架空輸電線路防外力破壞系統的應用研究

李東陽+高陽+吳偉晴

摘 要：本文從系統原理及系統整體框架出發，構建輸電線路外力破壞監測、預警系統，實現對外力破壞隱患點進行實時、遠程監測，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；在線監測；架空線

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

1 系統原理

前端裝置電源方面采用了感應取電和高性能電池相結合的供電方式。數據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，結合判定模型確定進入監視區域種類，得出結果值后上送至后臺系統，通訊方面我們采用了低功耗GPRS或3G模塊向監測中心發送數據[1-2]。

前置系統中安裝于現場的智能監控裝置，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控功能；其安裝于現場的智能監控裝置，當判定現場發生外力破壞危險事件時，自動觸發現場聲光報警，并向用戶PC/MP端發送告警信息。在網絡故障的情況下，保存監測與告警信息，當網絡連通后，應及時補傳未上報的告警信息，前置機系統中的智能監控裝置通過網絡遠程自動更新前端系統軟件，按照主站系統要求上傳“心跳”報文[3-5]。

2 整體架構

2.1 前端雷達監測采集單元

其內部有對地扇形區域監測雷達、空間三維重力加速度傳感器、電池系統、線上取電單元等組成。對地雷達實時采集扇形區域內的各項運動參數，因為現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生偏移，針對此情況，系統采用三維度重力加速度傳感器，計算其發生的偏移角度，計算垂直和水平距離，準確定位物體位置以及高度參數。其供電系統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，平穩電流輸入單元電池內，完成儲電，由電池完成單元供電。線上單元內加入了導線測溫傳感器，實時與運動參數一起輸入給塔上監測分機，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 雷達觸警聯動現場喊話與警燈

由于雷達裝置在現場部署時正對地面，其監控區域屬于扇形區域，在兩級桿塔之間可以涉及的范圍幾乎全部涵蓋。以現場情況分析，如果監測區域僅限于兩級塔之間的垂直范圍，造成的結果將是，即使發現異常狀況，事故也已經發生，如塔吊機械掛到線路后，雷達觸發報警為時已晚。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測并產生喊話和警燈警示。系統在前端設計時采用了三塊雷達，三者分工明確，組成監測前中后三個范圍，其中前后為斜面監測，三塊雷達之間的夾角預示其監控視角，可根據現場實際情況進行自由設置達到最佳監視。當物體移動至前后雷達監視區域時，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的危險，如果超過安全距離，判定模塊會迅速將預警信息發送至集中控制單元，單元將信號快速聯動發送至前端喊話與警燈裝置，警示裝置以聲音和燈光震懾現場，起到預防作用，如果入侵物體仍舊堅持通過垂直區域，標志事故已發生。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域但事故未發生，二為物體突破預警區域事故已發生。

2.3 前端監測分機

與監測中心進行交互，執行上位機系統發送的控制指令，升級算法模型；同時接收采集單元發來的數據，經過分析、處理將數據發送到監測中心服務器。具有多參數預警等功能，實現了現場實時監測數據的采集、就地單元處理、聲光結合告警、以及對前端系統控制和管理等功能。

2.4 監測中心后臺系統

測中心和客戶MP端，采用B/S架構，集成了大容量高速訪問的數據庫系統、WEB發布和管理系統和彩信報警系統，具有多參數預警等功能。實現了現場實時音視頻數據的采集、告警及狀態等信息的呈現。以及對前端系統控制和管理等功能。

2.5 工程安裝部署

由于部分外力入侵的發生地點和原因不具有規律性和唯一性，所以前端監測單元可根據現場需要，及時調整監視位置，可以調節視頻監視預置位，可以方便重新部署監視位置，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、監測分機拆卸需盡量方便直接，在安裝位置發生改變后，后臺系統進行簡單設置即可滿足新位置的監測要求。

3 結論

本文中的系統采用標準化通訊協議與系統結構，并引用國內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。

參考文獻：

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