一种高压输电设备的监控与防护系统的制作方法

专利名称：一种高压输电设备的监控与防护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力管理技术领域，尤其涉及一种高压输电设备的监控与防护系 统。
背景技术：
目前，高压输电设备(高压线塔设备及其上的高压线)一般被置于空旷的平地或 山野中，野外作业的大型机械设备，如吊车或挖掘机经过高压输电设备时，可能因为巨大的 机械臂的碰触而导致高压线路的中断和高压线塔设备的损坏；其次，处于生长期的树木也 可能侵入高压线塔设备和其上的高压线的范围，从而干扰高压输电设备的正常运作；另外， 当有风筝或塑料袋等杂物飘落到高压线塔设备或高压线上时，也可能引起高压输电设备的 线路跳闸，从而影响高压线塔设备的工作以及高压线的线路传输；同时，高压线塔设备还存 在一些人为的恶意损坏，因此，如何有效地实现高压输电设备(高压线塔及其上的高压线) 的监控与防护成为一个亟待解决的问题。现有的对高压输电设备的监控和防护的方案主要有两种，其一为在高压输电设 备上安装防护罩，以避免杂物飘落到线路设备上造成高压线的短路跳闸；此种方案虽然在 一定程度上对高压输电设备进行了保护，但其加大了高压输电设备的负重，并且该方案无 法对杂物进行及时清理，实用性较低；其二为在某些高压输电设备上安装一些简单的监 控装置，比如视频监控设备，这种方案的优点在于可通过抓取的手段获得相应的监控图 像，特别是当有人进行恶意损坏时，这种方案比较利于监控取证；此种方案的缺陷在于受 环境(比如白天、夜晚、恶劣天气)的影响和干扰较大，无法准确的得到实时监控信息，从 而使后期的处理和判断受到很大影响，且这种方案采用视频监控设备，成本较高，降低了实 用性。

实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高压输电设备的监控与防 护系统，成本较低，并可准确、有效、智能的监控到高压输电设备周围出现的入侵目标，并利 于对入侵目标进行实时处理，提高实用性。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种高压输电设备的监控与防 护系统，包括探测系统，设于高压线塔处，其探测高压输电设备的监控区域内的目标信号，并对 探测到的所述目标信号进行分析处理，得到目标特征信号；后台处理系统，与所述探测系统相连接，其根据所述探测系统得到的目标特征信 号，判断所述监控区域是否异常；其中，所述探测系统，包括设于高压线塔处的监控装置，与所述监控相连接的信 号处理装置，以及与所述监控装置和所述信号处理装置相连接的微控制器MCU ；所述后台处理系统，包括后台数据库，以及与所述探测系统和所述后台数据库相连接的监控平台。其中，所述监控装置，设于高压线塔处，其探测高压输电设备的监控区域内的目标
信号；所述信号处理装置，与所述监控装置相连接，对所述监控装置探测到的目标信号 进行分析处理，得到目标特征信号；所述MCU (Micro Control Unit，微控制器)，与所述监控装置和所述信号处理装置 相连接，其控制所述监控装置和所述信号处理装置的工作，并调度和传递所述信号处理装 置处理得到的所述目标特征信号。其中，所述监控装置为以下装置中的任一种或多种电磁监控装置，红外监控装置 和声波监控装置，其中，所述电磁监控装置包括雷达监控装置；所述监控装置为雷达监控装置时，所述雷达监控装置包括至少一个平面多普勒雷 达传感器；所述平面多普勒雷达传感器，固定安装于所述高压线塔处，其发射的雷达波束覆 盖的区域为高压输电设备的监控区域，所述监控区域包括所述高压线塔的一部分，和/或 所述高压线塔上的高压线的一部分，和/或与所述高压线塔相邻的另一高压线塔的一部 分；所述平面多普勒雷达传感器，与所述MCU相连接，其在所述MCU的控制下，对所述 监控区域进行实时地定向探测或扫描探测，获取所述监控区域内出现的目标信号。其中，所述信号处理装置包括滤波器，与所述监控装置相连接，滤除对所述监控装置获取的目标信号进行干扰 的干扰信号和噪声信号；放大器，与所述滤波器相连接，对所述滤波器滤出的目标信号进行放大处理；AD (Analog-to-Digital conversion,模数转换器)，与所述放大器相连接，对所述 放大处理后的目标信号进行高速AD转换和采样；DSP (Digital Signal ftx)cessor，数字信号处理装置)，与所述AD相连接，实时地 从AD中读取采样数据，并对所述采样数据进行快速运算处理，得到目标特征信号。