一种输电线路用监测和预警系统 【技术领域】
本发明属于警报装置领域，尤其涉及一种输电线路用监测和预警系统。背景技术 输电线路延绵数千里，线路走廊地形复杂、多变，经常会由于外力的入侵而遭 到破坏，比如吊车碰线、违章施工、异物短路以及盗窃等。 这些破坏轻则造成大面积停 电，重则造成人员伤亡。 因此当外物入侵的时候，在对输电线路造成破坏之前，及时地 对输电线路进行监测和预警具有重大的意义。
现有的输电线路监控产品监测的覆盖范围有限，大都局限于监测某一种外力的 入侵，并没有对输电线路进行全方位的保护。 此外，这些产品大都在输电线路被破坏 之后才进行报警，并不能够有效预防破坏的发生。 因此，这些监控产品具有很大的局限 性，远远不能满足实际应用的需要。
发明内容 本发明实施例的目的在于提供一种输电线路用监测和预警系统，旨在解决对输 电线路进行监测和预警的现有技术中存在的监测覆盖范围有限、预警不及时等问题。
本发明实施例是这样实现的，一种输电线路用监测和预警系统，所述系统由安 置于两个输电线路杆塔的两部分模块组成，所述系统包括 ：
发射端主控模块，安置于输电线路杆塔，用于控制发射端各模块的工作 ；
发射模块，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测信号 ；
接收端主控模块，安置于探测范围之内、所述发射端主控模块所在的输电线路 杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作 ；
接收模块，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射模块发射的探测信 号；
发射端电源模块，与所述发射端主控模块连接，用于提供发射端各模块所需的 工作电压 ；
接收端电源模块，与所述接收端主控模块连接，用于提供接收端各模块所需的 工作电压 ；
发射端通信模块，与所述发射端主控模块连接，用于发送发射端的相关数据 ；
接收端通信模块，与所述接收端主控模块连接，用于向远程终端发送系统自身 产生的数据，以及从外界收集的数据。
本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监 测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生 报警信号。 与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆 盖范围，并能够更及时地报警。
附图说明
图 1 是本发明实施例提供的输电线路用监测和预警系统的结构图 ； 图 2 是本发明实施例提供的另一输电线路用监测和预警系统的结构图 ； 图 3 是本发明实施例提供的第三种输电线路用监测和预警系统的结构图 ； 图 4 是本发明实施例提供的监视模块的结构图 ； 图 5 是本发明实施例提供的电源模块的结构图 ； 图 6 是本发明实施例提供的主控模块的结构图 ； 图 7 是本发明实施例提供的第四种输电线路用监测和预警系统的结构图 ； 图 8 是本发明实施例提供的第五种输电线路用检测和预警系统的结构图 ； 图 9 是本发明实施例提供的硬件原理框图 ； 图 10 是本发明实施例提供的实物示例图 ； 图 11 是本发明实施例提供的 FLASH 扩展电路的电路图 ； 图 12 是本发明实施例提供的硬件看门狗电路的电路图 ； 图 13 是本发明实施例提供的复位电路的电路图 ； 图 14 是本发明实施例提供的实时时钟电路的电路图 ； 图 15 是本发明实施例提供的 GPRS 模块的电源控制单元的电路图 ； 图 16 是本发明实施例提供的高速球机以及视频服务器的电源控制单元的电路 图 17 是本发明实施例提供的高速球的云台控制接口电路的电路图 ； 图 18 是本发明实施例提供的雷达的报警输入电路的电路图 ； 图 19 是本发明实施例提供的防盗雷达报警电路的电路图。图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步详细说明。 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例是这样实现的，所述系统由安置于两个输电线路杆塔的两部分模 块组成，所述系统包括 ：
发射端主控模块，安置于输电线路杆塔，用于控制发射端各模块的工作 ；
发射模块，与所述发射端主控模块连接，用于发射探测信号 ；
接收端主控模块，安置于探测范围之内、所述发射端主控模块所在的输电线路 杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作 ；
接收模块，与所述接收端主控模块连接，用于接收所述发射模块发射的探测信 号；
发射端电源模块，与所述发射端主控模块连接，用于提供发射端各模块所需的 工作电压 ；
接收端电源模块，与所述接收端主控模块连接，用于提供接收端各模块所需的 工作电压 ；
