一種輸電線路的山火監測系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種輸電線路的山火監測系統，包括：激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控箱和供電電源模塊，還包括氣象傳感器；供電電源模塊分別與激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器與數據采集器相連接，數據采集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統與計算機/工控機相連接。具有節能環保和穩定可靠等優點。
【專利說明】一種輸電線路的山火監測系統及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種山火監測技術，特別涉及一種輸電線路的山火監測系統及其方 法。
【背景技術】
[0002] 我國高壓架空輸電線路網絡大部分位于崇山峻嶺區域，該區域具有獨特的地形地 貌、氣候條件極易引發山火，輕則引起輸電線路跳閘，重則造成燒毀鐵塔，引起長時間不可 恢復的重大電力事故。近年來，因輸電線路走廊上引發山火對輸電線路的穩定可靠運行造 成嚴重的影響。目前，國內外對輸電線路走廊上的山火監測已有了較多的研究，主要有分布 式終端監測法、圖像識別法、衛星遙感地面熱點法及激光雷達監測法等幾種方案。其中分布 式終端監測法因監測范圍太小，難以實現對輸電線路較遠距離山火的早期預警；圖像識別 法要求視頻監測設備具有非常高的采樣頻率和拍攝質量才能為后續的山火特征識別提供 必要的信息來源，且受電源和通訊的制約存在一定的局限性；衛星遙感地面熱點法不僅受 衛星過境時間的限制，難以實現全天候監測，而且監測結果較大的受到云層影響；激光雷達 法則是利用激光雷達系統對引發的山火進行監測，該方法是一種監測范圍寬、全天候并且 可靠的山火監測，但是該方法功耗較大。
[0003] 目前，已有研究結構對采用激光雷達系統監測輸電線路走廊上引發的山火進行了 初步研究，其中，還未對整套監測系統在應用中的節能方面進行研究。本專利從節能的角度 出發，設計了一套節能模塊，該模塊由雨量傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器及數據采集器 構成。該模塊利用雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器對周圍環境的雨量、溫度及濕度 進行感知，將獲得的雨量、溫度及濕度三種微氣象信息通過數據采集器采集后，傳輸至計算 機，計算機依據采集到的雨量、溫度及濕度三種微氣象信息控制激光雷達及計算機的工作 狀態，使得整套架空輸電線路山火監測系統在不易發生山火的情況下將激光雷達關閉，同 時使計算機處于睡眠狀態，從而達到節能效果。整套輸電線路山火監測系統本身功耗較大， 如果能夠根據實地的天氣情況對其工作狀態進行控制，這對系統的節能具有非常重要的意 義。
[0004] 現有技術存在以下的缺點與不足：
[0005] 1、分布式終端監測法監測范圍小，難以對較遠距離的輸電線路山火進行監測和預 警。
[0006] 2、圖像識別法要求視頻監測設備具有非常高的采樣頻率和拍攝質量才能為后續 的山火特征識別提供信息來源，易受電源和通訊的制約。
[0007] 3、衛星遙感地面熱點法受衛星過境時間的限制，難以實現全天候監測，易受云層 影響。
[0008] 4、激光雷達法具有監測范圍寬、全天候監測山火的優點，但該方法存在功耗較大 的缺點。
[0009] 如果能對其功耗進行控制，對輸電線路山火的監測將具有很大的意義。
【發明內容】
[0010] 本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種輸電線路的山火監 測系統，該山火監測系統穩定可靠，綠色節能。
[0011] 本發明的另一目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種應用于所述輸電線 路的山火監測系統的山火監測方法，該山火監測方法的應用前景廣闊，具有很大的市場推 廣價值。
