一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達系統(tǒng)的研制

盧恩慶 楊江鴻 陳仕桐

摘 要：隨著10kV配網(wǎng)帶電作業(yè)的不斷發(fā)展，帶電車的應用也越來越廣泛。工作時斗臂移動過程中由于斗上人員在視覺盲區(qū)，經(jīng)常會出現(xiàn)斗臂和其他障礙物發(fā)生碰撞或摩擦的情況，影響作業(yè)人員的安全，還有可能造成斗臂車或線路設備的損壞。研發(fā)一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達系統(tǒng)，通過全景影像顯示和聲音警示功能，實時提醒作業(yè)人員絕緣斗臂與周圍情況，可有效避免斗臂碰撞的發(fā)生，保證斗臂車、線路設備和人員的安全。

關鍵詞：配電帶電;全景影像;雷達

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.138

近些年公司圍繞“客戶滿意度”，“供電可靠性”大力發(fā)展配網(wǎng)帶電作業(yè)。作業(yè)時需要先操作絕緣斗到達合適的作業(yè)位置，斗臂移動過程中由于受配網(wǎng)線路的復雜情況和工作地點狹小的限制，斗上人員在視覺盲區(qū)或未能及時覺察到周圍情況時，經(jīng)常會出現(xiàn)斗臂和配網(wǎng)線路、相關設備及路燈、樹木等其他障礙物發(fā)生碰撞或摩擦。據(jù)估計，福建全省每年發(fā)生輕微擦碰或碰撞3000余次，因碰撞造成的斗臂車維修100余次。目前帶電作業(yè)用的各種品牌絕緣斗臂車（杭州愛知、徐州海倫哲、北京三興等）斗臂上均沒有影像雷達系統(tǒng)，為了保證帶電車，線路設備和操作人員的安全，急需研制一種帶電車的影像和雷達感應的系統(tǒng)。

1 全景影像概述

全景影像是指將多個超廣角魚眼攝像頭拍攝到的適時視頻360度全景融合，無縫拼接的技術。全景影像的概念是由K.Kato等四人于2006年首次提出[1]。日本汽車廠商在2013年率先將全景影像運用在泊車輔助中。

全景圖合成過程中，首先對魚眼圖像進行畸變校正，校正過后進行視角變換得到俯視圖，最后對四個方向俯視圖進行配準和融合，生成全景視圖[2]。

2 測距雷達概述

目前常用的測距雷達主要有超聲波測距雷達，激光測距雷達，紅外測距雷達等，它們的工作原理如下：

2.1 超聲波測距雷達

超聲波測距雷達的工作原理是超聲波對液體、固體具有很強的穿透能力，遇到不均勻雜質或分界面會發(fā)生強烈反射形成反射成回波，遇到運動障礙物能產(chǎn)生多普勒效應。通過產(chǎn)生超聲波和接收超聲波，完成測距。

2.2 激光測距雷達

激光測距雷達的工作原理是，它有激光二極管裝置，用來發(fā)射激光脈沖。激光脈沖波遇到障礙物分散反射。部分散射光被雷達的接收器接收，成像到雪崩光電二極管上。它可以對極其微弱的光學信號進行檢測。通過計算發(fā)出和接收的時間差，來測定目標距離。

2.3 紅外線測距雷達

紅外測距雷達的工作原理是紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理，進行障礙物遠近的檢測。

本項目選用超聲波測距雷達，性價比高，功能可靠。

3 研制要求

研發(fā)一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達系統(tǒng)，研制要求如下：

（1）在絕緣斗周圍安裝多個超廣角魚眼攝像頭，可同時采集斗臂四周影像，做到無盲區(qū)感知;（2）采用全景影像拼接技術，無縫拼接所有攝像頭采集的視頻信息，顯示斗臂周圍全景影像;（3）采用雷達測距無線高靈敏探頭，并有語音智能提醒功能;（4）集成全景影像和雷達測距為一體。

4 具體實施

4.1 設計攝像頭參數(shù)如表1

4.4 主機套件及接線介紹如圖1所示

4.5 安裝要求

如圖2所示，在絕緣斗周圍安裝多個超廣角魚眼攝像頭和雷達探頭，可同時采集斗臂四周影像和距離信息，做到無盲區(qū)感知。

5 產(chǎn)品效果及前景

5.1 經(jīng)濟效益高

（1）減少絕緣斗臂車維修次數(shù)，維修費用平均2萬元每次，推廣后全省可減少維修費用200余萬元;

（2）增加絕緣斗臂車使用壽命，以每輛車100萬元的價格，平均使用年限10年，每增加1年使用壽命可減少10萬元的購置開支;以福建全省約80輛絕緣斗臂車，其疊加效益非常可觀。

5.2 社會效益好

（1）帶電作業(yè)可增供減停，提升用電滿意度，提高配網(wǎng)供電可靠性，但同時帶電作業(yè)也是高危工作，作業(yè)人員身處高空和高電壓環(huán)境，碰撞很可能引起作業(yè)人員高處墜落或觸電危險，保障作業(yè)人員的安全意義重大。

（2）斗臂碰撞線路設備，可能造成線路設備損壞，引起電網(wǎng)停電，危及電網(wǎng)安全，給公司帶來嚴重損失，避免碰撞線路設備可保障配網(wǎng)可靠供電。

5.3 推廣性強

研發(fā)的產(chǎn)品可廣泛應用于各種絕緣斗臂車、高空作業(yè)車、消防車、吊車等多種特種車輛作業(yè)中。

6 結束語

帶電車絕緣斗臂全景影像雷達系統(tǒng)的研發(fā)，可有效避免斗臂碰撞的發(fā)生，保證斗臂車、線路設備和人員的安全。可廣泛應用于配電帶電作業(yè)工作中，為欣欣向榮的帶電專業(yè)保駕護航。

參考文獻：

[1]鄧鶴鳴，蔡煒，于鑫等.66kV輸電線路絕緣斗臂車帶電作業(yè)方式及安全防護[J].高電壓技術，2015（09）：3091-3096.

[2]付雪冬.車載全景圖像拼接算法研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D].電子科技大學，2017.

[3]張秋實，劉曉偉，葉征等.帶電作業(yè)絕緣斗臂車虛擬仿真系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].微型機與應用，2011（03）：89-91+94.