中，hB為桿塔B的高度，lu為桿塔A和桿塔B之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn) 距地面的高度，Iab為桿塔A和桿塔B之間的距離，h A為桿塔A的高度，nu為桿塔A和桿塔B之間 電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離。
[0066] 因?yàn)榧す馔ǖ离[患檢測(cè)單元需要檢測(cè)線路附近、靠近線路的安全隱患，所以實(shí)際 的檢測(cè)路徑應(yīng)該在靠近實(shí)際電力導(dǎo)線的下方，則檢測(cè)路徑方程應(yīng)該為：
[0067] ax'2+bx'+c = y'+5 (3)
[0068] S為一個(gè)給定的檢測(cè)路徑距離實(shí)際導(dǎo)線的小的距離值，根據(jù)電力導(dǎo)線的實(shí)際狀態(tài) 情況給定，例如：5cm~15cm〇
[0069] (3)在工作過程中，激光通道隱患檢測(cè)單元的云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0°~180°，如 圖2所示，轉(zhuǎn)動(dòng)角度在0°~90°之間時(shí)，檢測(cè)BC之間電力導(dǎo)線最低點(diǎn)到桿塔B之間的動(dòng)態(tài)情 況，轉(zhuǎn)動(dòng)角度在90°~180°時(shí)，檢測(cè)AB之間電力導(dǎo)線最低點(diǎn)到桿塔B之間的動(dòng)態(tài)情況;激光通 道隱患檢測(cè)單元根據(jù)設(shè)定周期進(jìn)行定期轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)方向上存在障礙物時(shí)，根 據(jù)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和測(cè)定的距離值判斷該障礙物是否在所設(shè)定的檢測(cè)路徑上，從而判斷是否 是安全隱患。
[0070] 例如:假設(shè)激光通道隱患檢測(cè)單元監(jiān)測(cè)到角度為0的方向上，距離激光通道隱患檢 測(cè)單元距離為D處存在物體，則智能信號(hào)處理單元接收該檢測(cè)信息，其中的通道隱患分析處 理模塊根據(jù)以下方式分析判斷該物體是否會(huì)影響輸電線路安全：
[0071] 若0彡 0 彡90。，則：
[0072] dx = D cos(9)
[0073] dy = D sin(9)
[0074] 若90?！? 彡180。，則：
[0075] dx = D cos(180〇-9)
[0076] dy = D sin(180〇-9)
[0077] 可求得該物體所在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值為：
[0078] X =dX (4〉;其中h為激光通道隱患檢測(cè)單元安裝點(diǎn)距地的高度。
[yn = dy + h
[0079]將x〃，y〃根據(jù)0的范圍：若0彡0彡90°，障礙物位于桿塔B和桿塔C之間，將代入BC之 間路徑方程，即將公式（2-1)求得的參數(shù)值和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式（3);若90°〈0< 180°，障礙物位于桿塔A和桿塔B之間，代入AB之間路徑方程，即將公式（2-2)求得的參數(shù)值 和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式(3);判斷公式(3)ax ' 2+bx ' +c = y ' +5是否成立，若成立，貝1J表 示該障礙物將會(huì)影響線路安全，即該檢測(cè)點(diǎn)存在安全隱患。
[0080] 本發(fā)明中經(jīng)過防誤判處理后確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，如圖 3所示，防誤判處理具體包括：
[0081] 311、本發(fā)明中，激光通道隱患檢測(cè)單元在桿塔上周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，激光通道隱患檢測(cè) 單元的云臺(tái)轉(zhuǎn)速事先是由維護(hù)管理人員通過集控中心服務(wù)器平臺(tái)遠(yuǎn)程設(shè)置，初始化激光通 道隱患檢測(cè)單元即云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和檢測(cè)角度；
[0082] 312、在激光通道隱患檢測(cè)單元工作的過程中，采用視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，通過防誤 判裝置定期抽取視頻監(jiān)控模塊拍攝的同一檢測(cè)位置不同時(shí)刻的視頻幀，進(jìn)行外部目標(biāo)檢 測(cè)，判斷外部環(huán)境是否變化，并根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)激光通道隱患檢測(cè)單元調(diào)整檢測(cè)周 期，即通過云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)周期及檢測(cè)角度調(diào)控中心調(diào)控加快云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)周期并調(diào)節(jié)云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角 度;其中，檢測(cè)位置是重點(diǎn)監(jiān)控位置，用戶可以預(yù)先設(shè)定;外部目標(biāo)檢測(cè)是指在預(yù)先設(shè)定的 重點(diǎn)監(jiān)控位置檢測(cè)是否存在障礙物；
[0083] 313、通過激光測(cè)距傳感器檢測(cè)障礙物；
[0084] 314、根據(jù)激光通道隱患檢測(cè)單元的云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和障礙物距激光通道隱患檢測(cè) 單元的距離信息，通過通道隱患分析處理模塊利用隱患分析算法分析線路附近是否存在影 響線路安全的隱患，判斷障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，如果是，進(jìn)入步驟315， 如果否，返回步驟313;
[0085] 315、在檢測(cè)次數(shù)大于設(shè)定閾值N時(shí)，確定障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，通 道隱患分析處理模塊獲取障礙物位置并向集控中心服務(wù)器平臺(tái)發(fā)出預(yù)警信息，結(jié)束；否則 返回步驟313。
[0086] 實(shí)施例
