CN102024302A - 一种输电线路用监测和预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于警报装置领域，提供了一种输电线路用监测和预警系统，所述系统包括：发射端主控模块，用于控制发射端各模块的工作；发射模块，用于发射探测信号；接收端主控模块，用于控制接收端各模块的工作；接收模块，用于接收所述发射模块发射的探测信号；发射端电源模块，用于提供发射端各模块所需的工作电压；接收端电源模块，用于提供接收端各模块所需的工作电压；发射端通信模块，用于发送发射端的相关数据；接收端通信模块，用于向监控中心或其他远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。与现有技术相比，本发明扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。

Description

一种输电线路用监测和预警系统

技术领域

本发明属于警报装置领域，尤其涉及一种输电线路用监测和预警系统。

背景技术

输电线路延绵数千里，线路走廊地形复杂、多变，经常会由于外力的入侵而遭到破坏，比如吊车碰线、违章施工、异物短路以及盗窃等。这些破坏轻则造成大面积停电，重则造成人员伤亡。因此当外物入侵的时候，在对输电线路造成破坏之前，及时地对输电线路进行监测和预警具有重大的意义。

现有的输电线路监控产品监测的覆盖范围有限，大都局限于监测某一种外力的入侵，并没有对输电线路进行全方位的保护。此外，这些产品大都在输电线路被破坏之后才进行报警，并不能够有效预防破坏的发生。因此，这些监控产品具有很大的局限性，远远不能满足实际应用的需要。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种输电线路用监测和预警系统，旨在解决对输电线路进行监测和预警的现有技术中存在的监测覆盖范围有限、预警不及时等问题。

本发明实施例是这样实现的，一种输电线路用监测和预警系统，所述系统由安置于两个输电线路杆塔的两部分模块组成，所述系统包括：

发射端主控模块，安置于输电线路杆塔，用于控制发射端各模块的工作；

发射模块，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测信号；

接收端主控模块，安置于探测范围之内、所述发射端主控模块所在的输电线路杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作；

接收模块，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射模块发射的探测信号；

发射端电源模块，与所述发射端主控模块连接，用于提供发射端各模块所需的工作电压；

接收端电源模块，与所述接收端主控模块连接，用于提供接收端各模块所需的工作电压；

发射端通信模块，与所述发射端主控模块连接，用于发送发射端的相关数据；

接收端通信模块，与所述接收端主控模块连接，用于向远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。

本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生报警信号。与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。

附图说明

图1是本发明实施例提供的输电线路用监测和预警系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的另一输电线路用监测和预警系统的结构图；

图3是本发明实施例提供的第三种输电线路用监测和预警系统的结构图；

图4是本发明实施例提供的监视模块的结构图；

图5是本发明实施例提供的电源模块的结构图；

图6是本发明实施例提供的主控模块的结构图；

图7是本发明实施例提供的第四种输电线路用监测和预警系统的结构图；

图8是本发明实施例提供的第五种输电线路用检测和预警系统的结构图；

图9是本发明实施例提供的硬件原理框图；

图10是本发明实施例提供的实物示例图；

图11是本发明实施例提供的FLASH扩展电路的电路图；

图12是本发明实施例提供的硬件看门狗电路的电路图；

图13是本发明实施例提供的复位电路的电路图；

图14是本发明实施例提供的实时时钟电路的电路图；

图15是本发明实施例提供的GPRS模块的电源控制单元的电路图；

图16是本发明实施例提供的高速球机以及视频服务器的电源控制单元的电路图；

图17是本发明实施例提供的高速球的云台控制接口电路的电路图；

图18是本发明实施例提供的雷达的报警输入电路的电路图；

图19是本发明实施例提供的防盗雷达报警电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例是这样实现的，所述系统由安置于两个输电线路杆塔的两部分模块组成，所述系统包括：

发射端主控模块，安置于输电线路杆塔，用于控制发射端各模块的工作；

发射模块，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测信号；

接收端主控模块，安置于探测范围之内、所述发射端主控模块所在的输电线路杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作；

接收模块，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射模块发射的探测信号；

发射端电源模块，与所述发射端主控模块连接，用于提供发射端各模块所需的工作电压；

接收端电源模块，与所述接收端主控模块连接，用于提供接收端各模块所需的工作电压；

发射端通信模块，与所述发射端主控模块连接，用于发送发射端的相关数据；

接收端通信模块，与所述接收端主控模块连接，用于向远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。

本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生报警信号。与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的输电线路用监测和预警系统的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，发射端主控模块11，安置于输电线路杆塔，用于控制和协调发射端各模块的工作。

