激光探測技術的實時遠程線路安全監控報警系統

國網無錫供電公司 蘇 曉 丁 爭

如何解決輸電線路被外力破壞的問題一直都是困擾線路運檢人員的一大難題，傳統的人防、物防設施難以再保障架空線路的運行安全，存在非常多的安全隱患。當前國際上為解決輸電線路外力破壞問題，監控報警系統主要有三個研究方向：使用雷達微波進行監控。這種方法從理論上講可行度非常高，但由于設備本身造價太高難以大量投入生產和使用；使用視頻監控。這種方式需借助人工力量，需監控人員24小時不斷地觀察監控，當輸電線路受到威脅時監控人員需到線路現場進行警告；使用紅外激光或普通激光在輸電線路附近進行布放。該方法具有較高局限性且報警準確率較低，因此沒有被推廣[1]。

1 激光探測技術的遠程線路安全監控報警系統

激光探測技術的典型應用有激光測距儀及激光探測系統。激光探測系統可將激光信號轉化為電信號，也就是可將光信息轉化成電信息，通過不同的處理方式可將不同信息進行采集，從而實現探測目的。激光探測技術可分為直接探測和外差探測兩種，按照檢測器可分為單元探測和多元列陣探測。激光探測技術的優勢在于具有較好防水、防塵功能，可在少量遮擋的情況下完成探測，金屬探頭可與很多儀器設備協同使用，探測距離相對較遠，且激光探測技術使用的儀器設備成本相對較低[2]。

通過對遠程線路安全監控報警系統進行實踐得出結論，該系統能有效保證輸電線路的安全。該系統使用了較為先進的激光探測技術，可以較高的準確率完成對我國高壓電力線路被外力破壞現象的預警，該設備投入使用后，可通過激光檢測技術識別對輸電線路可能造成破壞的行為，并及時通報給值班人員，值班人員可通過揚聲器對現場進行警報，有力阻止外破行為，讓無意間發生外破行為的可能性降低[3]。當前采用激光測距的主要方法有飛行時間測量法、相位測量法及三角原理測量法。遠程線路安全監控警報系統中使用了很多先進的科技技術，如激光探測、人工智能及無線通信技術。

激光探測的輸電線路在線監測預警系統工作流程中，在高壓輸電線路附近首先設置激光探測裝置，激光探測機將高壓輸電線附近的信息采集并傳達到GSM 報警主機中，如果識別到危險信號，GSM 主機將會控制高音喇叭進行警告，提醒現場注意安全，同時還會通過GSM 網絡向輸電線路運檢人員發送消息，提醒管理者危險，讓管理者能提高對該區域的關注程度，實行實時監控，防止威脅線路安全的現象發生。

2 激光探測技術的實時遠程線路安全監控報警系統的設計

激光探測技術主要是通過激光將現場的信息進行采集，通過GSM 報警主機完成對危險的識別[4]。該系統能將物體距離高壓線路的距離進行計算，使用人工智能及設置好的程序，根據不同的高壓級別線路設定不同的安全距離參數，以此來實現對危險程度的判斷，對不同的危險程度采用不同的報警方式。此外該設備還兼具鐵塔傾斜報警及撞擊報警等功能，可實現一套設備檢測多種現象。該設備使用GSM 通訊方式，使用太陽能進行供電，可實現高壓線路的長期點位監控及臨時點位的監控，且該技術能和視頻監控技術聯合應用，當激光探測到物體高速接近輸電線路時，可喚醒視頻監控裝置對現場情況進行記錄，大幅度提高了監控效果。

2.1 系統功能

激光探測技術的實時遠程線路安全監控報警系統核心在于激光探測，通過激光將高壓線附近磁場強度的變化值及激光往返于靶心和設備間所使用的的時間、確定外來物體和高壓線之間的距離關系，按照GSM 主機中設置好的安全距離參數值進行報警，如外來物體對輸電線路造成的威脅較高，超過了基本的警戒值或其他預設值，GSM 主機將會發送信號到現場的高音喇叭中發出警報提示，與此同時GSM 主機還會將信號發送給運檢人員通過視頻觀察現場的情況，如危險等級較高，運檢人員將會進行遠程喊話阻止外來物體對高壓線的破壞，還能通過調度監控中心在后臺操作處置。該系統能根據相對距離進行位置分析，對高壓線路下方的樹木生長情況進行實時監控、實現超高報警，同時傳感器還能檢測到鐵塔是否發生沉降，實現對鐵塔傾斜的報警和撞擊報警。