[0012] 本發明的首要目的通過下述技術方案實現：一種輸電線路的山火監測系統，包括： 激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控箱、供電電源模塊和氣象傳感器；所述供電電源 模塊分別與激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器 與數據采集器相連接，數據采集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統與計算機/工控 機相連接。
[0013] 進一步的，所述激光雷達系統包括：激光發射器、準直鏡、旋轉電機、激光套筒、光 學探測器、牛頓望遠鏡、反光鏡和光學計數器。
[0014] 進一步的，所述數據采集器用于采集反射光信號。
[0015] 進一步的，所述計算機/工控箱用于處理反射光信號和判斷是否有山火發生。
[0016] 進一步的，所述供電電源模塊用于給激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控箱 及氣象傳感器供電。
[0017] 進一步的，所述氣象傳感器包括：雨量傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器。
[0018] 本發明的另一目的通過以下技術方案實現：一種監測所述的輸電線路的山火監測 系統的山火監測方法，包括以下步驟：
[0019] 步驟1 :程序開始，通過計算機的初始化，開啟激光雷達，執行步驟2 ;
[0020] 步驟2 :輸入實時的雨量、溫度及濕度控制信號，執行步驟3 ;
[0021] 步驟3 :通過計算機程序判斷是否有雨量信號，如有雨量信號則執行步驟4,否則 保持激光雷達開啟狀態并執行步驟5 ;
[0022] 步驟4 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第一定時器定時一 段時間后喚醒計算機，并返回執行步驟2 ;
[0023] 步驟5 :通過計算機程序判斷實時輸入的濕度信號，如果濕度信號較強，則執行步 驟6,否則保持激光雷達開啟并執行步驟7 ;
[0024] 步驟6 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第二定時器定時一 段時間后喚醒計算機，并返回執行步驟2 ;
[0025] 步驟7 :通過計算機程序判斷溫度信號，如果溫度信號較低，則執行步驟8,否則執 行步驟9 ;
[0026] 步驟8 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第三定時器定時一 段時間后喚醒計算機，返回執行步驟2 ;
[0027] 步驟9 :開啟激光雷達，控制計算機處于睡眠狀態，并通過第四定時器定時一段時 間后喚醒計算機，返回執行步驟2。
[0028] 進一步的，在步驟4中，所述第一定時器的定時時間根據用戶實際需要設定；在步 驟6中，所述的第二定時器的定時時間根據用戶實際需要設定；在步驟8中，所述第三定時 器的定時時間根據用戶實際需要設定；在步驟9中，所述第四定時器的定時時間根據用戶 實際需要設定。
[0029] 本發明的工作原理：本發明從節能的角度出發，利用雨量傳感器、溫度傳感器及濕 度傳感器得到輸電線路現場實時的雨量、溫度及濕度信號控制激光雷達及計算機的工作狀 態，當實地輸電線路走廊上不易發生山火時，使激光雷達處于關閉狀態，同時使計算機處于 睡眠狀態，反之，則喚醒計算機、開啟激光雷達；本發明的山火監測系統由電源模塊為雷達 系統的工作提供電源，由激光發射器發射激光，激光通過準直鏡校準使發射出的激光以直 線射出，射出后的激光經過激光套筒中的反射鏡反射入大氣中，與大氣中的煙霧相互作用 后反射，反射的激光信號被激光套筒中的光學探測器接收，并經過光學計數器計數后通過 數據采集，并將采集到的數字信號傳入計算機/工控機，經計算機數據處理后，得到輸電線 路走廊上是否引發山火。
[0030] 與現有技術相比，本發明具有如下優點與效果：
[0031] 1、節能環保；通過雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器所感應到的實地雨量、溫 度及濕度信號控制激光雷達的工作狀態，使得輸電線路走廊在不易發生山火的情況下，使 激光雷達處于關閉狀態，反之激光雷達處于開啟狀態，這樣，既能有效的監測輸電線路走廊 引發的山火，同時也達到了整套輸電線路山火監測系統的節能效果。