发射端通信模块12，与发射端主控模块11连接，用于向接收端传输发射端的相关数据。发射端的相关数据主要包括防盗数据、发射端的电池剩余量等数据。作为本发明实施例的一个示例，发射端通信模块使用的是433MHz频段通讯。

发射端电源模块13，与发射端主控模块11连接，用于为发射端各模块提供工作电压。

接收端主控模块14，安置于探测范围之内、发射端主控模块11所在的输电线路杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作。

接收端通信模块15，与接收端主控模块14连接，用于向监控中心或其他远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。作为本发明实施例的一个示例，接收端通信模块15使用433MHz频段通讯接收发射端通信模块12发送的相关数据；使用GPRS模块向监控中心或其他远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。

接收端电源模块16，与接收端主控模块14连接，用于为接收端各模块提供工作电压。

发射模块17，与发射端主控模块11连接，用于发射探测信号。

接收模块18，与接收端主控单元14连接，用于接收发射模块17发射的探测信号。

在实际工作中，发射模块17在发射端主控模块11的控制下，发出探测信号，而与发射模块17分别安装不同的杆塔上的接收模块18接收上述探测信号。在发射模块17以及接收模块18之间组成一个远距离、宽范围的椭球体监控空间，对输电线路进行实时保护。

没有外力入侵时，输电线路用监测和预警系统处于稳定的监测状态。当系统的稳定状态被打破，即系统监测到有外力侵入监测空间时，接收模块18将这个变化转变成报警信号传送给接收端主控模块14，接收端主控模块14收到报警信号后，通过接收端通信模块15上报监控中心或者其他远程终端。

本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生报警信号。与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。

实施例二：

图2示出了本发明实施例提供的另一输电线路用监测和预警系统的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，发射雷达21，与发射端主控模块11连接，用于发射探测用电磁波。

接收雷达22，与接收端主控模块14连接，用于接收发射雷达21发射的探测用电磁波。

在实际工作中，发射雷达21在发射端主控模块11的控制下，发出探测用电磁波，而与发射雷达21分别安装不同的杆塔上的接收雷达22接收上述探测用电磁波。在发射雷达21以及接收雷达22之间组成一个远距离、宽范围的椭球体监控空间，对输电线路进行实时保护。

没有外力入侵时，输电线路用监测和预警系统处于稳定的监测状态。当系统的稳定状态被打破，即系统监测到有外力侵入监测空间时，接收雷达22将这个变化转变成报警信号传送给接收端主控模块14，接收端主控模块14收到报警信号后，通过接收端通信模块15上报监控中心或者其他远程终端。

作为本发明实施例的示例，发射雷达21以及接收雷达22可以分别为工作在K波段的微波发射器和微波接收器。在接收端通信模块15向监控中心或者其他远程终端传送报警信息时，可以通过GPRS或者CDMA等网络实现传送。

本发明实施例利用雷达监测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生报警信号。与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。

实施例三：

图3示出了本发明实施例提供的第三种输电线路用监测和预警系统的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，监视模块31，与接收端主控模块14连接，用于以视频的方式采集现场状况，并处理采集的视频。

在实际工作中，系统监测到有外力入侵时，接收雷达22将报警信号传送给接收端主控模块14，接收端主控模块14收到报警信号后，通过接收端通信模块15上报监控中心或者其他远程终端。同时启动监视模块31对告警现场进行现场录像，并将所采集的现场录像以视频的方式处理后，通过接收端通信模块15传回监控中心或者其他远程终端，以便针对具体的情况做出相应的措施来避免输电线路遭到破坏。

作为本发明实施例的示例，在接收端通信模块15向监控中心或者其他远程终端传送视频信息时，可以通过3G网络实现传送。

本发明实施例利用监视模块，使监控中心或者其他远程终端可以显示出对输电线路构成安全隐患的具体形式，有利于监控中心针对具体情况采取相应的预防措施，提高了系统的风险防范能力。

实施例四：

图4示出了本发明实施例提供的监视模块的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

高速球机41，与接收端主控模块14连接，用于以视频形式采集现场信息。

视频服务器42，与高速球机41连接，用于对采集的视频进行处理。这些处理包括视频压缩等一系列图像处理，以保证传输数据的正确性和稳定性。

实施例五：

在本发明实施例中，发射端和接收端都采用同样的电源模块，图5示出了本发明实施例提供的电源模块的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，控制器51，与发射端主控模块11或者接收端主控模块14连接，用于在不同的发电方式之间进行切换。

