一种输电线路异常状态图像抓拍设备的制作方法

1.本技术涉及输电线路安全保障技术领域，尤其涉及一种输电线路异常状态图像抓拍设备。


背景技术：

2.输电线路在运行过程中，可能由于雷电、污秽、动物、树障、风吹舞动、山火、覆冰等各种自然因素，以及机械施工、盗窃等人为因素而造成瞬时闪络或故障跳闸。一方面，线路闪络可能会造成输电线路电器设备产生缺陷，若不及时对闪络造成的缺陷及时的进行处理，会导致输电线路产生故障，影响输电线路的正常运行。另一方面，输电线一旦发生故障，需要运维人员进行巡逻排除故障，以恢复供电。
3.现有技术中，已经能够对线路故障进行准确定位，提升故障位置的查找效率。但是，对于造成线路故障的具体原因通常采用结合气象数据和现场环境进行推断，准确率不高，无法为检修人员提供有用参考。并且，现有技术中缺乏技术手段对线路闪络进行检测。现有的输电线路图像监控系统采取的是间隔拍摄的方式，但线路故障或闪络均为瞬时偶发事件，现有图像监测系统的工作模式下，无法记录到故障或闪络的过程。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种输电线路异常状态图像抓拍设备，旨在解决目前输电线路故障原因难以辨识，对闪络未跳闸问题缺乏监测，而现有的输电线路通道可视化设备无法监测瞬时事件的技术问题的技术问题。
5.第一方面，本技术提供一种输电线路异常状态图像抓拍设备，所述设备安装于输电线路杆塔塔腰处，所述设备包括：
6.单片机；
7.摄像单元，其与所述单片机相连；
8.第一采集单元，其用于在采集到光信号时输出第一高电平信号至单片机；
9.第二采集单元，其用于在采集到行波电流信号时，输出第二高电平信号至所述单片机；
10.第三采集单元，其用于在采集到磁信号时输出第三高电平信号至所述单片机；
11.所述单片机用于在接收到任一高电平信号时向所述摄像单元输出触发信号；
12.所述摄像单元用于在接收到所述触发信号时抓拍输电线路现场图片。
13.一些实施例中，所述摄像单元包括：
14.第一摄像头，其镜头用于对准输电线路杆塔下方；
15.反射镜，其设置于所述第一摄像头的镜头下方，用于反射输电线路杆塔塔头画面；
16.第二摄像头，其镜头用于对准输电线路通道；
17.第三摄像头，其镜头用于对准输电线路杆塔下方。
18.一些实施例中，所述第一采集单元包括：
19.第一传感器，其用于采集光信号；
20.第一滤波器，其用于对所述第一传感器采集的光信号进行滤波；
21.第一比较器，其用于确定所述第一滤波器滤波后的光信号是否大于预设光信号阈值，并在大于时输出第一高电平信号至所述单片机。
22.一些实施例中，所述第二采集单元包括：
23.第二传感器，其用于采集行波电流信号；
24.第二滤波器，其用于对所述第二传感器采集的行波电流信号进行滤波；
25.第二比较器，其用于确定所述第二滤波器滤波后的行波电流信号是否大于预设的行波电流信号阈值，并在大于时输出第二高电平信号至所述单片机。
26.一些实施例中，所述第三采集单元包括：
27.第三传感器，其用于采集磁信号；
28.第三滤波器，其用于对所述第三传感器采集的磁信号进行滤波；
29.第三比较器，其用于确定所述第三滤波器滤波后的磁信号是否大于预设磁信号阈值，并在大于时输出第三高电平信号至所述单片机。
30.一些实施例中，所述第一传感器为日盲型紫外光传感器，其设置于所述输电线路异常状态图像抓拍设备顶部；
31.所述第二传感器为感应磁棒，其设置于所述输电线路异常状态图像抓拍设备顶部，方向与输电线路通道异面平行且投影垂直；
32.所述第三传感器为微波雷达，其感应方向对准输电线路杆塔下方。
33.一些实施例中，所述输电线路异常状态图像抓拍设备还通过无线通信单元与数据中心连接；
34.所述第二采集单元还用于在采集到工频电流信号时，通过所述无线通信单元向所述数据中心上报电线路故障信号；
35.所述摄像单元还用于通过所述无线通信单元向所述数据中心上传输电线路现场图片。
36.一些实施例中，所述输电线路异常状态图像抓拍设备被配置为：
37.当采集到工频电流信号且工频电流信号大于预设工频电流信号阈值时，向数据中心上报输电线路故障信号；
38.当采集到光信号且光信号大于预设光信号阈值、采集到行波电流信号且行波电流信号大于预设行波电流信号阈值和/或采集到磁信号且磁信号大于预设磁信号阈值且未采集到所述工频电流信号时，向数据中心上报故障预警信号。
39.一些实施例中，所述输电线路异常状态图像抓拍设备还包括：供电单元；
40.所述供电单元用于为所述第一采集单元、所述第二采集单元、所述第三采集单元、所述单片机和所述摄像单元供电。
