用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备 |
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| 申请号 | CN201710180971.2 | 申请日 | 2017-03-24 | 公开(公告)号 | CN106816041A | 公开(公告)日 | 2017-06-09 |
| 申请人 | 广州环名科技有限公司; | 发明人 | 陈红彬; 刘靖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于大跨越高压输电线路的 船舶 告警及违章取证的设备，其特征在于，包括航海警示灯、交通信息灯、 图像识别 模 块 、视频图像取证模块、供电模块和中央 数据处理 系统；所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块均匀分布安装在大跨越高压输电线路弧垂 位置 附近的 导线 上，所述中央 数据处理系统 安装在附近杆塔上。本发明提供的用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，能够对从高压导线下方的大型轮船提前发出告警信息、对超高大型船舶提前发出禁止通过的告警信息并启动摄像取证功能，对该船舶进行现场状况监控，可以有效 预防 人员伤亡事故发生，并在发生事故时，及时启动调查工作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，其特征在于，包括航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块和中央数据处理系统；所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块均匀分布安装在大跨越高压输电线路弧垂位置附近的导线上，所述中央数据处理系统安装在附近杆塔上； |
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| 说明书全文 | 用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备技术领域[0001] 本发明涉及船舶报警领域，特别涉及一种用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备。 背景技术[0002] 随着近年我国超高压/特高压电网的发展，跨江/跨海大跨越段高压输电线路越来越多，部分船体较高的大型轮船从高压输电线路下方通过时，由于电气安全距离不足，存在危及船上人员生命安全和高压导线被船体撞断线的事故隐患。近年我国及国外已发生多起船舶撞断高压导线事故，造成了人员伤亡及高压线路被损坏的严重损失。因此急需一种用于大跨越高压输电线路的船舶警告及违章取证的设备。 发明内容[0003] 本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备。 [0004] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，其特征在于，包括航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块和中央数据处理系统；所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块均匀分布安装在大跨越高压输电线路弧垂位置附近的导线上，所述中央数据处理系统安装在附近杆塔上；所述航海警示灯、交通信息灯用于向从高压导线下方通过的大型轮船发出告警信息； 所述图像识别模块用于识别出从高压导线下方通过的大型轮船的高度； 所述视频图像取证模块用于对超过预设高度的船舶提前发出禁止通过的告警信息并启动摄像取证，对该船舶进行现场状况监控； 所述供电模块采用“感应取电+双级稳压电路设计+锂电池充电”的供电技术。 [0006] 进一步，所述供电模块还包括智能充电管理功能模块，设有MPPT控制技术、高低压保护、自动恢复、温度补偿，具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式。 [0008] 进一步，所述图像识别模块识别轮船高度的算法包括以下步骤：根据江河/大海、高压线路的现场应用特点和大型船舶航行特点，利用背景差分和帧间差分相结合的运动目标切割分析算法提取船舶轮廓； 利用模糊ART神经网络模型识别算法、不同高度船舶几何特征算法对船舶高度进行计算识别。 [0009] 进一步，还包括无线WIFI模块和4G无线模块，所述视频图像取证模块通过WIFI网络发送给所述中央数据处理系统，所述中央数据处理系统通过4G网络发送到后台。 [0010] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：1、本发明提供的用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，综合采用目前最新的电子信息技术、视频处理技术、智能传感技术等，能够对从高压导线下方的大型轮船提前发出告警信息、对超高大型船舶提前发出禁止通过的告警信息并启动摄像取证功能，对该船舶进行现场状况监控，不仅可以有效预防人员伤亡事故发生，而且一旦发生事故，通过后台立刻可以调取现场监控数据，对现场启动调查工作。 [0011] 2、本发明提供的用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，它采用了双极稳压电路：前级采用缓冲控制功能的Boost电路预稳压，保证取电模块能输出较高的电压以获取最大程度的输出功率，并有效防治磁芯饱和；后级采用Buck电路获得与锂电池相匹配的充电电压。 [0012] 3、本发明提供的用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，采用了电源滤波、光电隔离、数字滤波、软硬件看门狗以及精细的PCB设计、良好的接地和屏蔽工艺、高品质元器件的选用等多项技术措施，保证这些部件具有优异的电磁兼容性能，确保在高压环境下长期运行的稳定性；在外观结构上采用304不锈钢材质和IP67防护等级设计，确保部件长期运行具有优异的防锈耐腐蚀、防水等环境适应性能。附图说明 [0013] 图1是实施例船舶告警及违章取证的设备结构示意图。 