光伏电池52，与控制器51连接，用于利用太阳的光能发电。

风力发电机53，与控制器51连接，用于利用风力发电。

蓄电池54，与控制器51连接，用于储存电能。

由于受时间和地域的约束，很难全天候都只依靠太阳能或者风能进行发电。而太阳能和风能在时间上和地域上都具有很强的互补性：白天光照强时风较小；夜间光照弱时，风能由于地表温差变化而增强。因此本发明实施例根据具体情况在太阳能发电和风能发电之间进行切换，以保证系统电源的可靠性和稳定性。

实施例六：

在本发明实施例中，发射端主控模块11以及接收端主控模块14都使用同样的单片机，其结构如图6所示。

实施例七：

图7示出了本发明实施例提供的第四种输电线路用监测和预警系统的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，防盗传感器71，安置于输电线路杆塔，与发射端主控模块11或者接收端主控模块14连接，用于对杆塔周围进行警戒。

防盗传感器71对探测性电磁波的发射与接收集为一体，形成一个椎体的探测空间，与发射雷达21和接收雷达22形成的椭球体探测空间相叠加，以增强系统的监测能力。

此外，防盗传感器71包括探测器以及相控雷达，其中探测器可以是名为“红外、微波、智能三鉴探测器”的探测器。利用双微波MRD-PLUS运动状态识别技术对入侵目标的形体、相对位移速度进行检测和识别，能识别出树木、衣物等悬挂物的晃动等干扰源，可抗风、雨、雪、沙等干扰，杜绝误报。此外，防盗传感器71能够自动识别监测的物体大小，最小监测的物体为30kg，所以小鸟、蝙蝠等小型动物不会对防盗传感器71造成影响。

当有可疑的人或物进入防盗传感器71的警戒区域时，防盗传感器71将报警信号直接或者通过发射端通信模块12传送给接收端主控模块14，接收端主控模块14收到报警信号后，通过接收端通信模块15上报监控中心或者其他远程终端，同时启动监视模块31对告警现场进行现场录像，并将所采集的现场录像以视频的方式通过接收端通信模块15传回监控中心或者其他远程终端，以便做出相应的措施来避免输电线路遭到破坏。

作为本发明实施例的示例，在每个杆塔上安置四个防盗传感器，分别安装于塔的四周，实时监测周围的环境，保护铁塔以及终端设备。

本发明实施例在杆塔上加入防盗传感器，可以增强系统的监测能力，并且该防盗传感器采用双微波MRD-PLUS运动状态识别技术以及相控雷达，可防止误报。

实施例八

作为本发明的实施例，上述实施例中，还包括与接收端主控模块14连接的声光预警模块81，如图8所示。在系统向监控中心或者其他远程终端传输报警信号的同时启动声光预警模块81，以对现场的安全隐患起到震慑或警示的预警作用。

实施例九：

图9示出了本发明实施例提供的硬件原理，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

其中，GPIO为通用I/O口，12C为12C总线，ADC为数模转换装置，USART为通用同步/异步串行接收/发射器，RS232为RS232接口，JTAG为JTAG接口，SDRAM为同步动态随机存储器，SPI为SPI总线，FLASH为闪存，EBI为EBI总线。

实施例十：

图10示出了本发明实施例提供的实物示例，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

在实际工作中，机箱内置通信模块、主控模块等功能模块，精密雷达T和精密雷达R之间形成了一个宽范围、全方位的探测空间。

当有外物侵入该探测空间时，通信模块向监控中心或者其他远程终端发送警报信息。与此同时，启动声光报警器，对现场进行威慑，并利用高速球机将现场情况以视频的形式通过通信模块传回监控中心或者其他远程终端。

而安装在各塔上的防盗传感器，用以监测近距离的侵入情况，加强系统的检测能力。

图10中仅示出了塔A和塔B之间的系统构成，在本发明提供的实施例的示例中，针对输电线路的特征，如果欲在所有输电线路之间都建立一个监测空间，需要在相邻的检测空间都安装上相应的发射模块和接收模块，具体而言，若塔C在塔B一侧，要在塔B和塔C中建立监测空间的话，则在塔B另外设置一个发射端，在塔C另外设置一个接收端，以此类推。