41.一些实施例中，所述摄像单元被配置为：
42.在一次拍摄完成之后接收到下一次触发信号之前都处于休眠状态。
43.本技术提供一种输电线路异常状态图像抓拍设备，该设备包括：单片机；摄像单元，其与所述单片机相连；第一采集单元，其用于在采集到光信号时输出第一高电平信号至单片机；第二采集单元，其用于在采集到行波电流信号时，输出第二高电平信号至所述单片
机；第三采集单元，其用于在采集到磁信号时输出第三高电平信号至所述单片机；所述单片机用于在接收到任一高电平信号时向所述摄像单元输出触发信号；所述摄像单元用于在接收到所述触发信号时抓拍输电线路现场图片，该设备用于通过输电线路的故障信号触发启动图像拍摄，对输电线路故障产生过程和闪络产生过程的画面进行捕捉和记录，为检修人员提供有用参考。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为输电线路异常状态图像抓拍设备的安装位置示意图；
46.图2为本技术实施例提供的一种输电线路异常状态图像抓拍设备的结构示意框图；
47.图3为输电线路异常状态图像抓拍设备的具体结构示意图；
48.图4为第一摄像头和反光镜安装位置示意图；
49.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
50.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
51.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
52.本技术实施例提供一种输电线路异常状态图像抓拍设备。
53.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
54.如图1所示，该输电线路异常状态图像抓拍设备整体安装于输电线路的杆塔塔腰处，该设备的传感器皆为非接触式传感器只需安装在杆塔塔腰上，无需在导线或者地线上另外安装传感器，使得设备的安装，拆卸和维修都更加的方便，信号传输不依赖短距通信，传输延时低。
55.请参照图2，图2为本技术的实施例提供的一种输电线路异常状态图像抓拍设备的结构示意框图。
56.如图2所示，输电线路异常状态图像抓拍设备由第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元、单片机和摄像单元构成。其中，第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元设置于单片机的输入侧，与单片机的不同的i/o接口相连接。摄像单元设置于单片机的输出侧，与单片机的i/o接口相连接。第一采集单元用于在采集到光信号时输出第一高电平信号至单片机。第二采集单元用于在采集到行波电流信号时，输出第二高电平信号至单片机；第
三采集单元其用于在采集到磁信号时输出第三高电平信号至单片机；单片机用于在接收到任一高电平信号时向摄像单元输出触发信号；摄像单元用于在接收到触发信号时抓拍输电线路现场图片。
57.一些实施例中，输电线路异常状态图像抓拍设备还包括供电单元，其用于为第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元、单片机和摄像单元供电。
58.具体的，如图3所示，第一采集单元中包括第一传感器，第一滤波器和第一比较器。第一传感器与第一滤波器之间为电连接，第一滤波器与第一比较器之间为电连接，第一比较器与单片机的第一i/o口相连。第一传感器为日盲型紫外光传感器，其用于采集如雷击造成的光信号，并将采集到的光信号发送到第一滤波器中。第一滤波器用于对第一传感器采集的光信号进行滤波，去除干扰信号，并将滤波后的光信号发送到第一比较器中。第一比较器比较第一滤波器滤波后的光信号和预设光信号阈值，确定光信号是否大于预设光信号阈值，并在大于时，输出第一高电平信号到单片机。
59.具体的，第二采集单元中包括第二传感器，第二滤波器和第二比较器，其连接方式与第一采集单元中相似，第二比较器与单片机的第二i/o口相连。第二传感器为感应磁棒，其用于采集行波电流信号，并将采集到的信号发送到第二滤波器中。第二滤波器用于对第二传感器采集的行波电流信号进行滤波，去除干扰信号，并将滤波后的信号发送到第二比较器中。第二比较器比较第二滤波器滤波后的行波电流信号是否大于预设的行波电流信号阈值，滤波后的工频电流信号是否大于预设工频电流信号阈值，并在大于时，输出第二高电平信号到单片机。
60.进一步的，第二采集单元的感应磁棒还用于采集工频电流信号，第二滤波器还用于对采集的工频信号进行滤波，第二比较器还用于比较滤波后的工频电流信号是否大于预设的工频电流信号，当大于时确定输电线路出现故障。
