李東陽+高陽+吳偉晴

摘 要：本文從系統(tǒng)原理及系統(tǒng)整體框架出發(fā)，構(gòu)建輸電線路外力破壞監(jiān)測、預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對外力破壞隱患點進行實時、遠程監(jiān)測，及時掌握隱患點的施工情況，當影響輸電線路安全運行時，遠程發(fā)出預警信息并通過短信及時告知線路運維人員，以便及時制止外力破壞行為。

關鍵詞：預警；在線監(jiān)測；架空線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.156

1 系統(tǒng)原理

前端裝置電源方面采用了感應取電和高性能電池相結(jié)合的供電方式。數(shù)據(jù)采集采使用高精度雷達測距和三位加速度傳感器測傾角以及高精度溫度傳感器測量導線溫度的方式。主控板收集完所有相關參量后，結(jié)合判定模型確定進入監(jiān)視區(qū)域種類，得出結(jié)果值后上送至后臺系統(tǒng)，通訊方面我們采用了低功耗GPRS或3G模塊向監(jiān)測中心發(fā)送數(shù)據(jù)[1-2]。

前置系統(tǒng)中安裝于現(xiàn)場的智能監(jiān)控裝置，具有多目標識別跟蹤、危險行為判別、干擾事件過濾、危險告警事件追溯、記錄存檔等實時智能監(jiān)控功能；其安裝于現(xiàn)場的智能監(jiān)控裝置，當判定現(xiàn)場發(fā)生外力破壞危險事件時，自動觸發(fā)現(xiàn)場聲光報警，并向用戶PC/MP端發(fā)送告警信息。在網(wǎng)絡故障的情況下，保存監(jiān)測與告警信息，當網(wǎng)絡連通后，應及時補傳未上報的告警信息，前置機系統(tǒng)中的智能監(jiān)控裝置通過網(wǎng)絡遠程自動更新前端系統(tǒng)軟件，按照主站系統(tǒng)要求上傳“心跳”報文[3-5]。

2 整體架構(gòu)

2.1 前端雷達監(jiān)測采集單元

其內(nèi)部有對地扇形區(qū)域監(jiān)測雷達、空間三維重力加速度傳感器、電池系統(tǒng)、線上取電單元等組成。對地雷達實時采集扇形區(qū)域內(nèi)的各項運動參數(shù)，因為現(xiàn)場可能會因為導線舞動和弧垂變化，造成對地垂直距離的測量發(fā)生偏移，針對此情況，系統(tǒng)采用三維度重力加速度傳感器，計算其發(fā)生的偏移角度，計算垂直和水平距離，準確定位物體位置以及高度參數(shù)。其供電系統(tǒng)完全采用線上單元取電，由電流互感器采集實時變動電流，通過電流控制系統(tǒng)，平穩(wěn)電流輸入單元電池內(nèi)，完成儲電，由電池完成單元供電。線上單元內(nèi)加入了導線測溫傳感器，實時與運動參數(shù)一起輸入給塔上監(jiān)測分機，采用短波形式與分機進行交互，完成線上采集匯總輸送。

2.2 雷達觸警聯(lián)動現(xiàn)場喊話與警燈

由于雷達裝置在現(xiàn)場部署時正對地面，其監(jiān)控區(qū)域?qū)儆谏刃螀^(qū)域，在兩級桿塔之間可以涉及的范圍幾乎全部涵蓋。以現(xiàn)場情況分析，如果監(jiān)測區(qū)域僅限于兩級塔之間的垂直范圍，造成的結(jié)果將是，即使發(fā)現(xiàn)異常狀況，事故也已經(jīng)發(fā)生，如塔吊機械掛到線路后，雷達觸發(fā)報警為時已晚。所以基于此類狀況，要起到預防作用，必須物體在未到達垂直范圍時就要監(jiān)測并產(chǎn)生喊話和警燈警示。系統(tǒng)在前端設計時采用了三塊雷達，三者分工明確，組成監(jiān)測前中后三個范圍，其中前后為斜面監(jiān)測，三塊雷達之間的夾角預示其監(jiān)控視角，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行自由設置達到最佳監(jiān)視。當物體移動至前后雷達監(jiān)視區(qū)域時，裝置捕獲到斜面測量距離，通過斜面與垂直夾角，迅速計算出物體的垂直高度，通過預警判定模型得出即將出現(xiàn)的危險，如果超過安全距離，判定模塊會迅速將預警信息發(fā)送至集中控制單元，單元將信號快速聯(lián)動發(fā)送至前端喊話與警燈裝置，警示裝置以聲音和燈光震懾現(xiàn)場，起到預防作用，如果入侵物體仍舊堅持通過垂直區(qū)域，標志事故已發(fā)生。通知給運行專工的報警信息分為兩種，一為物體進入預警區(qū)域但事故未發(fā)生，二為物體突破預警區(qū)域事故已發(fā)生。

2.3 前端監(jiān)測分機

與監(jiān)測中心進行交互，執(zhí)行上位機系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，升級算法模型；同時接收采集單元發(fā)來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、處理將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心服務器。具有多參數(shù)預警等功能，實現(xiàn)了現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、就地單元處理、聲光結(jié)合告警、以及對前端系統(tǒng)控制和管理等功能。

2.4 監(jiān)測中心后臺系統(tǒng)

測中心和客戶MP端，采用B/S架構(gòu)，集成了大容量高速訪問的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、WEB發(fā)布和管理系統(tǒng)和彩信報警系統(tǒng)，具有多參數(shù)預警等功能。實現(xiàn)了現(xiàn)場實時音視頻數(shù)據(jù)的采集、告警及狀態(tài)等信息的呈現(xiàn)。以及對前端系統(tǒng)控制和管理等功能。

2.5 工程安裝部署

由于部分外力入侵的發(fā)生地點和原因不具有規(guī)律性和唯一性，所以前端監(jiān)測單元可根據(jù)現(xiàn)場需要，及時調(diào)整監(jiān)視位置，可以調(diào)節(jié)視頻監(jiān)視預置位，可以方便重新部署監(jiān)視位置，有可能后臺軟件部分也需要進行重新部署。

所以項目考慮前端采集單元安裝設置的便捷性，如攝像機、監(jiān)測分機拆卸需盡量方便直接，在安裝位置發(fā)生改變后，后臺系統(tǒng)進行簡單設置即可滿足新位置的監(jiān)測要求。

3 結(jié)論

本文中的系統(tǒng)采用標準化通訊協(xié)議與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并引用國內(nèi)外在相關傳感技術的最新科學成果，具有先進性、開放性、可擴展性。

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