本發(fā)明涉及輸電線路在線監(jiān)測相關技術領域，特別是涉及一種分布式輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，主要應用于輸電線路外力破壞活動的監(jiān)控、診斷和預警。

背景技術：

由于輸電線路具有區(qū)域跨度較大、周邊地形條件復雜、受環(huán)境氣候影響較大等特點，極易遭到外力的破壞。目前常見電力設施外力破壞的原因主要有違章施工、違章建筑物、植被、飄浮物、山火及鳥害等形式。近年來，隨著工程建設的增多，輸電線路線下大型機械施工、塔吊撞線、樹木碰線、異物繞線等外力破壞引起的大面積停電、斷線等事故日漸頻發(fā)，導致線路外力破壞故障急劇上升，由于此類事故具有突發(fā)性、隱蔽性等特點，使電力部門難以及時發(fā)現(xiàn)，因此給電力部門的運維檢修工作帶來極大不便。

現(xiàn)階段，輸電線路防外力破壞監(jiān)測系統(tǒng)及預警方法主要通過激光對射、紅外探測或超聲探測等監(jiān)測方法探測現(xiàn)場狀況，當監(jiān)測到異常情況時，啟動視頻圖像監(jiān)控設備，記錄現(xiàn)場活動并啟動現(xiàn)場聲光報警裝置。由于輸電線路兩基塔之間的距離長達數(shù)百米，現(xiàn)有的監(jiān)測方法均存在探測區(qū)域有限、工作可靠性較差等問題，如激光對射方式只能探測從一定方向接近線路的機械，紅外探測、超聲探測的監(jiān)測范圍僅數(shù)十米，該類監(jiān)測方法均無法滿足廣域探測要求，而且容易受鳥類、往來普通車輛的影響而產生誤報等問題。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)的報警單元設置于桿塔，距離現(xiàn)場施工車輛較遠，其聲光警報效果基本起不到警示作用；為了增大警示效果，其功耗設計往往較大，而裝置電源通常采用太陽能發(fā)電的方式受天氣影響較大，往往因電量過度消耗，導致整個外破監(jiān)測系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

技術實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術中輸電線路防外力破壞監(jiān)測手段存在的探測范圍窄、誤報率高、警示作用弱、系統(tǒng)電源工作不可靠等問題，提出一種分布式輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，通過在輸電線路桿塔安裝時間同步雙攝像機的方式獲取線路及周邊環(huán)境三維信息，能夠計算施工機械與桿塔的距離，以及施工機械與線路的距離；同時，在輸電線路分布安裝聲光報警器，發(fā)現(xiàn)故障隱患后，實現(xiàn)就近報警，本發(fā)明可大幅度提高外力破壞預警的警示效果，有效防止外破事故的發(fā)生。

一種分布式輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控分機、聲光報警分機、數(shù)據(jù)中心站和監(jiān)控終端，視頻監(jiān)控主機與視頻監(jiān)控分機分別安裝于輸電線路桿塔橫擔兩端，聲光報警分機安裝于輸電導線上，

視頻監(jiān)控主機包括第一攝像頭、第一視頻處理模塊、第一電源模塊、GPRS通信模塊和第一無線傳輸模塊；第一視頻處理模塊包括用于提取監(jiān)控區(qū)域中運動目標位置信息的第一微處理器和用于記錄時間信息的第一時鐘芯片；第一攝像頭與第一視頻處理模塊電連接，第一視頻處理模塊分別與GPRS通信模塊和第一無線傳輸模塊電連接，第一電源模塊分別與第一攝像頭、第一視頻處理模塊、GPRS通信模塊和第一無線傳輸模塊電連接并為其提供電源；

視頻監(jiān)控分機包括第二攝像頭、第二視頻處理模塊、第二電源模塊和第二無線傳輸模塊；第二視頻處理模塊包括用于提取監(jiān)控區(qū)域中運動目標位置信息的第二微處理器和用于記錄時間信息的第二時鐘芯片；第二攝像頭與第二視頻處理模塊電連接，第二視頻處理模塊與第二無線傳輸模塊電連接，第二電源模塊分別與第二攝像頭、第二視頻處理模塊和第二無線傳輸模塊電連接并為其提供電源；

聲光報警分機包括聲光報警模塊、聲光報警控制器、第三電源模塊和第三無線傳輸模塊；聲光報警模塊與聲光報警控制器電連接，聲光報警控制器與第三無線傳輸模塊電連接，第三電源模塊分別與聲光報警模塊、聲光報警控制器和第三無線傳輸模塊電連接并為其提供電源；

視頻監(jiān)控主機與聲光報警分機通過第一無線傳輸模塊和第二無線傳輸模塊連接，視頻監(jiān)控分機與聲光報警分機通過第二無線傳輸模塊和第三無線傳輸模塊連接，視頻監(jiān)控主機與數(shù)據(jù)中心站通過GPRS通信模塊連接，數(shù)據(jù)中心站與監(jiān)控終端連接。