[0087] 為說明本發(fā)明的實(shí)時(shí)性好，效率高的優(yōu)點(diǎn)，假設(shè)桿塔高度為500米，桿塔間的平均 距離為1000千米，激光的速度為3Xl〇V/s。云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)周期可以根據(jù)電線路對(duì)實(shí)時(shí)性的要求 具體設(shè)定。假定云臺(tái)初始轉(zhuǎn)速設(shè)定為60°/s，在外部環(huán)境沒有改變的情況下云臺(tái)轉(zhuǎn)速保持不 變，當(dāng)智能信號(hào)處理單元中的防誤判裝置檢測(cè)出某一位置外部環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，提高云臺(tái) 轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，并由激光通道隱患檢測(cè)單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可能存在的障礙物，并判斷該障礙物是 否為輸電線隱患，多次判斷之后，確定隱患確實(shí)存在，并通知集控中心服務(wù)器平臺(tái)。由于信 息處理和通信占用時(shí)間很短，所以集控中心服務(wù)器平臺(tái)收到預(yù)警信息的時(shí)間僅由激光測(cè)距 傳感器決定，表1為設(shè)定云臺(tái)轉(zhuǎn)速為60°/s時(shí)本發(fā)明預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性性能。
[0088] 表1.云臺(tái)初始轉(zhuǎn)速為60° /s時(shí)的預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性性能
[0090] 從表1中可以看出當(dāng)云臺(tái)處于最低轉(zhuǎn)速時(shí)，且設(shè)定三次障礙物檢驗(yàn)可確定隱患的 情況下，本發(fā)明最慢可以在9秒內(nèi)檢測(cè)出隱患并發(fā)出預(yù)警；當(dāng)云臺(tái)處于最快轉(zhuǎn)速，并且設(shè)定 一次障礙物檢測(cè)可確定隱患的情況下，最快可以在0.75秒檢測(cè)出隱患并向預(yù)警中心發(fā)出預(yù) 警。相比人力檢測(cè)而言大大提高了檢測(cè)實(shí)時(shí)性，預(yù)警系統(tǒng)可有效避免隱患的發(fā)生，大大提高 了輸電線路的安全性。
[0091] 本發(fā)明通過智能信號(hào)處理單元采用視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，定期抽取同一檢測(cè)位置不 同時(shí)刻的視頻幀，進(jìn)行外部目標(biāo)檢測(cè)，并根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)激光通道隱患檢測(cè)單元調(diào) 整云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)周期，激光通道隱患檢測(cè)單元根據(jù)設(shè)定周期在檢測(cè)角度范圍內(nèi)定期轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)線 路通道隱患并多次對(duì)存在的障礙物進(jìn)行隱患檢測(cè)，根據(jù)激光通道隱患檢測(cè)單元云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角 度和障礙物距檢測(cè)裝置的距離信息，利用隱患分析算法分析線路附近是否存在影響線路安 全的隱患，重復(fù)完成對(duì)有可能存在隱患的地方的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)次數(shù)達(dá)到某一閾值的時(shí)候，及 時(shí)通過通信模塊向集控中心服務(wù)器平臺(tái)發(fā)出預(yù)警。集控中心服務(wù)器平臺(tái)根據(jù)收到的預(yù)警信 息通過視頻監(jiān)控模塊可根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控輸電線路通道內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況，確定隱患，并采取 相應(yīng)的措施，防止對(duì)輸電線路造成破壞。
[0092] 本發(fā)明利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路通道環(huán)境障礙的檢測(cè)。利用激光通道 隱患檢測(cè)單元，定期對(duì)輸電線路通道內(nèi)線路附近的動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)異常 情況時(shí)及時(shí)向集控中心發(fā)出預(yù)警。本發(fā)明對(duì)通道隱患實(shí)行提前預(yù)警，可最大程度降低通道 隱患對(duì)輸電線路造成的危害，集控中心服務(wù)器平臺(tái)根據(jù)預(yù)警信息調(diào)用查看該區(qū)域的視頻監(jiān) 控信息和其它狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，可最大程度降低通道隱患對(duì)輸電線路造成的危害。該方法節(jié) 省了大量的人力物力資源，提高了檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和效率，在輸電線路日常維管和應(yīng)急搶修 任務(wù)處理中有著至關(guān)重要的作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在于:包括以下步驟： 步驟一、通過安裝在桿塔上的檢測(cè)裝置周期性檢測(cè)輸電線路通道中存在的障礙物，得 到障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度Θ; 步驟二、根據(jù)兩桿塔之間的電力導(dǎo)線的外部形狀建模，獲得檢測(cè)路徑方程； 步驟三、根據(jù)障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度Θ，判斷障礙物是否在檢測(cè)路徑上， 確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患并進(jìn)行預(yù)警。