输电线路带电作业安全实时控制系统及作业监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种输电线路带电作业安全实时控制系统及作业监测方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国电网的快速发展，带电检修已成为保证电网的安全运行和稳定供电的重 要手段，同时给带电作业工作提出了严峻的挑战。带电作业人员在作业过程中，由于工作程 序繁琐，工作环境恶劣等原因，往往使作业人员容易忽视身边危险，无意中过于接近带电设 备，造成人员伤亡。因此，如何有效保障带电作业过程中作业人员安全、增强带电作业工作 的安全管理，预防及减少安全事故的发生，已成为我国带电作业领域重要的研究项目。
[0003] 带电作业的安全距离是指作业人员在确保安全的前提下，与带电体或接地体之间 所应保持的各种最小空气间隙距离的总称，是保证带电作业人身和设备安全的关键，输电 线路带电作业安全距离的准确计算是带电作业中一项至关重要的工作。
[0004] 目前，我国带电作业安全距离的确定和作业过程的管控，主要是依靠具有丰富带 电作业实践经验的专责监护人员的监督及作业人员的自觉来实现。专责监护人完全凭借自 身的工作经验、个人状态通过目测来确定安全距离，该种做法存在一定的主观因素，同时还 会受到视觉角度和外界环境等客观因素的影响，容易造成距离的判断结果与实际安全距离 存在较大差距，无法保证带电作业人员的安全；另一方面，带电作业人员在作业过程中，由 于现场作业点多面广，工作繁重，作业人员易疲劳，精力不够集中，容易发生违章行为，从而 导致安全事故的发生。因此，仅仅依靠专责监护人员的观察能力和作业人员的自觉性，一般 很难保证现场带电作业时安全距离的准确判断和作业过程的有效控制。
[0005] 项目针对目前我国电力行业带电作业中安全预警系统产品缺乏、功能单一等现 状，提出基于多传感器的带电作业安全距离实时检测和视频监控系统，对作业人员作业过 程中的安全距离进行准确计算及预警，并实现作业现场的全过程实时监控，项目的研究对 防止作业人员的习惯性违章和人身伤亡等安全事故的发生提供了有效的技术方法和技术 手段，可望在带电作业安全信息获取、安全距离预警和作业现场监控等方面取得技术、方法 和应用上突破，对促进我国带电作业工作的发展具有十分重要的工程实践价值。
【发明内容】
[0006] 本发明针对目前我国带电作业中安全距离预警系统缺乏的问题，提供一种保证作 业人员安全并提高带电作业效率的输电线路带电作业安全实时控制系统及作业过程监测 方法。
[0007] 本发明提供的该种输电线路带电作业安全实时控制系统，包括若干随动摄像头、 移动监控终端和控制指挥中屯、；随动摄像头中集成超声波测距模块；随动摄像头通过无线 通信方式与移动监控终端进行数据交互；移动监控终端通过无线通信方式与控制指挥中屯、 进行数据交互。
[000引所述随动摄像头包括超声波测距模块、摄像头装置、单片机控制系统和无线通信 模块；超声波测距模块内嵌在摄像头装置的前端；超声波测距模块与单片机控制系统连 接；摄像头装置与单片机控制系统连接，单片机控制系统控制摄像头装置实时跟随目标运 动；单片机控制系统的串口与无线通信模块连接，单片机控制系统将视频数据和测距数据 通过无线通信模块发至控制中屯、。
[0009] 所述超声波测距模块包括超声波发射电路和超声波接收电路；超声波发射电路发 射超声波信号，该信号遇到被检测物返回由超声波接收电路接收，超声波接收电路将接收 的信号传至单片机控制系统。
[0010] 所述超声波发射电路包括超声波传感器的发射器、振荡器和功率放大电路；振荡 器的输出端与功率放大电路的输入端连接，功率放大电路的输出端与超声波传感器的发射 器连接。
[0011] 所述超声波接收电路采用单稳式超声波接收器电路；其包括超声波传感器的接收 器、高通放大器电路。
[0012] 所述摄像头装置包括带云台的摄像头。
[0013] 所述单片机控制系统包括FPGA;FPGA包括UART发送模块、数据采集模块、计时模 块、温度补偿模块、视频图像处理模块、视频随动模块、=维坐标模块和片内RAM。