視頻監(jiān)控主機與視頻監(jiān)控分機根據(jù)第一時鐘芯片、第二時鐘芯片獲取時間信息并進行時間同步校準。

第一無線傳輸模塊、第二無線傳輸模塊和第三無線傳輸模塊均采用工作頻段為433兆赫茲的微功率無線傳輸模塊。

第一電源模塊包括第一太陽能供電電源，和/或第一地線耦合取能電源；第二電源模塊包括第二太陽能供電電源，和/或第二地線耦合取能電源。

第一太陽能供電電源包括第一太陽能電池板、第一充電模塊和第一可充電蓄電池，第一太陽能電池板與第一充電模塊電連接，第一充電模塊與第一可充電蓄電池電連接，第一充電模塊為第一可充電蓄電池充電；第二太陽能供電電源包括第二太陽能電池板、第二充電模塊和第二可充電蓄電池，第二太陽能電池板與第二充電模塊電連接，第二充電模塊與第二可充電蓄電池電連接，第二充電模塊為第二可充電蓄電池充電。

第三電源模塊包括電流互感取能電源模塊和可充電鋰電池，電流互感取能電源模塊為可充電鋰電池充電。

在輸電導線上每間隔100米至200米安裝一臺聲光報警分機。

使用該分布式輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)進行輸電線路防外力破壞的監(jiān)測方法，包括：

視頻監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控分機同時獲取同一時間的輸電通道畫面，視頻監(jiān)控分機將帶有時間信息的畫面通過第二無線傳輸模塊發(fā)送給視頻監(jiān)控主機，視頻監(jiān)控主機利用坐標系變化以及輸電線路既有位置信息擬合方程，建立新的坐標系，從而得到運動目標到桿塔的最小距離和運動目標到輸電導線的最小距離；

視頻監(jiān)控主機預先設定判定運動目標對桿塔是否造成威脅的最小距離閾值，當運動目標到桿塔的最小距離小于設定最小距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達啟動聲光報警指令，聲光報警分機進行聲光報警；

視頻監(jiān)控主機預先設定判定運動目標對輸電導線造成威脅程度等級的最低距離閾值和最高距離閾值；

當運動目標到輸電導線的最小距離不小于最高距離閾值時，視頻監(jiān)控主機將預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端；

當運動目標到輸電導線的最小距離大于或等于最低距離閾值且小于最高距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達光報警指令，聲光報警分機進行光報警，視頻監(jiān)控主機將現(xiàn)有預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端；

當運動目標到輸電導線的最小距離小于最低距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達聲光報警指令，聲光報警分機進行聲光報警，視頻監(jiān)控主機將現(xiàn)有預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端；

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖

圖2是輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝示意圖

圖3是視頻監(jiān)控主機結構框圖

圖4是視頻監(jiān)控分機結構框圖

圖5是聲光報警分機結構框圖

圖6是輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1.視頻監(jiān)控主機；2.視頻監(jiān)控分機；3.聲光報警分機；4.輸電導線；5.桿塔；6.運動目標。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。視頻監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控分機獲取輸電線路現(xiàn)場視頻信息并對視頻信息進行預處理，視頻監(jiān)控分機將預處理后視頻信息發(fā)送給視頻監(jiān)控主機，由視頻監(jiān)控主機完成外力破壞隱患的分析和診斷，將診斷結果上報至數(shù)據(jù)中心站，同時將預警指令下傳至視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機再對聲光報警分機下達報警指令，聲光報警分機根據(jù)接收的報警指令進行聲光報警，數(shù)據(jù)中心站將診斷結果發(fā)送給監(jiān)控終端。由于事故隱患的分析和診斷已在視頻監(jiān)控主機完成，因此視頻監(jiān)控主機發(fā)送給數(shù)據(jù)中心站的數(shù)據(jù)僅為診斷結果，數(shù)據(jù)傳輸量較小，因此大大減少了系統(tǒng)功耗，同時也節(jié)約了數(shù)據(jù)通信費用。

輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝示意圖如圖2所示。視頻監(jiān)控主機1和視頻監(jiān)控分機2分別安裝在桿塔5上，聲光報警分機3至少有兩臺，分布安裝在輸電導線4上，每兩臺聲光報警分機3之間的安裝距離為100米，當安裝距離越近則需要安裝的聲光報警分機3數(shù)量就越多，起到聲光報警的作用就越強，但增加了成本，根據(jù)現(xiàn)場運行經(jīng)驗，安裝距離在100米至200米為宜。當運動目標6闖入監(jiān)測區(qū)域內時，視頻監(jiān)控主機1計算出運動目標6距離桿塔5和輸電導線4之間的最小距離，當超過預警設定閾值時，距離運動目標6最近的兩臺聲光報警分機3進行報警。

