一种高压输电线路安全预警装置论文和设计-黄荣极

全文摘要

本实用新型公开了一种高压输电线路安全预警装置，它包括固定单元、移动单元及报警显示单元；固定单元包括第一微控制器及与该第一微控制器相连的基站差分GPS、供电模块、摄像模块、远程通信模块、第一通信模块，该远程通信模块与远程主站通信连接；该移动单元包括第二微控制器及与该第二微控制器相连的移动站差分GPS、电场检测模块、第二通信模块，该第二通信模块与第一通信模块通信连接；该报警显示单元包括第三微控制器及与该第三微控制器相连的音频播放模块、显示模块、存储模块、第三通信模块，该第三通信模块与第一通信模块和第二通信模块通信连接；本实用新型实现对高压输电线路高效的实时监控，减少了人员与物资投入，保障供电可靠性。

主设计要求

1.一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：包括用于安装在高压输电线路上的固定单元、用于安装在移动车辆上的移动单元及用于安装在移动车辆的驾驶室内的报警显示单元；该固定单元包括第一微控制器及与该第一微控制器相连的基站差分GPS、供电模块、摄像模块、远程通信模块、第一通信模块，该供电模块用于给该固定单元供电，该远程通信模块与远程主站通信连接；该移动单元包括第二微控制器及与该第二微控制器相连的移动站差分GPS、电场检测模块、第二通信模块，该第二通信模块与第一通信模块通信连接；该报警显示单元包括第三微控制器及与该第三微控制器相连的音频播放模块、显示模块、存储模块、第三通信模块，该第三通信模块与第一通信模块和第二通信模块通信连接；通过该基站差分GPS和移动站差分GPS获取该移动单元与固定单元之间的第一空间距离；通过该电场检测模块获取其所处高压输电线路下方的电场大小；通过该第一空间距离及电场大小判断是否需要预警，并由报警显示单元报警及显示。

设计方案

1.一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：包括用于安装在高压输电线路上的固定单元、用于安装在移动车辆上的移动单元及用于安装在移动车辆的驾驶室内的报警显示单元；

该固定单元包括第一微控制器及与该第一微控制器相连的基站差分GPS、供电模块、摄像模块、远程通信模块、第一通信模块，该供电模块用于给该固定单元供电，该远程通信模块与远程主站通信连接；

该移动单元包括第二微控制器及与该第二微控制器相连的移动站差分GPS、电场检测模块、第二通信模块，该第二通信模块与第一通信模块通信连接；

该报警显示单元包括第三微控制器及与该第三微控制器相连的音频播放模块、显示模块、存储模块、第三通信模块，该第三通信模块与第一通信模块和第二通信模块通信连接；

通过该基站差分GPS和移动站差分GPS获取该移动单元与固定单元之间的第一空间距离；通过该电场检测模块获取其所处高压输电线路下方的电场大小；通过该第一空间距离及电场大小判断是否需要预警，并由报警显示单元报警及显示。

2.根据权利要求1所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该固定单元还包括与第一微控制器相连的UWB测距模块，该移动单元还包括与第二微控制器相连的UWB标签，通过该UWB测距模块和UWB标签测得该移动单元和固定单元之间的第二空间距离，还通过结合该第二空间距离判断是否需要预警。

3.根据权利要求2所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该固定单元还包括与第一微控制器相连的多目标微波测距雷达，用于该固定单元下方的各目标物与其之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该远程通信模块为GPRS模块。

5.根据权利要求1所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块都为无线射频数传单元。

6.根据权利要求1所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该供电模块包括CT取电单元，用于从高压输电线路上取电并给该固定单元供电。

7.根据权利要求1或2所述的一种高压输电线路安全预警装置，其特征在于：该移动单元设于移动车辆的顶部。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压输电线路安全预警装置。

背景技术

每年高压输电线路因外力破坏，造成的断线停电事故频频发生。每次因查找外破事故需要消耗大量人力，且每次造成线路停运的造成的直接经济损失，(以220KV为例)按每小时传输负荷5万kWh计算，按0.5元电费计算，平均经济效损失83万元。如果加上因施工机械触碰带电导线造成人身触电伤亡事故，所造成的损失将更加巨大。除了外破给输电线路的安全带来隐患以外，高压输电线路由于垂坠等原因造成其与地面之间的距离超出安全距离，也会给高压输电带来安全隐患，因此加强高压输电线路下方各类施工场所的作业安全，采用高效的实时监控系统替代人工监测，非常必要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高压输电线路安全预警装置，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高压输电线路安全预警装置，它包括用于安装在高压输电线路上的固定单元、用于安装在移动车辆上的移动单元及用于安装在移动车辆的驾驶室内的报警显示单元；