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于:步驟一中檢測(cè)裝置通過云臺(tái)安裝在桿塔上，且檢測(cè)裝置的安裝位置低于與該桿塔相連 的電力導(dǎo)線的最低點(diǎn);云臺(tái)在電力導(dǎo)線所在的豎直面內(nèi)周期轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于:步驟二中建模是指： 以水平地面為X軸，沿檢測(cè)裝置所在的桿塔方向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，設(shè)電力導(dǎo)線實(shí)際路 徑的方程為:ax2+bx+c = y (1); 則該電力導(dǎo)線所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程為ax'2+bX'+c = y'+S (2)； 其中δ為實(shí)際電力導(dǎo)線與檢測(cè)路徑之間設(shè)定的距離參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于：δ為5~15cm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于:步驟三具體包括： 301、設(shè)定三個(gè)相鄰的桿塔A、桿塔B和桿塔C，檢測(cè)裝置安裝在桿塔B上，則桿塔A和桿塔B 之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程中：其中，hB為桿塔B的高度，hi為桿塔A和桿塔B之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)距地 面的高度，Iab為桿塔A和桿塔B之間的距離，hA為桿塔A的高度，Hi1為桿塔A和桿塔B之間電力 導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離； 桿塔B和桿塔C之間的電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑方程中：其中，h2為桿塔B和桿塔C之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路徑最低點(diǎn)距地面的高度，Ibc為桿 塔B和桿塔C之間的距離，he為桿塔C的高度，m2為桿塔B和桿塔C之間電力導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的檢測(cè)路 徑最低點(diǎn)與桿塔B之間的距離； 302、 根據(jù)障礙物與檢測(cè)裝置之間的距離D和角度Θ，求得障礙物所在點(diǎn)的坐標(biāo)(x〃，y〃）； 303、 根據(jù)角度Θ判斷障礙物所處位置，在障礙物位于桿塔A和桿塔B之間時(shí)，將公式(3-1)求得的參數(shù)值和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式(2);在障礙物位于桿塔B和桿塔C之間時(shí)，將 公式(3-2)求得的參數(shù)值和(x〃，y〃）的坐標(biāo)值代入公式(2)，判斷公式(2)是否成立，若成立， 則該障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于:步驟303中其中h為檢測(cè)裝置安裝點(diǎn)距地的高度；且在0彡Θ彡90°時(shí)，：在90°〈Θ彡 180° 時(shí)，7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警方法，其特征在 于:步驟三中經(jīng)過防誤判處理后確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，防誤判處 理具體包括： 311、 檢測(cè)裝置在桿塔上周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，首先初始化檢測(cè)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)周期和檢測(cè)角度； 312、 采用視頻目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，定期抽取同一檢測(cè)位置的視頻幀，進(jìn)行外部目標(biāo)檢測(cè)，并 根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整檢測(cè)周期； 313、 檢測(cè)障礙物； 314、 判斷障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，如果是，進(jìn)入步驟315,如果否，返 回步驟313; 315、 在檢測(cè)次數(shù)大于設(shè)定閾值時(shí)，確定障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患，結(jié)束;否 則返回步驟313。8. 利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:包括前端設(shè)備和集 控中心服務(wù)器;其中前端設(shè)備包括激光通道隱患檢測(cè)單元，通道隱患分析處理模塊，以及通 信模塊，其中： 激光通道隱患檢測(cè)單元用于周期性檢測(cè)輸電線路通道內(nèi)存在的障礙物，得到障礙物與 激光通道隱患檢測(cè)單元之間的距離D和角度Θ ; 通道隱患分析處理模塊用于根據(jù)距離D和角度Θ判斷該障礙物是否在所建模的檢測(cè)路 徑上，確定障礙物是否對(duì)輸電線路通道造成安全隱患； 通信模塊用于將障礙物對(duì)輸電線路通道造成安全隱患的預(yù)警信息發(fā)送至集控中心服 務(wù)器;集控中心服務(wù)器用于接收預(yù)警信息并存儲(chǔ)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)，其特征在 于:前端設(shè)備還包括視頻監(jiān)控模塊和防誤判裝置，視頻監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控輸電線路通 道內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況;防誤判裝置用于定期抽取同一檢測(cè)位置的視頻幀進(jìn)行外部目標(biāo)檢測(cè)，并 根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果驅(qū)動(dòng)激光通道隱患檢測(cè)單元調(diào)整檢測(cè)周期，重復(fù)對(duì)障礙物所在監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn) 行檢測(cè)和通道隱患分析處理，直至檢測(cè)次數(shù)達(dá)到設(shè)定閾值。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用動(dòng)態(tài)激光柵欄技術(shù)對(duì)線路通道隱患預(yù)警系統(tǒng)，其特征在 于:激光通道隱患檢測(cè)單元包括周期性轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)以及安裝在云臺(tái)上的激光測(cè)距傳感器； 云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0°~180°，轉(zhuǎn)速為60°/s~240°/s。
【文檔編號(hào)】G08B21/00GK105931420SQ201610417664
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】李從林, 李平, 易鴻鋒, 趙勇毅, 吳召軍, 米軍平, 楚文斌
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司, 許繼變壓器有限公司