[0032] 2、通過雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器所感應到的實地雨量、溫度及濕度 信號有效的控制計算機處于運行狀態或者睡眠狀態，達到輸電線路山火監測系統的節能效 果。
[0033] 3、具有很大的市場推廣價值。本發明既能監測輸電線路走廊上引發的山火，使輸 電線路更加穩定、可靠的運行；同時又能使輸電線路山火監測系統達到了節能的效果，本發 明的應用前景廣闊，具有很大的市場推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發明的激光雷達監測系統框圖。
[0035] 圖2是本發明的激光雷達系統工作狀態控制流程圖。
[0036] 圖3是本發明監測裝置的安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。
[0038] 實施例
[0039] 如圖1所示，為本發明的山火監測系統的組成框圖，該山火監測系統在工作過程 中，由旋轉電機帶動激光套筒轉動，以實現激光系統全方位的掃描，并采用雨量、溫度及濕 度三種傳感器所感應到的雨量、溫度及濕度三種信號去控制整套輸電線路山火監測系統的 工作狀態，該山火監測系統主要包括：電源模塊、計算機/工控機、數據采集器、雨量傳感 器、溫度傳感器、濕度傳感器、激光發射器1、準直鏡2、旋轉電機3、反光鏡4、牛頓望遠鏡5、 激光套筒6、光學探測器7及光子計數器等組成。激光信號8由激光發射器1發射經過準直 鏡2后，通過反射鏡4反射到煙霧中，激光信號8與煙霧作用后，反射光信號9反射通過光 學探測器7接收處理后。通過光子計數器、數據采集器后由計算機進行處理，判斷輸電線路 周圍是否有山火發生。該激光雷達監測系統安裝于輸電線路桿塔10上。
[0040] 本輸電線路山火監測系統還包括節能模塊，該模塊由電源模塊為其供電，本節能 模塊由雨量、溫度及濕度傳感器和數據采集器構成，主要利用雨量、溫度及濕度三種傳感器 感知的雨量、溫度及濕度三種信號經數據采集器后傳入計算機/工控機，經計算機處理后 控制激光雷達系統及計算機的工作狀態，由此在輸電線路走廊不易產生山火時，將激光雷 達關閉、計算機處于睡眠狀態，反之，開啟激光雷達、喚醒計算機，使激光雷達和計算機處于 工作狀態，這樣既能夠監測輸電線路走廊上引發的山火，同時達到節能效果。
[0041] 如圖3所示，為本發明的輸電線路激光雷達監測系統的安裝示意圖，輸電線路激 光雷達監測系統的具體安裝過程如下：
[0042] (1)由塔底的電源模塊為計算機/工控機、激光雷達系統、數據采集器、雨量傳感 器、溫度傳感器及濕度傳感器供給電能；
[0043] (2)將激光雷達系統安裝于輸電線路桿塔上，并將監測到的山火信號通過電纜引 入安裝于塔底的數據采集器，并將數據采集器采集到的信號傳輸至計算機/工控機，經計 算機/工控機計算確定是否是輸電線路上發生了山火；
[0044] (3)雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器可安裝于沿著輸電線路走廊的附近；
[0045] (4)雨量傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器感應到的雨量、溫度及濕度信號通過數 據采集器采集后傳輸至計算機/工控機，通過計算機/工控機計算判斷該區域是否容易發 生山火，依次決定激光雷達及計算機的工作狀態。
[0046] 如圖2所示，為本發明的應用于山火監測系統的山火監測方法，主要包括以下步 驟：
[0047] 步驟1 :程序開始，通過計算機的初始化，開啟激光雷達，執行步驟2 ;
[0048] 步驟2 :輸入實時的雨量、溫度及濕度控制信號，執行步驟3 ;
[0049] 步驟3 :通過計算機程序判斷是否有雨量信號，如有雨量信號則執行步驟4,否則 保持激光雷達開啟狀態并執行步驟5 ;
[0050] 步驟4 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第一定時器定時一 段時間后喚醒計算機，并返回執行步驟2 ;
[0051] 步驟5 :通過計算機程序判斷實時輸入的濕度信號，如果濕度信號較強，則執行步 驟6,否則保持激光雷達開啟并執行步驟7 ;