该移动单元包括第二微控制器及与该第二微控制器相连的移动站差分GPS、电场检测模块、第二通信模块，该第二通信模块与第一通信模块通信连接；

一实施例之中：该固定单元还包括与第一微控制器相连的UWB测距模块，该移动单元还包括与第二微控制器相连的UWB标签，通过该UWB测距模块和UWB标签测得该移动单元和固定单元之间的第二空间距离，还通过结合该第二空间距离判断是否需要预警。

一实施例之中：该固定单元还包括与第一微控制器相连的多目标微波测距雷达，用于该固定单元下方的各目标物与其之间的距离。

一实施例之中：该远程通信模块为GPRS模块。

一实施例之中：该第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块都为无线射频数传单元。

一实施例之中：该供电模块包括CT取电单元，用于从高压输电线路上取电并给该固定单元供电。

一实施例之中：该移动单元设于移动车辆的顶部。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、可通过获得的第一空间距离，判断该第一空间距离是否超出设定范围，若超出设定范围则进行预警。

2、可通过获得的第二空间距离，结合第一空间距离，进行自适应加权融合得到综合的空间距离，判断该空间距离是否超出设定范围，若超出设定范围则进行预警。

3、通过获得的电场大小，判断该电场大小是否超出设定范围，若超出设定范围则进行预警。

4、本实用新型采用高压输电线路安全预警装置实现对高压输电线路高效的实时监控，代替了人工监控，减轻了工作人员的工作量，同时将事故隐患消除在萌芽，减少了人员与物资投入，保障供电可靠性。

5、本实用新型所述的高压输电线路安全预警装置结构简单、新颖、监测效果良好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实施例所述的固定单元的结构框图。

图2为本实施例所述的移动单元的结构框图。

图3为本实施例所述的报警显示单元的结构框图。

具体实施方式

请查阅图1至图3，一种高压输电线路安全预警装置，它包括用于安装在高压输电线路上的固定单元10、用于安装在移动车辆上的移动单元20及用于安装在移动车辆的驾驶室内的报警显示单元30，本实施例中，该移动单元20设于移动车辆的顶部。

该固定单元10包括第一微控制器11及与该第一微控制器11相连的基站差分GPS12、供电模块13、摄像模块14、远程通信模块15、第一通信模块16，该供电模块13用于给该固定单元10供电，该远程通信模块15与远程主站通信连接。

该移动单元20包括第二微控制器21及与该第二微控制器21相连的移动站差分GPS22、电场检测模块23、第二通信模块24，该第二通信模块24与第一通信模块16通信连接。

该报警显示单元30包括第三微控制器31及与该第三微控制器31相连的音频播放模块32、显示模块33、存储模块34、第三通信模块35，该第三通信模块35与第一通信模块16和第二通信模块24通信连接。

本实施例中，该基站差分GPS12采用72通道u-blox第八代定位导航器(M8P+M8N)，GPS L1C\/A和北斗B1RTK卫星接收，更新速率高达8赫兹，差分定位(RTK)精度0.025m。将安装在高压输电线路上的基站差分GPS12为坐标原点，以经过坐标原点的WGS-84椭球法线位Z轴，X轴和Y轴分别指向东向和西向建立站心直角坐标系，将移动站差分GPS22输出的经纬度数据均转换到该坐标系下处理。以高压输电线路安装点为固定基站，检测高压输电线路上固定单元10的空间三维坐标，进而结合移动单元20的空间三维坐标得出该移动单元20与固定单元10之间的第一空间距离。

本实施例中，该摄像模块14采用OV2640图像传感器，通过与第一微控制器11的DCMI接口连接，可以输出整帧、子采样、缩放和取窗口等方式的各种分辨率8\/10位影像数据。用于拍摄输电线路下方的图像。

本实施例中，该第一微控制器11采用STM32F4X系列单片机，拥有6个串口与各个模块相接，一个DCMI接口与摄像模块14相接，集成的硬件FPU和DSP指令加快了运算速度。用于各个模块之间数据采集和数据交换，以及数据和图像的处理。

本实施例中，该移动站差分GPS22设置成rover模式，移动站差分GPS22应用基站差分GPS12发来的校正数据进行差分运算并提供精确的三维空间坐标。其包含一个带3轴陀螺仪，3轴加速度计和3轴磁力计的惯性测量单元。为定向估计与GPS数据融合提供参数。检测移动单元20的空间三维坐标，进而结合固定单元10的空间三维坐标得出该移动单元20与固定单元10之间的第一空间距离。