2.2 系統硬件設計

該系統想要發揮作用、實時保護輸電線路，硬件支持是必不可少的，該系統的基本硬件組成包括了激光探測儀器、探頭、GSM 激光報警控制主機、高聲喇叭、警示燈、太陽能板以及高清攝像頭等相關的部件。該系統中的激光探測設備應能夠檢測在800米之內的物體，精度應保證在±0.5m 范圍內，當外來物體超過初始警戒報警值時，可檢測到該物體繼續向輸電線路移動的情況，如超過危險距離將會采取預防措施。在設置該系統的硬件時，應將激光探頭、激光報警控制主機及其他需固定的輔助設備安裝在需監控高壓線路的一側，安裝激光探頭時，應保證激光可水平對準相鄰鐵塔間輸電線電弧下垂5米、6米和8.5米的位置，實現對超高物體高度的檢測[5]。

2.3 系統軟件設置

該系統的后臺由運檢人員進行操控，可通過手機、平板或計算機等終端設備實現后臺管理。當在終端設備中對該系統下達“布防”命令后，該系統將會投入到警戒狀態中，當有外來物體進入到激光探測裝置設定的警戒距離值時，警報裝置將會被觸發，運檢人員可通過監控設備看到現場情況，以便通過后臺操作系統更改警戒的等級。在報警裝置被觸發后，高音喇叭將會默認播放系統設定的程序，如“前方高壓危險，操作注意安全”等語音提示，主機也會講現場各種情況，如外界物體的危險程度與輸電電纜間的距離等情報，通過GSM 網絡發送到運檢人員的終端系統中，讓終端人員能實現對輸電電線現場情況的遠程控制。這樣就實現了終端人員即使沒在現場也可對現場實際情況了如指掌，那些對線路造成安全的不法行為都會被記錄。在這個過程中還可添加人臉識別系統，對照人臉識別再和戶籍警察取得一定的聯系，讓不法分子的信息全面展示在警察眼前，從根源上震懾，這樣就便于對不法行為進行全面制止。

運檢人員可通過終端設備對現場進行喊話警告，當現場不停勸阻繼續危險作業時，可將現場的情況報告給電力警察，并將實時監控視頻通過無線監控網絡傳送到警察的終端中，由警察制止輸電電線現場的工作。該系統中對于危險物體靠近輸電電線距離不同設置了不同檔位的報警提示，在危險物體進一步靠近電線時用更加清晰急促的聲音提示現場工作人員，這種多檔警報的形式也有助于運檢人員對外界高危動作風險進行評估，以便采取應對措施。

3 激光探測技術的實時遠程線路安全監控報警系統的實施

該系統在實際的運行過程中應用了激光光電學融合的原理，實現了當外界物品入侵輸電電線危險領域時無人操作完成報警的工作，準確率較高，有較強的推廣價值和使用價值。該產品設計思路簡單，使用的硬件先進，通過合理的搭配硬件改變了傳統系統在遭遇外力入侵直接觸發阻斷的落后機制，實現了對輸電線路危險領域的全角度監控，各方向的入侵物都能正確的觸發警報。

該系統還結合了傳統視頻監控單元，當發生報警時運檢人員可第一時間確認現場具體情況，極大地減少了誤報的情況，使運檢人員任務量降低。該系統投入使用后，可根據現場輸電線路具體情況及事故多發的特點對報警系統進行設置，具有很強適用性。該系統具有較強創新和實用性，使用該系統能改變現場的巡查狀態，將現場線路安全監控方法進行優化，極大減少了人力資源投入，解決了當下輸電線容易被外界物品破壞的情況。在未來該項技術將會朝著更加智能化的方向推進，通過機器人更為智能化的激光探測技術應用，幫助實施遠程線路安全監控報警，真正地保障線路安全。這對保護人們的合法權益和推動社會的穩定都有重要的意義。

基于激光探測技術的實時遠程線路安全監控報警系統投入使用后，能有效檢測輸電線路外部對其有威脅的外物，通過激光感應感知到威脅之后，聲光報警設備將會啟動，對入侵高大機械及危險行為進行安全勸阻，避免對輸電線路造成破壞造成設備故障和停電，讓供電的可靠性能夠得到保證。該設備的投入生產，通過實踐不斷對其進行改良，將為社會安全可靠供電帶來更大的效益。