一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，包括：激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控箱和供電電源模塊，還包括氣象傳感器；供電電源模塊分別與激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統(tǒng)與計算機/工控機相連接。具有節(jié)能環(huán)保和穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。
【專利說明】一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種山火監(jiān)測技術(shù)，特別涉及一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國高壓架空輸電線路網(wǎng)絡(luò)大部分位于崇山峻嶺區(qū)域，該區(qū)域具有獨特的地形地貌、氣候條件極易引發(fā)山火，輕則引起輸電線路跳閘，重則造成燒毀鐵塔，引起長時間不可恢復(fù)的重大電力事故。近年來，因輸電線路走廊上引發(fā)山火對輸電線路的穩(wěn)定可靠運行造成嚴重的影響。目前，國內(nèi)外對輸電線路走廊上的山火監(jiān)測已有了較多的研宄，主要有分布式終端監(jiān)測法、圖像識別法、衛(wèi)星遙感地面熱點法及激光雷達監(jiān)測法等幾種方案。其中分布式終端監(jiān)測法因監(jiān)測范圍太小，難以實現(xiàn)對輸電線路較遠距離山火的早期預(yù)警；圖像識別法要求視頻監(jiān)測設(shè)備具有非常高的采樣頻率和拍攝質(zhì)量才能為后續(xù)的山火特征識別提供必要的信息來源，且受電源和通訊的制約存在一定的局限性；衛(wèi)星遙感地面熱點法不僅受衛(wèi)星過境時間的限制，難以實現(xiàn)全天候監(jiān)測，而且監(jiān)測結(jié)果較大的受到云層影響；激光雷達法則是利用激光雷達系統(tǒng)對引發(fā)的山火進行監(jiān)測，該方法是一種監(jiān)測范圍寬、全天候并且可靠的山火監(jiān)測，但是該方法功耗較大。
[0003]目前，已有研宄結(jié)構(gòu)對采用激光雷達系統(tǒng)監(jiān)測輸電線路走廊上引發(fā)的山火進行了初步研宄，其中，還未對整套監(jiān)測系統(tǒng)在應(yīng)用中的節(jié)能方面進行研宄。本專利從節(jié)能的角度出發(fā)，設(shè)計了一套節(jié)能模塊，該模塊由雨量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器及數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成。該模塊利用雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器對周圍環(huán)境的雨量、溫度及濕度進行感知，將獲得的雨量、溫度及濕度三種微氣象信息通過數(shù)據(jù)采集器采集后，傳輸至計算機，計算機依據(jù)采集到的雨量、溫度及濕度三種微氣象信息控制激光雷達及計算機的工作狀態(tài)，使得整套架空輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)在不易發(fā)生山火的情況下將激光雷達關(guān)閉，同時使計算機處于睡眠狀態(tài)，從而達到節(jié)能效果。整套輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)本身功耗較大，如果能夠根據(jù)實地的天氣情況對其工作狀態(tài)進行控制，這對系統(tǒng)的節(jié)能具有非常重要的意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)存在以下的缺點與不足:
[0005]1、分布式終端監(jiān)測法監(jiān)測范圍小，難以對較遠距離的輸電線路山火進行監(jiān)測和預(yù)目。
[0006]2、圖像識別法要求視頻監(jiān)測設(shè)備具有非常高的采樣頻率和拍攝質(zhì)量才能為后續(xù)的山火特征識別提供信息來源，易受電源和通訊的制約。
[0007]3、衛(wèi)星遙感地面熱點法受衛(wèi)星過境時間的限制，難以實現(xiàn)全天候監(jiān)測，易受云層影響。
[0008]4、激光雷達法具有監(jiān)測范圍寬、全天候監(jiān)測山火的優(yōu)點，但該方法存在功耗較大的缺點。
[0009]如果能對其功耗進行控制，對輸電線路山火的監(jiān)測將具有很大的意義。實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，該山火監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，綠色節(jié)能。
[0011]本實用新型的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種應(yīng)用于所述輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)的山火監(jiān)測方法，該山火監(jiān)測方法的應(yīng)用前景廣闊，具有很大的市場推廣價值。
[0012]本實用新型的首要目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，包括:激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機丨工控箱、供電電源模塊和氣象傳感器；所述供電電源模塊分別與激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統(tǒng)與計算機/工控機相連接。
[0013]進一步的，所述激光雷達系統(tǒng)包括:激光發(fā)射器、準直鏡、旋轉(zhuǎn)電機、激光套筒、光學探測器、牛頓望遠鏡、反光鏡和光學計數(shù)器。
[0014]進一步的，所述數(shù)據(jù)采集器用于采集反射光信號。
[0015]進一步的，所述計算機/工控箱用于處理反射光信號和判斷是否有山火發(fā)生。
[0016]進一步的，所述供電電源模塊用于給激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控箱及氣象傳感器供電。
[0017]進一步的，所述氣象傳感器包括:雨量傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器。