其中，所述探测系统还包括存储器，与所述监控装置、所述信号处理装置和所述MCU相连接，存储所述监控装 置获取的目标信号和所述信号处理装置处理得到的所述目标特征信号，并将存储的所述目 标信号和所述目标特征信号供所述MCU调用；通讯接口，与所述MCU相连接，其在所述MCU的调用下，将所述存储器中存储的所 述目标特征信号传递至所述后台处理系统；电源装置，与所述监控装置、所述信号处理装置、所述MCU、所述存储器和所述通讯 接口相连接，为所述监控装置、所述信号处理装置、所述MCU、所述存储器和所述通讯接口提 供持续工作电源。其中，所述探测系统还包括视频装置，与所述MCU和所述通讯接口相连接，实时拍摄所述监控区域的画面，并 在所述MCU的控制下，将拍摄的画面通过所述通讯接口传递至所述后台处理系统。其中，所述探测系统还包括[0029]报警器，与所述MCU相连接，其在所述MCU的控制下发出报警，以对探测到的目标
发出警告。其中，所述后台数据库，用于预先存储多种类型的目标以及各目标所对应的特征
信号；所述监控平台，与所述探测系统和所述后台数据库相连接，根据所述探测系统得 到的所述目标特征信号，调用所述后台数据库中预存的特征信号进行比对分析，判断所述 监控区域是否异常，并当判断所述监控区域异常时，确定所述监控区域内探测到的目标的 类型。其中，所述后台处理系统还包括报警器，与所述监控平台相连接，当所述监控平台判断所述监控区域异常或确定 所述目标的类型后，所述报警器在所述监控平台的控制下发出报警。其中，所述高压输电设备的监控与防护系统还包括屏蔽装置，与所述探测系统相 连接，其可滤除对所述探测系统的低频电干扰。实施本实用新型实施例，具有如下有益效果1、本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的其他频段的 波)、红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本较低，且不易受环境因 素的影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了探测的准确度；2、本实用新型实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有 效的目标特征信号，减小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；3、本实用新型实施例将探测系统实地分析处理得到的有效目标特征信号传送至 后台处理系统进行比对分析处理，有利于后台处理系统的工作人员对各种入侵目标进行实 时监控处理，提高了实用性。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型的高压输电设备的监控与防护系统的第一实施例的结构示意 图；图2为本实用新型的高压输电设备的监控与防护系统的第二实施例的结构示意 图；图3为本实用新型的探测系统的第一实施例的结构示意图；图4为本实用新型的雷达监控装置的安装的第一实施例的第一效果示意图；图5为本实用新型的雷达监控装置的安装的第一实施例的第二效果示意图；图6为本实用新型的雷达监控装置的安装的第二实施例的效果示意图；图7为本实用新型的雷达监控装置的安装的第三实施例的第一效果示意图；图8为本实用新型的雷达监控装置的安装的第三实施例的第二效果示意图；图9为本实用新型的雷达监控装置的安装的第四实施例的效果示意图；图10为本实用新型的雷达监控装置的安装的第五实施例的效果示意图；[0051]图11为本实用新型的雷达监控装置的安装的第六实施例的效果示意图；图12为本实用新型的雷达监控装置的安装的第七实施例的第一效果示意图；图13为本实用新型的雷达监控装置的安装的第七实施例的第二效果示意图；图14为本实用新型的信号处理装置的实施例的结构示意图；图15为本实用新型的探测系统的第二实施例的结构示意图；图16为本实用新型的探测系统的第三实施例的结构示意图；图17为本实用新型的后台处理系统的第一实施例的结构示意图；图18为本实用新型的后台处理系统的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参见图1，为本实用新型的高压输电设备的监控与防护系统的第一实施例的结 