本实施例中，该电场检测模块23采用单轴平板电容板接受单轴方向的电场信号，通过放大、整流、滤波，送入第二微控制器的ADC转换接口。用于检测移动车辆当前位置对应的高压输电线路下方的电场强度。

本实施例中，该第二微控制器21采用STM32F4X系列单片机，拥有的三个串口与各模块连接，用于数据接收和数据交换，电场检测模块23与其ADC接口连接用于模数转换。

本实施例中，该音频播放模块32采用全功能音频处理器WM8978，集成了麦克风和扬声器。

本实施例中，该显示模块33采用电容触摸彩色显示模块，包括TFTLCD显示屏、LCD控制器、触摸屏、人机界面处理系统和通讯接口，可以独立完成图形界面、背光、触摸屏的处理和控制。

本实施例中，该存储模块34为SD卡模块，采用Micro SD物理规格，其接口采用标准SD总线传输模式(SDIO)，使用第三微控制器31自带的SGIO接口驱动，与SDI\/O卡规格版本2.0全兼容，支持各种不同的数据总线模式，用于保存设置的参数和移动车辆通过高压输电线路下方的时间与位置数据。

本实施例中，该第三微控制器31采用STM32F4X系列单片机，拥有的一个串口与显示模块相接，SDIO接口与存储模34块相接，一个I2S接口与音频播放模块32相接。

该固定单元10还包括与第一微控制器11相连的UWB测距模块17，该移动单元20还包括与第二微控制器21相连的UWB标签25。该UWB测距模块17和UWB标签25既可以作为基站，也可以作为标签，通过拨码开关进行切换。本案中以UWB测距模块17为基站，检测其与安装在移动车辆上的UWB标签25之间的距离；当该UWB测距模块17和UWB标签25都通上电后，会自动进行动态组网，标签会输出自身ID、定位坐标、以及其到基站的距离信息，同时，基站也会同步输出所有UWB标签25的距离信息，用于检测移动单元20与固定单元10的第二空间距离。

该固定单元10还包括与第一微控制器11相连的多目标微波测距雷达18，用于该固定单元10下方的各目标物与其之间的距离。该多目标微波测距雷达18通过发射和接收无线电波来感应物体距离，数据接口采用异步串行通讯，其波特率为57600bit\/s，逻辑电平为3.3V TTL电平。检测高压输电线路下方物体离检测点的距离，采用多个目标的设计，检测范围0.5-30M，距离分辨率为0.01M。

本实施例中，该远程通信模块15为GPRS模块。

本实施例中，该第一通信模块16、第二通信模块24和第三通信模块35都为无线射频数传单元。该无线射频数传单元采用型号SX1278的433MHz，标准的UART\/TTL接口，七种速率和三种接口校验方式。高效的循环交织纠检错编码，透明数据传输方式。用于固定单元10、移动单元20、报警显示单元30之间的数据交互。

本案通过该基站差分GPS和移动站差分GPS获取该移动单元与固定单元之间的第一空间距离，通过该UWB测距模块和UWB标签测得该移动单元和固定单元之间的第二空间距离，通过该电场检测模块获取其所处高压输电线路下方的电场大小；本实施例中，将第一空间距离和第二空间距离通过自适应加权融合算法进行融合得到固定单元与移动单元之间的融合空间距离；若该融合空间距离超过设定范围(说明高压输电线路离地过高或过低)或测得的电场大小超过设定范围(说明对应的高压输电线路处出现外破)，则报警显示单元启动报警，同时摄像模块启动摄像并将摄得的图像通过远程通信模块传输至远程主站。其启动报警的条件除了本案所述的通过判断融合空间距离以外，还可通过对第一空间距离和第二空间距离分别判断来触发启动报警，以及还可将第一空间距离、第二空间距离、多目标微波测距雷达测得距离进行自适应加权融合后得出融合空间距离再进行判断。

当基站差分GPS12、移动站差分GPS22、UWB测距模块17、UWB标签25出现故障时，多目标微波测距雷达18可以检测固定单元10和移动单元20之间的距离，若达到报警条件，启动摄像模块14和远程通信模块15，将摄得图像传输至远程主站，驾驶室接受数据后可设置报警和显示实时数据。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

设计图

一种高压输电线路安全预警装置论文和设计

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主设计要求

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设计说明书

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