[0052] 步驟6 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第二定時器定時一 段時間后喚醒計算機，并返回執行步驟2 ;
[0053] 步驟7 :通過計算機程序判斷溫度信號，如果溫度信號較低，則執行步驟8,否則執 行步驟9 ;
[0054] 步驟8 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第三定時器定時一 段時間后喚醒計算機，返回執行步驟2 ;
[0055] 步驟9 :開啟激光雷達，控制計算機處于睡眠狀態，并通過第四定時器定時一段時 間后喚醒計算機，返回執行步驟2 ;
[0056] 通過以上九個程序步驟，使輸電線路山火監測系統的工作一直處于循環狀態，達 到及時感應雨量、溫度及濕度三種控制信號，以控制激光雷達及計算機的工作狀態，以達到 節能效果。
[0057] 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種輸電線路的山火監測系統，包括：激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控箱 和供電電源模塊，其特征在于，還包括氣象傳感器；供電電源模塊分別與激光雷達系統、數 據采集器、計算機/工控機和氣象傳感器相連接，氣象傳感器與數據采集器相連接，數據采 集器與計算機/工控機相連接，激光雷達系統與計算機/工控機相連接。
2. 根據權利要求1所述的輸電線路山火監測系統，其特征在于，所述激光雷達系統包 括：激光發射器、準直鏡、旋轉電機、激光套筒、光學探測器、牛頓望遠鏡、反光鏡和光學計數 器。
3. 根據權利要求1所述的輸電線路山火監測系統，其特征在于，所述數據采集器用于 米集反射光信號。
4. 根據權利要求1所述的輸電線路山火監測系統，其特征在于，所述計算機/工控箱用 于處理反射光信號和判斷是否有山火發生。
5. 根據權利要求1所述的輸電線路山火監測系統，其特征在于，所述供電電源模塊用 于給激光雷達系統、數據采集器、計算機/工控箱及氣象傳感器供電。
6. 根據權利要求1所述的輸電線路山火監測系統，其特征在于，所述氣象傳感器包括： 雨量傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器。
7. -種應用于權利要求1所述的輸電線路的山火監測系統的山火監測方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟1 :程序開始，通過計算機的初始化，開啟激光雷達，執行步驟2 ; 步驟2 :輸入實時的雨量、溫度及濕度控制信號，執行步驟3 ; 步驟3 :通過計算機程序判斷是否有雨量信號，如有雨量信號則執行步驟4,否則保持 激光雷達開啟狀態并執行步驟5 ; 步驟4 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第一定時器定時一段時 間后喚醒計算機，并執行步驟2 ; 步驟5 :通過計算機程序判斷實時輸入的濕度信號，如果濕度信號較強，則執行步驟6， 否則保持激光雷達開啟并執行步驟7 ; 步驟6 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第二定時器定時一段時 間后喚醒計算機，并執行步驟2 ; 步驟7 :通過計算機程序判斷溫度信號，如果溫度信號較低，則執行步驟8,否則執行步 驟9; 步驟8 :關閉激光雷達，同時控制計算機處于睡眠狀態，并通過第三定時器定時一段時 間后喚醒計算機，執行步驟2 ; 步驟9 :開啟激光雷達，控制計算機處于睡眠狀態，并通過第四定時器定時一段時間后 喚醒計算機，執行步驟2。
8. 根據權利要求7所述的山火監測方法，其特征在于，在步驟4中，所述第一定時器 的定時時間根據用戶實際需要設定；在步驟6中，所述的第二定時器的定時時間根據用戶 實際需要設定；在步驟8中，所述第三定時器的定時時間根據用戶實際需要設定；在步驟9 中，所述第四定時器的定時時間根據用戶實際需要設定。
【文檔編號】G01S17/88GK104143245SQ201410366299
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】戴棟, 張敏, 謝從珍 申請人:華南理工大學