发射端通信模块，与所述发射端主控模块连接，用于发送发射端的相关数据 ；接收端通信模块，与所述接收端主控模块连接，用于向远程终端发送系统自身 产生的数据，以及从外界收集的数据。
本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监 测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生 报警信号。 与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆 盖范围，并能够更及时地报警。
实施例一 ：
图 1 示出了本发明实施例提供的输电线路用监测和预警系统的结构，为了便于 说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，发射端主控模块 11，安置于输电线路杆塔，用于控制和协调发射端各模 块的工作。
发射端通信模块 12，与发射端主控模块 11 连接，用于向接收端传输发射端的相 关数据。 发射端的相关数据主要包括防盗数据、发射端的电池剩余量等数据。 作为本发 明实施例的一个示例，发射端通信模块使用的是 433MHz 频段通讯。
发射端电源模块 13，与发射端主控模块 11 连接，用于为发射端各模块提供工作 电压。 接收端主控模块 14，安置于探测范围之内、发射端主控模块 11 所在的输电线路 杆塔之外的输电线路杆塔，用于控制接收端各模块的工作。
接收端通信模块 15，与接收端主控模块 14 连接，用于向监控中心或其他远程终 端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的数据。 作为本发明实施例的一个示例， 接收端通信模块 15 使用 433MHz 频段通讯接收发射端通信模块 12 发送的相关数据 ；使 用 GPRS 模块向监控中心或其他远程终端发送系统自身产生的数据，以及从外界收集的 数据。
接收端电源模块 16，与接收端主控模块 14 连接，用于为接收端各模块提供工作 电压。
发射模块 17，与发射端主控模块 11 连接，用于发射探测信号。
接收模块 18，与接收端主控单元 14 连接，用于接收发射模块 17 发射的探测信 号。
在实际工作中，发射模块 17 在发射端主控模块 11 的控制下，发出探测信号，而 与发射模块 17 分别安装不同的杆塔上的接收模块 18 接收上述探测信号。 在发射模块 17 以及接收模块 18 之间组成一个远距离、宽范围的椭球体监控空间，对输电线路进行实时 保护。
没有外力入侵时，输电线路用监测和预警系统处于稳定的监测状态。 当系统的 稳定状态被打破，即系统监测到有外力侵入监测空间时，接收模块 18 将这个变化转变成 报警信号传送给接收端主控模块 14，接收端主控模块 14 收到报警信号后，通过接收端通 信模块 15 上报监控中心或者其他远程终端。
本发明实施例利用探测信号发射模块和探测信号接收模块对两塔之间进行监 测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当有外物侵入监测空间时，即可产生 报警信号。 与现有技术相比，本发明实施例扩大了输电线路用监测和预警系统的监测覆
盖范围，并能够更及时地报警。
实施例二 ：
图 2 示出了本发明实施例提供的另一输电线路用监测和预警系统的结构，为了 便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，发射雷达 21，与发射端主控模块 11 连接，用于发射探测用电磁波。
接收雷达 22，与接收端主控模块 14 连接，用于接收发射雷达 21 发射的探测用电 磁波。
在实际工作中，发射雷达 21 在发射端主控模块 11 的控制下，发出探测用电磁 波，而与发射雷达 21 分别安装不同的杆塔上的接收雷达 22 接收上述探测用电磁波。 在 发射雷达 21 以及接收雷达 22 之间组成一个远距离、宽范围的椭球体监控空间，对输电线 路进行实时保护。
没有外力入侵时，输电线路用监测和预警系统处于稳定的监测状态。 当系统的 稳定状态被打破，即系统监测到有外力侵入监测空间时，接收雷达 22 将这个变化转变成 报警信号传送给接收端主控模块 14，接收端主控模块 14 收到报警信号后，通过接收端通 信模块 15 上报监控中心或者其他远程终端。 作为本发明实施例的示例，发射雷达 21 以及接收雷达 22 可以分别为工作在 K 波 段的微波发射器和微波接收器。 在接收端通信模块 15 向监控中心或者其他远程终端传送 报警信息时，可以通过 GPRS 或者 CDMA 等网络实现传送。
本发明实施例利用雷达监测，可以对输电线路杆塔周围进行全方位的扫描，当 有外物侵入监测空间时，即可产生报警信号。 与现有技术相比，本发明实施例扩大了输 电线路用监测和预警系统的监测覆盖范围，并能够更及时地报警。
实施例三 ：