[0018]本實用新型的另一目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種監(jiān)測所述的輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)的山火監(jiān)測方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1:程序開始，通過計算機的初始化，開啟激光雷達，執(zhí)行步驟2 ；
[0020]步驟2:輸入實時的雨量、溫度及濕度控制信號，執(zhí)行步驟3 ；
[0021]步驟3:通過計算機程序判斷是否有雨量信號，如有雨量信號則執(zhí)行步驟4，否則保持激光雷達開啟狀態(tài)并執(zhí)彳'X步驟5 ；
[0022]步驟4:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第一定時器定時一段時間后喚醒計算機，并返回執(zhí)行步驟2 ；
[0023]步驟5:通過計算機程序判斷實時輸入的濕度信號，如果濕度信號較強，則執(zhí)行步驟6，否則保持激光雷達開啟并執(zhí)行步驟7 ；
[0024]步驟6:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第二定時器定時一段時間后喚醒計算機，并返回執(zhí)行步驟2 ；
[0025]步驟7:通過計算機程序判斷溫度信號，如果溫度信號較低，則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ；
[0026]步驟8:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第三定時器定時一段時間后喚醒計算機，返回執(zhí)行步驟2 ；
[0027]步驟9:開啟激光雷達，控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第四定時器定時一段時間后喚醒計算機，返回執(zhí)行步驟2。
[0028]進一步的，在步驟4中，所述第一定時器的定時時間根據(jù)用戶實際需要設(shè)定；在步驟6中，所述的第二定時器的定時時間根據(jù)用戶實際需要設(shè)定；在步驟8中，所述第三定時器的定時時間根據(jù)用戶實際需要設(shè)定；在步驟9中，所述第四定時器的定時時間根據(jù)用戶實際需要設(shè)定。
[0029]本實用新型的工作原理:本實用新型從節(jié)能的角度出發(fā)，利用雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器得到輸電線路現(xiàn)場實時的雨量、溫度及濕度信號控制激光雷達及計算機的工作狀態(tài)，當實地輸電線路走廊上不易發(fā)生山火時，使激光雷達處于關(guān)閉狀態(tài)，同時使計算機處于睡眠狀態(tài)，反之，則喚醒計算機、開啟激光雷達；本實用新型的山火監(jiān)測系統(tǒng)由電源模塊為雷達系統(tǒng)的工作提供電源，由激光發(fā)射器發(fā)射激光，激光通過準直鏡校準使發(fā)射出的激光以直線射出，射出后的激光經(jīng)過激光套筒中的反射鏡反射入大氣中，與大氣中的煙霧相互作用后反射，反射的激光信號被激光套筒中的光學探測器接收，并經(jīng)過光學計數(shù)器計數(shù)后通過數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)字信號傳入計算機/工控機，經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后，得到輸電線路走廊上是否引發(fā)山火。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點與效果:
[0031]1、節(jié)能環(huán)保；通過雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器所感應(yīng)到的實地雨量、溫度及濕度信號控制激光雷達的工作狀態(tài)，使得輸電線路走廊在不易發(fā)生山火的情況下，使激光雷達處于關(guān)閉狀態(tài)，反之激光雷達處于開啟狀態(tài)，這樣，既能有效的監(jiān)測輸電線路走廊引發(fā)的山火，同時也達到了整套輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)的節(jié)能效果。
[0032]2、通過雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器所感應(yīng)到的實地雨量、溫度及濕度信號有效的控制計算機處于運行狀態(tài)或者睡眠狀態(tài)，達到輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)的節(jié)能效果。
[0033]3、具有很大的市場推廣價值。本實用新型既能監(jiān)測輸電線路走廊上引發(fā)的山火，使輸電線路更加穩(wěn)定、可靠的運行；同時又能使輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)達到了節(jié)能的效果，本實用新型的應(yīng)用前景廣闊，具有很大的市場推廣價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本實用新型的激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)框圖。
[0035]圖2是本實用新型的激光雷達系統(tǒng)工作狀態(tài)控制流程圖。
[0036]圖3是本實用新型監(jiān)測裝置的安裝示意圖。

【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0038]實施例
[0039]如圖1所示，為本實用新型的山火監(jiān)測系統(tǒng)的組成框圖，該山火監(jiān)測系統(tǒng)在工作過程中，由旋轉(zhuǎn)電機帶動激光套筒轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)激光系統(tǒng)全方位的掃描，并采用雨量、溫度及濕度三種傳感器所感應(yīng)到的雨量、溫度及濕度三種信號去控制整套輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，該山火監(jiān)測系統(tǒng)主要包括:電源模塊、計算機/工控機、數(shù)據(jù)采集器、雨量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、激光發(fā)射器1、準直鏡2、旋轉(zhuǎn)電機3、反光鏡4、牛頓望遠鏡5、激光套筒6、光學探測器7及光子計數(shù)器等組成。激光信號8由激光發(fā)射器1發(fā)射經(jīng)過準直鏡2后，通過反射鏡4反射到煙霧中，激光信號8與煙霧作用后，反射光信號9反射通過光學探測器7接收處理后。通過光子計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集器后由計算機進行處理，判斷輸電線路周圍是否有山火發(fā)生。該激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)安裝于輸電線路桿塔10上。
