本發(fā)明涉及船舶報(bào)警領(lǐng)域，特別涉及一種用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著近年我國(guó)超高壓/特高壓電網(wǎng)的發(fā)展，跨江/跨海大跨越段高壓輸電線路越來(lái)越多，部分船體較高的大型輪船從高壓輸電線路下方通過(guò)時(shí)，由于電氣安全距離不足，存在危及船上人員生命安全和高壓導(dǎo)線被船體撞斷線的事故隱患。近年我國(guó)及國(guó)外已發(fā)生多起船舶撞斷高壓導(dǎo)線事故，造成了人員傷亡及高壓線路被損壞的嚴(yán)重?fù)p失。因此急需一種用于大跨越高壓輸電線路的船舶警告及違章取證的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于解決上述問(wèn)題，提供一種用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備，其特征在于，包括航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊和中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊均勻分布安裝在大跨越高壓輸電線路弧垂位置附近的導(dǎo)線上，所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝在附近桿塔上；

所述航海警示燈、交通信息燈用于向從高壓導(dǎo)線下方通過(guò)的大型輪船發(fā)出告警信息；

所述圖像識(shí)別模塊用于識(shí)別出從高壓導(dǎo)線下方通過(guò)的大型輪船的高度；

所述視頻圖像取證模塊用于對(duì)超過(guò)預(yù)設(shè)高度的船舶提前發(fā)出禁止通過(guò)的告警信息并啟動(dòng)攝像取證，對(duì)該船舶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)狀況監(jiān)控；

所述供電模塊采用“感應(yīng)取電+雙級(jí)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)+鋰電池充電”的供電技術(shù)。

進(jìn)一步，所述雙極穩(wěn)壓電路前級(jí)采用緩沖控制功能的Boost電路預(yù)穩(wěn)壓，后級(jí)采用Buck電路獲得與鋰電池相匹配的充電電壓。

進(jìn)一步，所述供電模塊還包括智能充電管理功能模塊，設(shè)有MPPT控制技術(shù)、高低壓保護(hù)、自動(dòng)恢復(fù)、溫度補(bǔ)償，具有強(qiáng)充、均衡充、浮充三階段自動(dòng)控制充電模式。

進(jìn)一步，所述航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊的外殼均采用304不銹鋼材質(zhì)和IP67防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別模塊識(shí)別輪船高度的算法包括以下步驟：

根據(jù)江河/大海、高壓線路的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特點(diǎn)和大型船舶航行特點(diǎn)，利用背景差分和幀間差分相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)切割分析算法提取船舶輪廓；

利用模糊ART神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別算法、不同高度船舶幾何特征算法對(duì)船舶高度進(jìn)行計(jì)算識(shí)別。

進(jìn)一步，還包括無(wú)線WIFI模塊和4G無(wú)線模塊，所述視頻圖像取證模塊通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

1、本發(fā)明提供的用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備，綜合采用目前最新的電子信息技術(shù)、視頻處理技術(shù)、智能傳感技術(shù)等，能夠?qū)母邏簩?dǎo)線下方的大型輪船提前發(fā)出告警信息、對(duì)超高大型船舶提前發(fā)出禁止通過(guò)的告警信息并啟動(dòng)攝像取證功能，對(duì)該船舶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)狀況監(jiān)控，不僅可以有效預(yù)防人員傷亡事故發(fā)生，而且一旦發(fā)生事故，通過(guò)后臺(tái)立刻可以調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)調(diào)查工作。

2、本發(fā)明提供的用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備，它采用了雙極穩(wěn)壓電路：前級(jí)采用緩沖控制功能的Boost電路預(yù)穩(wěn)壓，保證取電模塊能輸出較高的電壓以獲取最大程度的輸出功率，并有效防治磁芯飽和；后級(jí)采用Buck電路獲得與鋰電池相匹配的充電電壓。

3、本發(fā)明提供的用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備，采用了電源濾波、光電隔離、數(shù)字濾波、軟硬件看門狗以及精細(xì)的PCB設(shè)計(jì)、良好的接地和屏蔽工藝、高品質(zhì)元器件的選用等多項(xiàng)技術(shù)措施，保證這些部件具有優(yōu)異的電磁兼容性能，確保在高壓環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性；在外觀結(jié)構(gòu)上采用304不銹鋼材質(zhì)和IP67防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，確保部件長(zhǎng)期運(yùn)行具有優(yōu)異的防銹耐腐蝕、防水等環(huán)境適應(yīng)性能。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例船舶告警及違章取證的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