图 3 示出了本发明实施例提供的第三种输电线路用监测和预警系统的结构，为 了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，监视模块 31，与接收端主控模块 14 连接，用于以视频的方式采集现场状 况，并处理采集的视频。
在实际工作中，系统监测到有外力入侵时，接收雷达 22 将报警信号传送给接收 端主控模块 14，接收端主控模块 14 收到报警信号后，通过接收端通信模块 15 上报监控中 心或者其他远程终端。 同时启动监视模块 31 对告警现场进行现场录像，并将所采集的现 场录像以视频的方式处理后，通过接收端通信模块 15 传回监控中心或者其他远程终端， 以便针对具体的情况做出相应的措施来避免输电线路遭到破坏。
作为本发明实施例的示例，在接收端通信模块 15 向监控中心或者其他远程终端 传送视频信息时，可以通过 3G 网络实现传送。
本发明实施例利用监视模块，使监控中心或者其他远程终端可以显示出对输电 线路构成安全隐患的具体形式，有利于监控中心针对具体情况采取相应的预防措施，提 高了系统的风险防范能力。
实施例四 ：
图 4 示出了本发明实施例提供的监视模块的结构，为了便于说明只示出了与本 发明实施例相关的部分。
高速球机 41，与接收端主控模块 14 连接，用于以视频形式采集现场信息。
视频服务器 42，与高速球机 41 连接，用于对采集的视频进行处理。 这些处理包 括视频压缩等一系列图像处理，以保证传输数据的正确性和稳定性。
实施例五 ：
在本发明实施例中，发射端和接收端都采用同样的电源模块，图 5 示出了本发 明实施例提供的电源模块的结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，控制器 51，与发射端主控模块 11 或者接收端主控模块 14 连接，用于在不 同的发电方式之间进行切换。
光伏电池 52，与控制器 51 连接，用于利用太阳的光能发电。
风力发电机 53，与控制器 51 连接，用于利用风力发电。
蓄电池 54，与控制器 51 连接，用于储存电能。
由于受时间和地域的约束，很难全天候都只依靠太阳能或者风能进行发电。 而 太阳能和风能在时间上和地域上都具有很强的互补性 ：白天光照强时风较小 ；夜间光照 弱时，风能由于地表温差变化而增强。 因此本发明实施例根据具体情况在太阳能发电和 风能发电之间进行切换，以保证系统电源的可靠性和稳定性。 实施例六 ：
在本发明实施例中，发射端主控模块 11 以及接收端主控模块 14 都使用同样的单 片机，其结构如图 6 所示。
实施例七 ：
图 7 示出了本发明实施例提供的第四种输电线路用监测和预警系统的结构，为 了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
其中，防盗传感器 71，安置于输电线路杆塔，与发射端主控模块 11 或者接收端 主控模块 14 连接，用于对杆塔周围进行警戒。
防盗传感器 71 对探测性电磁波的发射与接收集为一体，形成一个椎体的探测空 间，与发射雷达 21 和接收雷达 22 形成的椭球体探测空间相叠加，以增强系统的监测能 力。
此外，防盗传感器 71 包括探测器以及相控雷达，其中探测器可以是名为 “红 外、微波、智能三鉴探测器” 的探测器。 利用双微波 MRD-PLUS 运动状态识别技术对 入侵目标的形体、相对位移速度进行检测和识别，能识别出树木、衣物等悬挂物的晃动 等干扰源，可抗风、雨、雪、沙等干扰，杜绝误报。 此外，防盗传感器 71 能够自动识别 监测的物体大小，最小监测的物体为 30kg，所以小鸟、蝙蝠等小型动物不会对防盗传感 器 71 造成影响。
当有可疑的人或物进入防盗传感器 71 的警戒区域时，防盗传感器 71 将报警信号 直接或者通过发射端通信模块 12 传送给接收端主控模块 14，接收端主控模块 14 收到报警 信号后，通过接收端通信模块 15 上报监控中心或者其他远程终端，同时启动监视模块 31 对告警现场进行现场录像，并将所采集的现场录像以视频的方式通过接收端通信模块 15 传回监控中心或者其他远程终端，以便做出相应的措施来避免输电线路遭到破坏。
作为本发明实施例的示例，在每个杆塔上安置四个防盗传感器，分别安装于塔 的四周，实时监测周围的环境，保护铁塔以及终端设备。
本发明实施例在杆塔上加入防盗传感器，可以增强系统的监测能力，并且该防 盗传感器采用双微波 MRD-PLUS 运动状态识别技术以及相控雷达，可防止误报。
实施例八
作为本发明的实施例，上述实施例中，还包括与接收端主控模块 14 连接的声光 预警模块 81，如图 8 所示。 在系统向监控中心或者其他远程终端传输报警信号的同时启 动声光预警模块 81，以对现场的安全隐患起到震慑或警示的预警作用。
实施例九 ：
图 9 示出了本发明实施例提供的硬件原理，为了便于说明只示出了与本发明实 施例相关的部分。
其中，GPIO 为通用 I/O 口，12C 为 12C 总线，ADC 为数模转换装置，USART 为 通用同步 / 异步串行接收 / 发射器，RS232 为 RS232 接口，JTAG 为 JTAG 接口，SDRAM 为同步动态随机存储器， SPI 为 SPI 总线， FLASH 为闪存， EBI 为 EBI 总线。