构示意图；所述系统包括探测系统10，设于高压线塔处，用于探测高压输电设备的监控区域内的目标信号， 并对探测到的所述目标信号进行分析处理，得到目标特征信号；具体实现中，所述探测系统10可采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的 其他频段的波)、红外波、声波等方式对高压输电设备进行探测和监控，各种波的发射装置 (即用于探测监控的装置)被固定安装于高压线塔处，比如可固定安装于高压线塔的塔 臂或塔身上；再如可在高压线塔附近架设支架，将各种波的发射装置固定安装于架设的 支架上。探测系统10内的各种波的发射装置发射的波束覆盖的区域确定了高压输电设备 的监控区域，即确定了所述探测系统10的探测区域，其中，所述波束确定的监控区域可包 括所述高压线塔的一部分，和/或所述高压线塔上的高压线的一部分，和/或与所述高压 线塔相邻的另一高压线塔的一部分。所述探测系统10，利用各种波的发射装置，在监控区域 内不间断的进行探测(实时地定向探测或扫描探测)，当监控区域内有目标入侵时，可接收 到入侵目标的反射波，该反射波即为探测到的入侵目标的目标信号，所述探测系统10还需 要对探测到的入侵目标的目标信号进行实地分析处理，得到所述入侵目标的特征信号，并 将该目标特征信号传送到所述后台处理系统20进行进一步的处理。后台处理系统20，与所述探测系统10相连接，用于根据所述探测系统10得到的目 标特征信号，判断所述监控区域是否异常。具体实现中，所述后台处理系统20首先调用自身预存的特征信号，对所述探测系 统10所传送的目标特征信号进行比对分析，若所述后台处理系统20经比对分析后，确定 探测系统10传送的目标特征信号与预存的特征信号相匹配(相同或相似)，则判断监控区 域内有危险的目标入侵，则判断监控区域异常；进一步，所述后台处理系统20还根据比对 结果，确定入侵目标的类型，以利于后台处理系统20的监控人员针对入侵目标进行实时处 理。若所述后台处理系统20经比对分析后，确定探测系统10传送的目标特征信号与预存 的特征信号不匹配，则判断监控区域内无危险的目标入侵，判断监控区域正常。具体实现中，所述探测系统10和所述后台处理系统20通过有线或无线方式相连接，考虑系统成本问题，优选地，所述探测系统10和所述后台处理系统20通过无线方式相 连接，采用无线传输装置进行交互，比如所述探测系统10可采用GPRS (General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)或 CDMA (Code Division Multiple Access，码分 多址)等无线传输装置，将其得到的目标特征信号传输至后台处理系统20。可以理解的是， 所述后台处理系统20也可以通过GPRS或CDMA等无线传输装置，向所述探测系统10发送 相应的实时处理命令。本实用新型实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有 效的目标特征信号，减小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型实施例 将探测系统实地分析处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行分析处理，有 利于后台处理系统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实用性。请参见图2，为本实用新型的高压输电设备的监控与防护系统的第一实施例的结 构示意图；与上一实施例相同，所述系统包括探测系统10和后台处理系统20。本实施例 中，所述系统还包括屏蔽装置30，与所述探测系统10相连接，用于滤除对所述探测系统10的低频电干 扰，主要是滤除对所述探测系统10中各装置的低频电干扰。具体实现中，由于所述探测系 统10安装于高压线塔处(高压线塔的塔身、塔臂或高压线塔附近架设的支架上)，因此，其 可能会受到高压输电设备的低频强电干扰，所述屏蔽装置30可采用屏蔽盒等类似装置，滤 除所述低频电干扰，达到对所述探测系统10的抗干扰防护，从而达到对整个高压输电设备 的监控与防护系统的抗干扰防护。