參照?qǐng)D1所示，用于大跨越高壓輸電線路的船舶告警及違章取證的設(shè)備，其特征在于，包括航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊和中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊均勻分布安裝在大跨越高壓輸電線路弧垂位置附近的導(dǎo)線上，所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝在附近桿塔上；

所述航海警示燈、交通信息燈用于向從高壓導(dǎo)線下方通過(guò)的大型輪船發(fā)出告警信息；

所述圖像識(shí)別模塊用于識(shí)別出從高壓導(dǎo)線下方通過(guò)的大型輪船的高度；

所述視頻圖像取證模塊用于對(duì)超過(guò)預(yù)設(shè)高度的船舶提前發(fā)出禁止通過(guò)的告警信息并啟動(dòng)攝像取證，對(duì)該船舶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)狀況監(jiān)控；

所述供電模塊采用“感應(yīng)取電+雙級(jí)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)+鋰電池充電”的供電技術(shù)。

進(jìn)一步，所述雙極穩(wěn)壓電路前級(jí)采用緩沖控制功能的Boost電路預(yù)穩(wěn)壓，后級(jí)采用Buck電路獲得與鋰電池相匹配的充電電壓。

進(jìn)一步，所述供電模塊還包括智能充電管理功能模塊，設(shè)有MPPT控制技術(shù)、高低壓保護(hù)、自動(dòng)恢復(fù)、溫度補(bǔ)償，具有強(qiáng)充、均衡充、浮充三階段自動(dòng)控制充電模式。

進(jìn)一步，所述航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊的外殼均采用304不銹鋼材質(zhì)和IP67防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)。

在本實(shí)施例中，所述航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊均勻分布安裝在大跨越高壓輸電線路弧垂位置附近的導(dǎo)線上，所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝在附近桿塔上。為提高這些部件的運(yùn)行可靠性，它們分別獨(dú)立采用“感應(yīng)取電+鋰電池”的供電方式。關(guān)于高壓感應(yīng)取電技術(shù)文章已比較多，但目前普遍感應(yīng)取電技術(shù)設(shè)計(jì)不合理造成電源電壓不穩(wěn)定、無(wú)法保證設(shè)備長(zhǎng)期持久穩(wěn)定運(yùn)行，只進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)而沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等現(xiàn)象。本實(shí)施例采用感應(yīng)取電+雙級(jí)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)+鋰電池充電（DC12V）的獨(dú)特供電技術(shù)：

根據(jù)跨江/跨海高壓線路電壓等級(jí)及運(yùn)行負(fù)荷特點(diǎn)，建立感應(yīng)線圈輸出功率與輸出電壓、負(fù)載功耗、磁芯參數(shù)與線圈匝數(shù)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出合理的感應(yīng)取電線圈，保證輸出電壓與電流能夠與鋰電池容量相匹配；

為了保證鋰電池的充電效果，本發(fā)明設(shè)計(jì)了雙極穩(wěn)壓電路：前級(jí)采用緩沖控制功能的Boost電路預(yù)穩(wěn)壓，保證取電模塊能輸出較高的電壓以獲取最大程度的輸出功率，并有效防治磁芯飽和；后級(jí)采用Buck電路獲得與鋰電池相匹配的充電電壓。

為了保證鋰電池的長(zhǎng)期應(yīng)用，本發(fā)明還智能充電管理功能模塊，設(shè)計(jì)有先進(jìn)的MPPT(最大功率跟蹤)控制技術(shù)、高低壓保護(hù)、自動(dòng)恢復(fù)、溫度補(bǔ)償、具有強(qiáng)充、均衡充、浮充三階段自動(dòng)控制充電模式等功能。

另外，本實(shí)施例中的航海警示燈、交通信息燈、圖像識(shí)別模塊、視頻圖像取證模塊、供電模塊全部安裝運(yùn)行在高壓導(dǎo)線上，常受到強(qiáng)電磁輻射、雷電沖擊、高頻噪聲和諧波干擾等多方影響，輕則造成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差增大或數(shù)據(jù)丟失，重則導(dǎo)致系統(tǒng)“死機(jī)”。為增強(qiáng)這些部件模塊的抗擾能力，本實(shí)施例還采用了電源濾波、光電隔離、數(shù)字濾波、軟硬件看門狗以及精細(xì)的PCB設(shè)計(jì)、良好的接地和屏蔽工藝、高品質(zhì)元器件的選用等多項(xiàng)技術(shù)措施，保證這些部件具有優(yōu)異的電磁兼容性能，確保在高壓環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。本實(shí)施例中在外觀結(jié)構(gòu)上采用304不銹鋼材質(zhì)和IP67防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，確保部件長(zhǎng)期運(yùn)行具有優(yōu)異的防銹耐腐蝕、防水等環(huán)境適應(yīng)性能。