作为本发明实施例的另一个示例，精密雷达使用K波段传感器，最远可以检测到457m，最大宽度可以达到12m，并且这个宽度可以根据需要或者现场情况进行调节。

实施例十一：

图11示出了本发明实施例提供的FLASH扩展电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为AT45DB161的芯片实现。

实施例十二：

图12示出了本发明实施例提供的硬件看门狗电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为SP706REN的芯片实现。

实施例十三：

图13示出了本发明实施例提供的复位电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

实施例十四：

图14示出了本发明实施例提供的实时时钟电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为RX-8025T的芯片实现。

实施例十五：

图15示出了本发明实施例提供的GPRS模块的电源控制单元的电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

该电路可用于实现电源管理和低功耗设计要求。

实施例十六：

图16示出了本发明实施例提供的高速球机以及视频服务器的电源控制单元的电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

改电路可用于实现电源管理和低功耗设计要求。

实施例十七：

图17示出了本发明实施例提供的高速球的云台控制接口电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为MAX13487的芯片实现。

实施例十八：

图18示出了本发明实施例提供的雷达的报警输入电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

无报警时，K2处于断开状态，管脚P50_FOG处于低电平；当监测到入侵时，K2闭合，P50_FOG从低电平变为高电平，从而触发主控模块处理相关动作。

实施例十九：

图19示出了本发明实施例提供的防盗雷达报警电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。

无报警时，K3处于闭合状态，P44_INPUT处于高电平；

当监测到入侵时，K3断开，P44_INPUT从高电平变为低电平，从而触发主控模块处理相关动作。

本发明实施例具有如下有益效果：

1、利用发射模块和接收模块进行探测用电磁波的发射与接收，保证了全方位的监测范围，当有外物侵入该监测空间时，系统即可产生报警信号，能够及时报警。

2、利用监视模块对现场情况进行采集和传输，可以使监控中心或者其他远程终端处的人员确切的知道安全隐患的具体形式和地点，以使其对具体问题采取相应的措施，增强了系统的预警能力和风险防范能力。

3、采用可在风能发电和太阳能发电之间切换的电源系统，提高了电源的可靠性和稳定性。

4、通过加入防盗传感器，进一步提高了系统的监测能力。

5、防盗传感器采用双微波MRD-PLUS运动状态识别技术以及相控雷达，可以识别出树木、衣物等悬挂物的晃动等干扰源，可抗风、雨、雪、沙等干扰，杜绝误报。

6、系统中加入了声光预警模块，可以对现场的安全隐患进行震慑或者警示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路用监控和预警系统，所述系统由安置于两个输电线路杆塔的两部分模块组成，其特征在于，所述系统包括：

发射端主控模块，安置于输电线路杆塔，用于控制发射端各模块的工作；

发射模块，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测信号；

接收端主控模块，安置于探测范围之内、所述发射端主控模块所在的输电线路杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作；

接收模块，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射模块发射的探测信号；

发射端电源模块，与所述发射端主控模块连接，用于提供发射端各模块所需的工作电压；

接收端电源模块，与所述接收端主控模块连接，用于提供接收端各模块所需的工作电压；

发射端通信模块，与所述发射端主控模块连接，用于发送发射端的相关数据；

接收端通信模块，与所述接收端主控模块连接，用于向远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。

2.如权利要求1所述的监测和预警系统，其特征在于，所述发射模块包括：

发射雷达，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测用电磁波。

3.如权利要求1所述的监测和预警系统，其特征在于，所述接收模块包括：

接收雷达，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射雷达发射的探测用电磁波。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收模块还包括：

监视模块，与所述接收端主控模块连接，用于以视频的方式采集现场状况，并处理采集的视频。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述监视模块包括：

高速球机，与所述接收端主控模块连接，用于以视频形式采集现场信息；

视频服务器，与所述高速球机连接，用于对采集的视频进行处理。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发射端电源模块和接收端电源模块包括：

控制器，与所述发射端主控模块或者所述接收端主控模块连接，用于控制电源模块在不同的发电方式之间进行切换；

光伏电池，与所述控制器连接，用于利用太阳的光能发电；

风力发电机，与所述控制器连接，用于利用风力发电；

蓄电池，与所述控制器连接，用于储存电能。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发射端主控模块和所述接收端主控模块为单片机。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

防盗传感器，安置于输电线路杆塔，与所述发射端主控模块或者所述接收端主控模块连接，用于对杆塔周围进行警戒。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述防盗传感器包括红外、微波、智能三鉴探测器以及相控雷达。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述接收端主控模块连接，用于对现场安全隐患进行预警的声光预警模块。

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