視頻監(jiān)控主機結構框圖如圖3所示。由于運動目標闖入監(jiān)測區(qū)域時一般會停留一段時間，第一攝像頭不必頻繁拍攝現(xiàn)場照片，否則將消耗過多的電量，本實施例設定第一攝像頭拍攝現(xiàn)場照片時間間隔為5分鐘，第一視頻處理模塊對第一攝像頭拍攝照片進行預處理。視頻監(jiān)控分機結構框圖如圖4所示。第二攝像頭工作模式與第一攝像頭工作模式相同，第一攝像頭和第二攝像頭拍攝現(xiàn)場照片的時間信息由時鐘芯片提供，時鐘芯片間可完成時間同步校準，第二視頻處理模塊中的第二微處理器對第二攝像頭拍攝照片進行預處理，并通過第二無線傳輸模塊將處理后照片信息發(fā)送給第一無線傳輸模塊，第一無線傳輸模塊再將接收到的照片信息發(fā)送至第一視頻處理模塊，第一視頻處理模塊中的第一微處理器對照片信息進行解析、并根據(jù)解析數(shù)據(jù)對現(xiàn)場運動目標對輸電桿塔和輸電導線的是否造成威脅進行診斷，將診斷結果經(jīng)第一無線傳輸模塊傳遞給視頻監(jiān)控分機，同時將診斷結果經(jīng)GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站。第一電源模塊為視頻監(jiān)控主機各模塊供電，第二電源模塊為視頻監(jiān)控分機各模塊供電。由于視頻監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控分機均安裝于輸電桿塔，因此第一電源模塊和第二電源模塊均可以采用傳統(tǒng)的太陽能充電板和蓄電池互構成的電源模塊，太陽能充電板包括太陽能電池板和充電模塊，太陽能電池板獲取電能，充電模塊為蓄電池充電。由于太陽能充電板受連續(xù)陰雨天氣下無法工作的局限性，當視頻監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控分機附近鋪設有防雷用的地線時，地線中會存在微弱的電流，一般為數(shù)安培，此時也可以采用地線取能的方式為視頻監(jiān)控主機和視頻監(jiān)控分機供電，即利用地線中微弱的電流通過電磁感應的方式獲取交流電，再經(jīng)整流、直流轉直流變換得到設備所需電壓。

聲光報警分機結構框圖如圖5所示。聲光報警模塊包括聲報警模塊和光報警模塊，由聲光報警控制器控制聲光報警模塊選擇聲報警模塊和光報警模塊工作模式，聲光報警控制器通過第三無線傳輸模塊接收視頻監(jiān)控分機下達的工作指令。聲光報警分機分布安裝在輸電導線上，第三電源模塊包括電流互感取能電源模塊和鋰電池，當輸電導線有負荷電流時由電流互感取能電源模塊為聲光報警分機供電，當輸電導線因外力破壞造成故障停電時由鋰電池供電。

輸電線路防外力破壞在線監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖如圖6所示，包括以下步驟：

步驟610，視頻監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控分機同時獲取同一時間的通道畫面，視頻監(jiān)控分機將帶有時間信息的畫面通過第二無線傳輸模塊發(fā)送給視頻監(jiān)控主機，視頻監(jiān)控主機利用坐標系變化以及輸電線路既有位置信息擬合方程，建立新的坐標系，從而得到運動目標到桿塔的最小距離和運動目標到輸電導線的最小距離；

步驟620，視頻監(jiān)控主機預先設定判定運動目標對桿塔是否造成威脅的最小距離閾值，當運動目標到桿塔的最小距離小于設定最小距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達啟動聲光報警指令，聲光報警分機進行聲光報警；

步驟621，視頻監(jiān)控主機預先設定判定運動目標對輸電導線造成威脅程度等級的最低距離閾值和最高距離閾值；

步驟631，當運動目標到輸電導線的最小距離不小于最高距離閾值時，視頻監(jiān)控主機將預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端；

步驟632，當運動目標到輸電導線的最小距離大于或等于最低距離閾值且小于最高距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達光報警指令，聲光報警分機進行光報警，視頻監(jiān)控主機將現(xiàn)有預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端；

步驟633，當運動目標到輸電導線的最小距離小于最低距離閾值時，則視頻監(jiān)控主機通過第一無線傳輸模塊將觸發(fā)報警指令發(fā)送給視頻監(jiān)控分機，視頻監(jiān)控分機通過第二無線傳輸模塊對距離運動目標最近的兩個聲光報警分機下達聲光報警指令，聲光報警分機進行聲光報警，視頻監(jiān)控主機將現(xiàn)有預警信息通過GPRS通信模塊上傳至數(shù)據(jù)中心站，數(shù)據(jù)中心站將接收到的預警信息以短信的形式發(fā)給現(xiàn)場及電力部門相關負責人，同時將預警信息推送至監(jiān)控終端。

以上所述實施例描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。