[0040]本輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)還包括節(jié)能模塊，該模塊由電源模塊為其供電，本節(jié)能模塊由雨量、溫度及濕度傳感器和數(shù)據(jù)采集器構(gòu)成，主要利用雨量、溫度及濕度三種傳感器感知的雨量、溫度及濕度三種信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集器后傳入計算機丨工控機，經(jīng)計算機處理后控制激光雷達系統(tǒng)及計算機的工作狀態(tài)，由此在輸電線路走廊不易產(chǎn)生山火時，將激光雷達關(guān)閉、計算機處于睡眠狀態(tài)，反之，開啟激光雷達、喚醒計算機，使激光雷達和計算機處于工作狀態(tài)，這樣既能夠監(jiān)測輸電線路走廊上引發(fā)的山火，同時達到節(jié)能效果。
[0041]如圖3所示，為本實用新型的輸電線路激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)的安裝示意圖，輸電線路激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)的具體安裝過程如下:
[0042](1)由塔底的電源模塊為計算機/工控機、激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器供給電能；
[0043](2)將激光雷達系統(tǒng)安裝于輸電線路桿塔上，并將監(jiān)測到的山火信號通過電纜引入安裝于塔底的數(shù)據(jù)采集器，并將數(shù)據(jù)采集器采集到的信號傳輸至計算機/工控機，經(jīng)計算機/工控機計算確定是否是輸電線路上發(fā)生了山火；
[0044](3)雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器可安裝于沿著輸電線路走廊的附近；
[0045](4)雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器感應(yīng)到的雨量、溫度及濕度信號通過數(shù)據(jù)采集器采集后傳輸至計算機/工控機，通過計算機/工控機計算判斷該區(qū)域是否容易發(fā)生山火，依次決定激光雷達及計算機的工作狀態(tài)。
[0046]如圖2所示，為本實用新型的應(yīng)用于山火監(jiān)測系統(tǒng)的山火監(jiān)測方法，主要包括以下步驟:
[0047]步驟1:程序開始，通過計算機的初始化，開啟激光雷達，執(zhí)行步驟2 ；
[0048]步驟2:輸入實時的雨量、溫度及濕度控制信號，執(zhí)行步驟3 ；
[0049]步驟3:通過計算機程序判斷是否有雨量信號，如有雨量信號則執(zhí)行步驟4，否則保持激光雷達開啟狀態(tài)并執(zhí)彳'X步驟5 ；
[0050]步驟4:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第一定時器定時一段時間后喚醒計算機，并返回執(zhí)行步驟2 ；
[0051]步驟5:通過計算機程序判斷實時輸入的濕度信號，如果濕度信號較強，則執(zhí)行步驟6，否則保持激光雷達開啟并執(zhí)行步驟7 ；
[0052]步驟6:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第二定時器定時一段時間后喚醒計算機，并返回執(zhí)行步驟2 ；
[0053]步驟7:通過計算機程序判斷溫度信號，如果溫度信號較低，則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ；
[0054]步驟8:關(guān)閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第三定時器定時一段時間后喚醒計算機，返回執(zhí)行步驟2 ；
[0055]步驟9:開啟激光雷達，控制計算機處于睡眠狀態(tài)，并通過第四定時器定時一段時間后喚醒計算機，返回執(zhí)行步驟2 ；
[0056]通過以上九個程序步驟，使輸電線路山火監(jiān)測系統(tǒng)的工作一直處于循環(huán)狀態(tài)，達到及時感應(yīng)雨量、溫度及濕度三種控制信號，以控制激光雷達及計算機的工作狀態(tài)，以達到節(jié)能效果。
[0057]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，包括:激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控箱和供電電源模塊，其特征在于，還包括氣象傳感器；供電電源模塊分別與激光雷達系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連接，數(shù)據(jù)采集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統(tǒng)與計算機/工控機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達系統(tǒng)包括:激光發(fā)射器、準直鏡、旋轉(zhuǎn)電機、激光套筒、光學探測器、牛頓望遠鏡、反光鏡和光學計數(shù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路的山火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象傳感器包括:雨量傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器。
【文檔編號】G01S17/88GK204204139SQ201420422386
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】戴棟, 張敏, 謝從珍 申請人:華南理工大學