本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的其他频段的波)、 红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本较低，且不易受环境因素的 影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了探测的准确度；本实用新型 实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有效的目标特征信号，减 小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型实施例将探测系统实地分析 处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行比对分析处理，有利于后台处理系 统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实用性。为了更清楚的说明本实用新型，下面将对所述高压输电设备的监控与防护系统中 的探测系统进行详细介绍。请参见图3，为本实用新型的探测系统的第一实施例的结构示意图；所述探测系 统10包括监控装置101，设于高压线塔处，用于探测高压输电设备的监控区域内的目标信 号；具体实现中，所述监控装置101可以为以下装置中的任一种或多种电磁监控装 置，红外监控装置和声波监控装置，其中，所述电磁监控装置包括雷达监控装置和发射除 雷达波之外的其他频段的波的监控装置。所述监控装置101主要是利用各种波束在监控区 域内不间断的进行探测(实时地定向探测或扫描探测)，当监控区域内有目标入侵时，可接 收到入侵目标的反射波，该反射波即为所述监控装置101探测到的入侵目标的目标信号；优选地，所述监控装置101为雷达监控装置，所述雷达监控装置包括至少一个平 面多普勒雷达传感器；
8[0076]所述平面多普勒雷达传感器，固定安装于所述高压线塔处，具体地，所述平面多普 勒雷达传感器可被固定安装于高压线塔的塔臂和/或塔身上，或被固定安装于高压线塔附 近架设的支架上，其发射的雷达波束覆盖的区域为高压输电设备的监控区域，所述监控区 域包括所述高压线塔的一部分，和/或所述高压线塔上的高压线的一部分，和/或与所述 高压线塔相邻的另一高压线塔的一部分。下面以监控装置101为雷达监控装置为例，来具体说明监控装置101的具体安装 方式。请参见图4，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第一实施例的第一效果示意 图；并请一并参见图5，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第一实施例的第二效果示 意图；图4与图5分别为同一安装方式的不同角度的视图。其中，1为高压线，2为一个平面 多普勒雷达传感器所发射的雷达波束，3为高压线塔。如图4或图5所示，所述雷达监控装置包括一个平面多普勒雷达传感器，其被安装 于一高压线塔3的塔身上，其发射的雷达波束2覆盖所述高压线塔3上的高压线的一部分， 主要是覆盖高压线与地面距离最低的点(具体可参见图中的高压线的虚线部份，由于实际 应用中，该点为高压线的最低点，也是最容易受到入侵的地方)；另外，所述雷达波束2还覆 盖了与所述平面多普勒雷达传感器所在的高压线塔相邻的另一高压线塔的塔身及塔臂的 一部分。请参见图6，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第二实施例的效果示意图； 如图6所示，所述雷达监控装置包括四个平面多普勒雷达传感器，其中两个平面多普勒雷 达传感器分别被安装于高压线塔的两塔臂上，另外两个平面多普勒雷达传感器被同样安装 于与所述高压线塔相邻的另一高压线塔的两塔臂上，四个雷达传感器发射的雷达波束共同 所覆盖的范围确定了所述雷达监控装置的监控区域，其监控区域覆盖所述高压线塔上的高 压线的一部分，主要是覆盖高压线与地面距离最低的点(由于实际应用中，该点为高压线 的最低点，也是最容易受到入侵的地方)。请参见图7，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第三实施例的第一效果示意 图；并请一并参见图8，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第三实施例的第二效果示 意图；图7与图8分别为同一安装方式的不同角度的视图。