進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別模塊識(shí)別輪船高度的算法包括以下步驟：

根據(jù)江河/大海、高壓線路的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特點(diǎn)和大型船舶航行特點(diǎn)，利用背景差分和幀間差分相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)切割分析算法提取船舶輪廓；

利用模糊ART神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別算法、不同高度船舶幾何特征算法對(duì)船舶高度進(jìn)行計(jì)算識(shí)別。

在本實(shí)施例中，在傳統(tǒng)圖像識(shí)別算法基礎(chǔ)上，根據(jù)江河/大海、高壓線路等獨(dú)特的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特點(diǎn)和大型船舶航行特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了背景差分和幀間差分相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)切割分析算法、模糊ART神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別算法、不同高度船舶幾何特征算法、深度學(xué)習(xí)、中值濾波和形態(tài)學(xué)濾波的抗干擾算法等并應(yīng)用到圖像識(shí)別模塊中，能夠成功地對(duì)超過(guò)一定高度的船舶進(jìn)行識(shí)別。

進(jìn)一步，還包括無(wú)線WIFI模塊和4G無(wú)線模塊，所述視頻圖像取證模塊通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)。

在本實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)拍攝的圖像視頻信息通過(guò)國(guó)際最新的H.265視頻解壓縮技術(shù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)4G無(wú)線網(wǎng)路發(fā)送到后臺(tái)；采用4G和WIFI相結(jié)合的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)前端告警設(shè)備與與后臺(tái)應(yīng)用端、高壓線路維護(hù)人員之間的數(shù)據(jù)傳輸。

本實(shí)施例設(shè)備運(yùn)行時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)正常情況下，所述交通信息燈一直亮綠燈；所述航海警示燈（內(nèi)置有感光傳感器）在晚上或光照強(qiáng)度低于一定Lux時(shí)，航海警示燈一直為亮；在白天或光照強(qiáng)度高于一定Lux時(shí)，航海警示燈一直為滅；導(dǎo)線上安裝的攝像機(jī)每隔6小時(shí)（具體時(shí)間可根據(jù)需求設(shè)置）定時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一次抓拍，并通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)。

在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)超高船舶時(shí)，交通信息燈在距離1000米時(shí)，由紅燈變?yōu)榫G燈；航海警示燈（內(nèi)置有感光傳感器）在晚上或光照強(qiáng)度低于一定Lux時(shí)，航海警示燈一直為亮；在白天或光照強(qiáng)度高于一定Lux時(shí)，航海警示燈一直為滅；導(dǎo)線上安裝的攝像機(jī)會(huì)啟動(dòng)錄像機(jī)及圖像自動(dòng)抓拍功能，并通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)發(fā)送告警信息和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻，后臺(tái)向線路管理人員手機(jī)發(fā)送告警信息和現(xiàn)場(chǎng)圖像視頻，提示其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)特殊狀況予以關(guān)注。

需要強(qiáng)調(diào)的是，近年國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起超高船舶撞斷高壓線路的事故，造成了重大的人員傷亡和電網(wǎng)設(shè)備停運(yùn)的重大損失。假設(shè)船舶撞斷一條500kV輸電線路，根據(jù)電網(wǎng)日常輸送電量，500kV輸電線路停運(yùn)一天，損失約150萬(wàn)元。相對(duì)于平地上的高壓線路相比，跨江跨海大跨越段搶修比較困難，一般需要至少10天才可以回復(fù)正常送電。通過(guò)上述計(jì)算，船舶撞斷一條500kV高壓線路，人員傷亡損失300萬(wàn)+高壓線路搶修設(shè)備損失100萬(wàn)+線路停電損失1500萬(wàn)=1900萬(wàn)。

目前關(guān)于本發(fā)明的設(shè)備，一套成本約7萬(wàn)左右（量產(chǎn)后，生產(chǎn)制造成本預(yù)計(jì)為4萬(wàn)左右），產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命為5年至8年，每套設(shè)備運(yùn)行通信費(fèi)用每月僅需要20元。一個(gè)跨海/跨江大跨越只需要安裝1套設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)跨海/跨江大跨越段高壓線路周圍運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

通過(guò)上述對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、實(shí)用性強(qiáng)、運(yùn)行和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明投運(yùn)后，不僅可以微小投入即可實(shí)現(xiàn)跨江/跨海大跨越段高壓線路多年的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且對(duì)提高線路維護(hù)部門的無(wú)人值守自動(dòng)化管理、逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)字智能化管理具有重要科技意義。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。