实施例十 ：
图 10 示出了本发明实施例提供的实物示例，为了便于说明只示出了与本发明实 施例相关的部分。
在实际工作中，机箱内置通信模块、主控模块等功能模块，精密雷达 T 和精密 雷达 R 之间形成了一个宽范围、全方位的探测空间。
当有外物侵入该探测空间时，通信模块向监控中心或者其他远程终端发送警报 信息。 与此同时，启动声光报警器，对现场进行威慑，并利用高速球机将现场情况以视 频的形式通过通信模块传回监控中心或者其他远程终端。
而安装在各塔上的防盗传感器，用以监测近距离的侵入情况，加强系统的检测 能力。
图 10 中仅示出了塔 A 和塔 B 之间的系统构成，在本发明提供的实施例的示例 中，针对输电线路的特征，如果欲在所有输电线路之间都建立一个监测空间，需要在相 邻的检测空间都安装上相应的发射模块和接收模块，具体而言，若塔 C 在塔 B 一侧，要 在塔 B 和塔 C 中建立监测空间的话，则在塔 B 另外设置一个发射端，在塔 C 另外设置一 个接收端，以此类推。
作为本发明实施例的另一个示例，精密雷达使用 K 波段传感器，最远可以检测 到 457m，最大宽度可以达到 12m，并且这个宽度可以根据需要或者现场情况进行调节。
实施例十一 ：
图 11 示出了本发明实施例提供的 FLASH 扩展电路，为了便于说明只示出了与本 发明实施例相关的部分。
作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为 AT45DB161 的芯片实现。
实施例十二 ：
图 12 示出了本发明实施例提供的硬件看门狗电路，为了便于说明只示出了与本 发明实施例相关的部分。
作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为 SP706REN 的芯片实现。
实施例十三 ：
图 13 示出了本发明实施例提供的复位电路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
实施例十四 ：
图 14 示出了本发明实施例提供的实时时钟电路，为了便于说明只示出了与本发 明实施例相关的部分。
作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为 RX-8025T 的芯片实现。
实施例十五 ：
图 15 示出了本发明实施例提供的 GPRS 模块的电源控制单元的电路，为了便于 说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
该电路可用于实现电源管理和低功耗设计要求。
实施例十六 ：
图 16 示出了本发明实施例提供的高速球机以及视频服务器的电源控制单元的电 路，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。
改电路可用于实现电源管理和低功耗设计要求。
实施例十七 ：
图 17 示出了本发明实施例提供的高速球的云台控制接口电路，为了便于说明只 示出了与本发明实施例相关的部分。 作为本发明实施例的一个示例，可以用型号为 MAX13487 的芯片实现。
实施例十八 ：
图 18 示出了本发明实施例提供的雷达的报警输入电路，为了便于说明只示出了 与本发明实施例相关的部分。
无报警时， K2 处于断开状态，管脚 P50_FOG 处于低电平 ；当监测到入侵时， K2 闭合， P50_FOG 从低电平变为高电平，从而触发主控模块处理相关动作。
实施例十九 ：
图 19 示出了本发明实施例提供的防盗雷达报警电路，为了便于说明只示出了与 本发明实施例相关的部分。
无报警时， K3 处于闭合状态， P44_INPUT 处于高电平 ；
当监测到入侵时，K3 断开，P44_INPUT 从高电平变为低电平，从而触发主控模 块处理相关动作。
本发明实施例具有如下有益效果 ：
1、利用发射模块和接收模块进行探测用电磁波的发射与接收，保证了全方位的 监测范围，当有外物侵入该监测空间时，系统即可产生报警信号，能够及时报警。
2、利用监视模块对现场情况进行采集和传输，可以使监控中心或者其他远程 终端处的人员确切的知道安全隐患的具体形式和地点，以使其对具体问题采取相应的措 施，增强了系统的预警能力和风险防范能力。
3、采用可在风能发电和太阳能发电之间切换的电源系统，提高了电源的可靠性 和稳定性。
4、通过加入防盗传感器，进一步提高了系统的监测能力。
5、防盗传感器采用双微波 MRD-PLUS 运动状态识别技术以及相控雷达，可以 识别出树木、衣物等悬挂物的晃动等干扰源，可抗风、雨、雪、沙等干扰，杜绝误报。
6、系统中加入了声光预警模块，可以对现场的安全隐患进行震慑或者警示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之 内。