薛雅亮

摘要：近年來(lái)，輸電線路受到外力破壞，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是研制出防止外力損傷的裝置。摘要根據(jù)外力損傷的類型，研究分析了我國(guó)輸電線路外力損傷的現(xiàn)狀及監(jiān)測(cè)技術(shù)在各種防止外力損傷監(jiān)測(cè)裝置中的應(yīng)用， 對(duì)相關(guān)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了討論， 提出了綜合監(jiān)測(cè)的模型。

關(guān)鍵詞：外力破壞；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；輸電線路。

導(dǎo)言：電網(wǎng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，輸電線路的建設(shè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而，輸電線路容易受到人為因素和外力的破壞，而傳統(tǒng)的人工定期巡檢和24小時(shí)值班的方式效率低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)法及時(shí)預(yù)防和停止。因此，開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定的輸電線路外力損傷預(yù)防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)有效遏制外力損傷事故具有極其重要的作用。

1 防外力破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型

1.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本模型

為防止外力破壞事故，需建立一套集遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能分析、事件記錄、自動(dòng)預(yù)警等功能為一體的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中，微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）可進(jìn)行A/C轉(zhuǎn)換，圖像、視頻信號(hào)分析處理。探測(cè)器、攝像機(jī)將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后，由MCU將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，最后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)將對(duì)前端設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果，監(jiān)測(cè)中心可以判斷是否發(fā)生或?qū)l(fā)生外力破壞事故，以及事故發(fā)生的地點(diǎn)、相應(yīng)的塔線、時(shí)間等情況，采取相應(yīng)的喊話報(bào)警、維護(hù)人員報(bào)警等措施。

1.2 檢測(cè)部分設(shè)計(jì)

檢測(cè)部分由紅外三鑒探測(cè)器、攝像機(jī)和警示器構(gòu)成，用于智能偵測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)告警及圖像采集。

（1）紅外三鑒探測(cè)器用以實(shí)現(xiàn)輸電線路附近外力隱患的偵測(cè)與智能分析，將微波、被動(dòng)紅外和人工智能化技術(shù)相結(jié)合，它相互補(bǔ)充，以保證最可靠的檢測(cè)效果，防止誤報(bào)；利用計(jì)算方法分析人體的具體運(yùn)動(dòng)，區(qū)分人體的具體運(yùn)動(dòng)和各種誤差信息。在檢測(cè)到潛在的危險(xiǎn)后，探測(cè)器將智能地重新確認(rèn)報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)實(shí)際入侵者的行為調(diào)整閾值。利用微波電路可以分析人體的具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，進(jìn)一步確定是否是人體的異常運(yùn)動(dòng)。

（2）攝像機(jī)完成視頻信號(hào)的采集，支持遠(yuǎn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)或觸發(fā)式視頻查看和現(xiàn)場(chǎng)照相。

（3）警示器用于播放中心站監(jiān)控人員的現(xiàn)場(chǎng)喊話，一旦分析發(fā)現(xiàn)有大型設(shè)備或人員闖入，就可在線檢查輸電線路周?chē)鷮?shí)時(shí)圖像，通過(guò)遠(yuǎn)程控制的方式對(duì)輸電線路現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行警示，防止安全隱患事故的發(fā)生。

1.3 MCU模塊設(shè)計(jì)

MCU模塊選用LPC1768芯片，其操作頻率達(dá)100MHz，相比于ARM7而言，速度快近1/3，而功耗不足ARM7的3/4。同時(shí)，芯片面積更小，更易于集成，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線、串口等功能，兼具數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)上傳等功能。

2防外力破壞技術(shù)分析

2.1紅外線探測(cè)技術(shù)

紅外線探測(cè)技術(shù)主要是對(duì)人為造成的外力破壞進(jìn)行監(jiān)測(cè)。是一種利用紅外線探頭完成探測(cè)工作的防外力破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它能夠?qū)ν饨绲募t外輻射進(jìn)行收集， 而當(dāng)收集到的紅外輻射溫度出現(xiàn)變化時(shí)， 紅外探頭上的紅外感應(yīng)源就會(huì)釋放電荷， 而被紅外線探測(cè)裝置感應(yīng)到的信號(hào)就會(huì)被傳輸出去。一般來(lái)說(shuō)，在采用紅外探測(cè)技術(shù)時(shí)，由于聲控系統(tǒng)主要采集傳輸線保護(hù)區(qū)內(nèi)的聲音信號(hào)，可能會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，所以在使用紅外探測(cè)技術(shù)時(shí)，會(huì)配合聲控探測(cè)系統(tǒng)，增強(qiáng)對(duì)傳輸線的外力保護(hù)和監(jiān)測(cè)能力影響監(jiān)測(cè)質(zhì)量。目前，由于新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，語(yǔ)音檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸縮小，并逐漸處于被淘汰的階段。

2.2雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)

雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是利用雷達(dá)探測(cè)器對(duì)輸電線路的外力破壞進(jìn)行監(jiān)測(cè)，雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以對(duì)大范圍的輸電線路進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，并且雷達(dá)探測(cè)器的靈敏度比較高，綜合各方面因素來(lái)講這是一種十分優(yōu)質(zhì)的防外力破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。然而，雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是一種預(yù)警系統(tǒng)。在監(jiān)測(cè)輸電線路的外力損傷時(shí)，主要是根據(jù)激光的傳輸時(shí)間來(lái)監(jiān)測(cè)高壓線路磁聲的變化。這樣就可以達(dá)到高壓線和物體之間的距離。如果物體與傳輸線的距離超過(guò)預(yù)設(shè)距離，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，方便工作人員及時(shí)處理。

2.3視頻監(jiān)控技術(shù)

視頻監(jiān)控技術(shù)是一種比較新型的外力損傷監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要由前端智能處理裝置和多種檢測(cè)裝置組成。視頻監(jiān)控技術(shù)結(jié)合了攝像機(jī)監(jiān)控和一些傳感器檢測(cè)器，彌補(bǔ)了攝像機(jī)監(jiān)控的盲區(qū)，提高了監(jiān)控質(zhì)量。并且因?yàn)閭鞲刑綔y(cè)器的靈敏度和可靠性更高，極大的提高了對(duì)外力破壞監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在輸電線路運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)用視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸電線路的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，尤其是對(duì)盜竊線路零件和設(shè)備的行為進(jìn)行警報(bào)和記錄，能夠保證對(duì)不法分子進(jìn)行相應(yīng)處罰。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的同時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)線路監(jiān)控情況進(jìn)行分析，工作人員還可以根據(jù)分析結(jié)果對(duì)線路中的問(wèn)題和隱患進(jìn)行排除，保證輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。

2.4微波感應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

微波感應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是對(duì)針對(duì)盜竊線路配件的外力破壞行為進(jìn)行的一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。微波感應(yīng)系統(tǒng)可以對(duì)輸電線路周?chē)怀^(guò)10米的移動(dòng)物體進(jìn)行探測(cè)，并將探測(cè)到的信號(hào)傳輸至監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。然而，盜竊輸電線路附件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，影響監(jiān)測(cè)效果。因此，為了使微波感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)得到更廣泛的推廣，有必要改進(jìn)和創(chuàng)新外力損傷監(jiān)測(cè)技術(shù)，消除監(jiān)測(cè)過(guò)程中的噪聲，促進(jìn)外力損傷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展。

3 防外力破壞系統(tǒng)模型

從當(dāng)前來(lái)看，我國(guó)在運(yùn)用防外力破壞的監(jiān)測(cè)技術(shù)后，取得的效果比較良好，有一部分的檢測(cè)裝置已經(jīng)開(kāi)始廣泛地應(yīng)用。防外力破壞的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合模型。

3.1防外務(wù)破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程

各種雷達(dá)探測(cè)器和傳感器，會(huì)將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，A/D電路能夠?qū)㈩A(yù)處理模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，MCU分析和處理收到的信號(hào)，然后，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)GSM/GPRS再傳送到監(jiān)控中心，對(duì)于傳來(lái)的信息，監(jiān)控中心綜合地進(jìn)行處理， 將要發(fā)生的外力破壞的桿塔線路和位置以及時(shí)間等進(jìn)行確定，一是撥打95598，對(duì)需要及時(shí)處理的外力傷害報(bào)警，然后安排維修人員撤離；二是對(duì)即將發(fā)生的人身外力傷害，通過(guò)語(yǔ)音提示進(jìn)行警示勸導(dǎo)教育，為維修人員爭(zhēng)取時(shí)間，用攝像機(jī)捕捉并記錄現(xiàn)場(chǎng)，為以后的處理提供現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)。

3.2外力損傷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合模型組成

該模型采用多種雷達(dá)、傳感器和攝像機(jī)對(duì)輸電線路的外力損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：第一部分是由各種攝像機(jī)和傳感器、雷達(dá)探測(cè)器、GSM/GPRS和單片機(jī)組成的擴(kuò)展部分。電源監(jiān)控系統(tǒng)可以由太陽(yáng)能電池板和電池組成，保證系統(tǒng)的連續(xù)供電， 通信系統(tǒng)GSM/GPRS不進(jìn)行工作時(shí)，處于休眠的狀態(tài)， 致使通信設(shè)備降低電能的消耗和使用的壽命延長(zhǎng)；第二部分由數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)控中心組成， 監(jiān)控系統(tǒng)將從監(jiān)控分機(jī)處所接收的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)與儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的輸電線路屬性的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，綜合地進(jìn)行分析，致使事故處理的方案及策略得以有效地確定，同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)將傳來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存；第三，一部分是執(zhí)行部分，當(dāng)95598接到報(bào)警的通知后，根據(jù)實(shí)際的情況，就會(huì)安排合適人員去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理[8]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，抗外力損傷裝置的成功研制和廣泛應(yīng)用，大大減少了外力輸電線路事故的發(fā)生，從而保證了輸電線路設(shè)備的可靠性和安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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