61.具体的，第三采集单元中包括第三传感器，第三滤波器和第三比较器，其连接方式与第一采集单元中相似，第三比较器与单片机的第三i/o口相连。第三传感器为微波雷达，其用于采集磁信号，并将采集到的磁信号发送到第三滤波器中。第三滤波器用于对第三传感器采集的磁信号进行滤波，去除干扰信号，并将滤波后的磁信号发送到第三比较器中。第三比较器比较第三滤波器滤波后的磁信号和预设磁信号阈值，确定磁信号是否大于预设磁信号阈值，并在大于时，输出第三高电平信号到单片机。
62.作为一种优选的实施方式，输电线路上的光信号一般在雷击时产生，第一传感器设置于输电线路异常状态图像抓拍设备的顶部，使第一传感器能够更好的接收光信号。行波电流信号在瞬时闪络、线路接地故障、线路短路故障时产生，工频电流信号在发生故障时伴随产生，第二传感器设置于所述输电线路异常状态图像抓拍设备顶部，方向与输电线路通道异面平行且投影垂直，能够对输电线路的行波电流和工频电流更好的进行检测。异常的磁信号会在杆塔存在人员入侵时产生，第三传感器的感应方向对准输电线路杆塔下方，能够在以上事件产生时更及时的接收磁信号。
63.特征性的，本技术的摄像单元为标准三摄，三个摄像镜头分别监控不同的区域。第一摄像头的镜头用于对准输电线路杆塔塔头，第二摄像头的镜头用于对准输电线路通道，也就是输电线路的导线。第三摄像头的镜头用于对准输电线路杆塔下方。如此设置摄像单元能够对输电线路整个周边环境，输电线路通道和整个输电线路杆塔进行了监控。
64.优选的，如图4所示，第一摄像头的镜头用于对准输电线路杆塔下方。并在第一摄像头镜头下方设置反光镜，反光镜反射输电线路杆塔塔头的画面，第一摄像头拍摄反光镜上反射的塔头头像，从而实现对输电线路杆塔塔头的监控。第一摄像头镜头向下设置能够避免第一摄像的镜头上出现累积灰尘，下雨时进水等问题，保证第一摄像头的监控效果，增长第一摄像头的使用寿命。其中，反光镜可以为凸面镜，能够更大范围的反射输电线路杆塔塔头的画面。
65.值得说明的是，传感器监测故障或闪络发生时伴随发出的电信号或光信号或磁信号，一旦满足触发条件，则启动摄像头进行图像高速连续抓拍，记录现场情况。本技术中通过单片机对摄像单元进行触发，通过硬件触发的方式，在故障发生时，快速启动抓拍技术，从单片机触发到摄像头的响应能够达到微秒级别，保障了在故障发生时，能够及时启动摄像单元快速连续抓拍，捕获有效的现场故障/闪络过程的图像。其中，本技术中的摄像单元被配置为在完成一次拍摄后，在接收到下一次触发信号之前，摄像单元都处于休眠状态，在接收到触发信号后被唤醒拍摄，以节约能源。
66.一些实施例中，输电线路异常状态图像抓拍设备中还包括无线通信单元，输电线路异常状态图像抓拍设备通过无线通信单元与数据中心连接，当摄像单元拍摄现场故障和/或闪络图像后，通过无线通信单元将拍摄的现场故障和/或闪络图像上传至数据中心，以供工作人员查看输电线路现场状况。并且第二采集单元采集到的工频信号确定输电线路故障时，通过无线通信单元向数据中心上报输电线路故障信号。
67.作为一种优选的实施方式，输电线路异常状态图像抓拍设备被配置为，当采集到工频电流信号且工频电流信号大于预设工频电流信号阈值时，通过无线通信单元向数据中心上报输电线路故障信号。当采集到光信号且光信号大于预设光信号阈值、采集到行波电流信号且行波电流信号大于预设行波电流信号阈值和/或采集到磁信号且磁信号大于预设磁信号阈值，且未采集到工频电流信号时，通过无线通信单元向数据中心上报故障预警信号。
68.本技术的输电线路异常状态图像抓拍设备设置了非接触式传感器和对准不同方位的摄像模块，传感器包括光信号传感器，电流信号传感器和磁信号传感器用于监测采集输电线路故障或闪络发生时伴随产生的光信号、电流信号和磁信号。一旦监测到的信号满足触发条件则启动摄像单元进行图像高速连续抓拍，记录现场情况，并将抓拍图片上传到数据中心。保证了对故障产生过程抓拍的及时性，能够抓拍到闪络现象和故障发生的过程，为输电线路的检修和维护提供了可靠的信息依据。
69.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
70.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而
且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
71.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。