[0014] 所述移动监控终端包括视频采集编码模块、视频压缩编码模块、主控制模块、4G接 入模块、LCD显示模块、存储模块和电源模块；视频采集编码模块与视频压缩编码模块连 接，视频采集编码模块还与主控制模块连接；视频压缩编码模块与主控制模块连接；主控 制模块与4G接入模块连接，主控制模块还分别与LCD显示模块、存储模块连接；电源模块给 上述各模块供电。
[0015] 一种输电线路带电作业安全实时控制系统的作业监测方法，该方法包括如下步 骤： 步骤一，随动摄像头采集作业人员作业图像，并将采集到的图像信息传输至单片机控 制系统，单片机控制系统利用视频追踪算法对图像信息进行处理； 步骤二，根据处理结果，判断图像信息中作业人员所带色标是否在摄像头视野的中屯、 位置； 步骤S，若作业人员所带色标在该中屯、位置，则控制超声波测距模块获取作业人员与 危险点之间的距离，并传输至单片机控制系统，由单片机控制系统通过移动监控终端传至 控制指挥中屯、；转至步骤四； 否则，单片机控制系统根据所述色标与摄像头视野中屯、的差异量，控制摄像头的云台 转动，并继续采集图像信息判断作业人员所带色标是否在图像采集的中屯、位置，直至作业 人员所带色标在摄像头视野的中屯、位置；转至步骤一； 步骤四，控制指挥中屯、将距离数据与电力安全工作规程中对应的安全距离进行比对， 低于该规程规定的安全距离时，对该作业人员实时报警。
[0016] 所述作业人员所带色标位于作业人员的头、腕部和脚踩部。
[0017] 所述随动摄像头至少包括5个，用于分别实时追踪操作人员头、两手腕部和两脚 踩部的色环。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点在于；本发明是基于多超声波传感器融合的带电 作业安全距离实时检测系统。本发明利用集成超声波传感器的随动摄像头实时计算出作业 人员与危险点之间距离信息并做出即时的分析，提醒作业人员注意身体各部位与相应危险 点之间的距离，实时画面监控把作业人员实时位置传输到监控中屯、，如果作业人员一旦将 到达危险位置点，本发明可实时发出警报信号。通过本发明为带电作业的安全提供有效的 监控，对预防或减少带电作业人身伤害等事故的发生具有十分重要的工程实践价值。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的原理示意图。
[0020] 图2是本发明的随动摄像头前端结构示意图。
[0021] 图3是本发明的超声波测距模块功能框图。
[0022] 图4是本发明的振荡-放大型发射原理框图。
[0023] 图5是本发明的超声波发射电路图。
[0024] 图6是本发明的超声波接收电路图。
[0025] 图7是本发明的移动监控终端主要硬件模块框图。
[0026] 图8是本发明的移动监控的软件结构图。
[0027] 图9是本发明的安全距离实测流程图。
[002引图10是本发明的一种实施方式示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0030] 如图1所示，本发明包括若干随动摄像头、移动监控终端和控制指挥中屯、。随动 摄像头中集成超声波测距模块；随动摄像头通过无线通信方式与移动监控终端进行数据交 互；移动监控终端通过无线通信方式与控制指挥中屯、进行数据交互。
[0031] 随动摄像头包括超声波测距模块、摄像头装置、单片机控制系统和无线通信模块。 超声波测距模块内嵌在摄像头装置的前端；超声波测距模块与单片机控制系统连接；摄像 头装置与单片机控制系统连接，单片机控制系统控制摄像头装置实时跟随目标运动；单片 机控制系统的串口与无线通信模块连接，单片机控制系统将视频数据和测距数据通过无线 通信模块发至控制中屯、。
[0032] 摄像头装置包括带云台的摄像头。
[0033] 如图2所示，其中1为超声波传感器，可W发射超声波和接收色环反射回来的超声 波；2为摄像头视频采集器，可W对监控的画面信息进行采集；3是集成超声波传感器的随 动摄像头的外壳，通过外壳将传感