具体实施方式[0014] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例 [0015] 参照图1所示，用于大跨越高压输电线路的船舶告警及违章取证的设备，其特征在于，包括航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块和中央数据处理系统；所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块均匀分布安装在大跨越高压输电线路弧垂位置附近的导线上，所述中央数据处理系统安装在附近杆塔上；所述航海警示灯、交通信息灯用于向从高压导线下方通过的大型轮船发出告警信息； 所述图像识别模块用于识别出从高压导线下方通过的大型轮船的高度； 所述视频图像取证模块用于对超过预设高度的船舶提前发出禁止通过的告警信息并启动摄像取证，对该船舶进行现场状况监控； 所述供电模块采用“感应取电+双级稳压电路设计+锂电池充电”的供电技术。 [0016] 进一步，所述双极稳压电路前级采用缓冲控制功能的Boost电路预稳压，后级采用Buck电路获得与锂电池相匹配的充电电压。 [0017] 进一步，所述供电模块还包括智能充电管理功能模块，设有MPPT控制技术、高低压保护、自动恢复、温度补偿，具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式。 [0018] 进一步，所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块的外壳均采用304不锈钢材质和IP67防护等级设计。 [0019] 在本实施例中，所述航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块均匀分布安装在大跨越高压输电线路弧垂位置附近的导线上，所述中央数据处理系统安装在附近杆塔上。为提高这些部件的运行可靠性，它们分别独立采用“感应取电+锂电池”的供电方式。关于高压感应取电技术文章已比较多，但目前普遍感应取电技术设计不合理造成电源电压不稳定、无法保证设备长期持久稳定运行，只进行研究实验而没有现场应用等现象。本实施例采用感应取电+双级稳压电路设计+锂电池充电（DC12V）的独特供电技术：根据跨江/跨海高压线路电压等级及运行负荷特点，建立感应线圈输出功率与输出电压、负载功耗、磁芯参数与线圈匝数的数学模型，设计出合理的感应取电线圈，保证输出电压与电流能够与锂电池容量相匹配； 为了保证锂电池的充电效果，本发明设计了双极稳压电路：前级采用缓冲控制功能的Boost电路预稳压，保证取电模块能输出较高的电压以获取最大程度的输出功率，并有效防治磁芯饱和；后级采用Buck电路获得与锂电池相匹配的充电电压。 [0020] 为了保证锂电池的长期应用，本发明还智能充电管理功能模块，设计有先进的MPPT(最大功率跟踪)控制技术、高低压保护、自动恢复、温度补偿、具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式等功能。 [0021] 另外，本实施例中的航海警示灯、交通信息灯、图像识别模块、视频图像取证模块、供电模块全部安装运行在高压导线上，常受到强电磁辐射、雷电冲击、高频噪声和谐波干扰等多方影响，轻则造成系统监测数据误差增大或数据丢失，重则导致系统“死机”。为增强这些部件模块的抗扰能力，本实施例还采用了电源滤波、光电隔离、数字滤波、软硬件看门狗以及精细的PCB设计、良好的接地和屏蔽工艺、高品质元器件的选用等多项技术措施，保证这些部件具有优异的电磁兼容性能，确保在高压环境下长期运行的稳定性。本实施例中在外观结构上采用304不锈钢材质和IP67防护等级设计，确保部件长期运行具有优异的防锈耐腐蚀、防水等环境适应性能。 [0022] 进一步，所述图像识别模块识别轮船高度的算法包括以下步骤：根据江河/大海、高压线路的现场应用特点和大型船舶航行特点，利用背景差分和帧间差分相结合的运动目标切割分析算法提取船舶轮廓； 利用模糊ART神经网络模型识别算法、不同高度船舶几何特征算法对船舶高度进行计算识别。 [0023] 在本实施例中，在传统图像识别算法基础上，根据江河/大海、高压线路等独特的现场应用特点和大型船舶航行特点，开发了背景差分和帧间差分相结合的运动目标切割分析算法、模糊ART神经网络模型识别算法、不同高度船舶几何特征算法、深度学习、中值滤波和形态学滤波的抗干扰算法等并应用到图像识别模块中，能够成功地对超过一定高度的船舶进行识别。 [0024] 进一步，还包括无线WIFI模块和4G无线模块，所述视频图像取证模块通过WIFI网络发送给所述中央数据处理系统，所述中央数据处理系统通过4G网络发送到后台。 [0025] 在本实施例中，现场拍摄的图像视频信息通过国际最新的H.265视频解压缩技术进行处理，然后通过4G无线网路发送到后台；采用4G和WIFI相结合的无线网络通信技术，实现前端告警设备与与后台应用端、高压线路维护人员之间的数据传输。 [0026] 本实施例设备运行时，在现场正常情况下，所述交通信息灯一直亮绿灯；所述航海警示灯（内置有感光传感器）在晚上或光照强度低于一定Lux时，航海警示灯一直为亮；在白天或光照强度高于一定Lux时，航海警示灯一直为灭；导线上安装的摄像机每隔6小时（具体时间可根据需求设置）定时对现场进行一次抓拍，并通过WIFI网络发送给中央数据处理系统，中央数据处理系统通过通过4G网络发送到后台。 [0027] 在现场出现超高船舶时，交通信息灯在距离1000米时，由红灯变为绿灯；航海警示灯（内置有感光传感器）在晚上或光照强度低于一定Lux时，航海警示灯一直为亮；在白天或光照强度高于一定Lux时，航海警示灯一直为灭；导线上安装的摄像机会启动录像机及图像自动抓拍功能，并通过WIFI网络发送给中央数据处理系统，中央数据处理系统通过通过4G网络向后台发送告警信息和现场实时视频，后台向线路管理人员手机发送告警信息和现场图像视频，提示其对现场特殊状况予以关注。 [0028] 需要强调的是，近年国内外发生多起超高船舶撞断高压线路的事故，造成了重大的人员伤亡和电网设备停运的重大损失。假设船舶撞断一条500kV输电线路，根据电网日常输送电量，500kV输电线路停运一天，损失约150万元。相对于平地上的高压线路相比，跨江跨海大跨越段抢修比较困难，一般需要至少10天才可以回复正常送电。通过上述计算，船舶撞断一条500kV高压线路，人员伤亡损失300万+高压线路抢修设备损失100万+线路停电损失1500万=1900万。 [0029] 目前关于本发明的设备，一套成本约7万左右（量产后，生产制造成本预计为4万左右），产品设计寿命为5年至8年，每套设备运行通信费用每月仅需要20元。一个跨海/跨江大跨越只需要安装1套设备，即可实现整个跨海/跨江大跨越段高压线路周围运行状况的实时监控。 [0030] 通过上述对比，可以发现本发明具有生产成本低、实用性强、运行和维护成本低等优点。本发明投运后，不仅可以微小投入即可实现跨江/跨海大跨越段高压线路多年的实时监控，而且对提高线路维护部门的无人值守自动化管理、逐步实现电网的数字智能化管理具有重要科技意义。 [0031] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 |
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