如图7或图8所示，所述雷达监 控装置包括两个平面多普勒雷达传感器，其中一个平面多普勒雷达传感器被安装于一高压 线塔的塔身上，另外一个平面多普勒雷达传感器被安装于与所述高压线塔相邻的另一高压 线塔的塔身上，两个雷达传感器发射的雷达波束共同所覆盖的范围确定了所述雷达监控装 置的监控区域，其监控区域覆盖所述高压线塔上的高压线的一部分，主要是覆盖高压线与 地面距离最低的点(由于实际应用中，该点为高压线的最低点，也是最容易受到入侵的地 方)。请参见图9，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第四实施例的效果示意图； 如图9所示，所述雷达监控装置包括四个平面多普勒雷达传感器，其中两个平面多普勒雷 达传感器被安装于高压线塔的塔身上，另外两个平面多普勒雷达传感器被同样安装于与所 述高压线塔相邻的另一高压线塔的塔身上，四个雷达传感器发射的雷达波束共同所覆盖的 范围确定了所述雷达监控装置的监控区域，其监控区域覆盖所述高压线塔上的高压线的一 部分，主要是覆盖高压线与地面距离最低的点(由于实际应用中，该点为高压线的最低点，也是最容易受到入侵的地方)。请参见图10，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第五实施例的效果示意图； 如图10所示，所述雷达监控装置包括两个平面多普勒雷达传感器，该两个平面多普勒雷达 传感器均被安装于一高压线塔的塔身上，其发射的雷达波束所覆盖所述高压线塔上的高压 线的一部分，主要是覆盖高压线与地面距离最低的点(具体可参见图中的高压线的虚线部 份，由于实际应用中，该点为高压线的最低点，也是最容易受到入侵的地方)；另外，所述雷 达波束还覆盖了与所述平面多普勒雷达传感器所在的高压线塔相邻的另一高压线塔的两 塔臂的一部分。图11为本实用新型的雷达监控装置的安装的第六实施例的效果示意图；如图11 所示，所述雷达监控装置包括两个平面多普勒雷达传感器，该两个平面多普勒雷达传感器 分别被安装于两个相邻的高压线塔的塔身上，其发射的雷达波束所覆盖自身所在的高压 线塔的塔身和塔臂的一部分。请参见图12，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第七实施例的第一效果示意 图；并请一并参见图13，为本实用新型的雷达监控装置的安装的第七实施例的第二效果示 意图；图12与图13分别为同一安装方式的不同角度的视图。如图12或图13所示，两个 相邻高压线塔附近分别架设一支架，所述雷达监控装置包括两个平面多普勒雷达传感器， 分别被安装于两个架设的支架上，其发射的雷达波束覆盖两个相邻的高压线塔之间的高压 线的一部分，主要是覆盖高压线与地面距离最低的点(具体可参见图中的高压线的虚线部 份，由于实际应用中，该点为高压线的最低点，也是最容易受到入侵的地方)。可以理解的是，上述图4-图13所示的平面多普勒雷达传感器的安装方式以及安 装个数仅为举例，具体实现中，所述平面多普勒雷达传感器具体的安装位置以及具体安装 的个数可根据实际需要进行确定，比如可根据实际需要监控的区域范围来确定雷达传感 器的安装位置；或根据雷达传感器所发射的雷达波束的射程范围来确定安装的个数；或针 对不同的入侵目标或不同的地理位置进行安装等等，其他情况可类似分析。另外，上述图 4-图13中仅示出了所述雷达监控装置安装于相邻两个线塔之间的情况，可以理解的是，一 般情况下，每个高压线塔均有两个与其相邻的高压线塔，因此，对于完整的高压输电设备， 各种安装情况需要对应的分析处理，其分析处理方式类似，在此不赘述。实际应用中，针对不同的入侵目标或不同的地理位置，有不同的安装方式，比如 如果主要监测目标为吊车、挖掘机等大型机械设备，则可以有如下的安装情况1、在相邻两个高压线塔的同一水平高度塔臂上，分别安装两个平面多普勒雷达传 感器，且所述平面多普勒雷达传感器发射的雷达波束覆盖所述高压线塔上的高压线的一部 分，具体可参见图6;2、在相邻两个高压线塔之间，每个高压线塔的塔身上或每个高压线塔附近架设的 支架上各安装一个平面多普勒雷达传感器，且所述平面多普勒雷达传感器发射的雷达波束 覆盖所述高压线塔上的高压线的一部分，具体可参见图7，图8，图12或图13 ；3、在相邻两个高压线塔之间，每个高压线塔的塔身上平行安装两个平面多普勒雷 达传感器，且所述平面多普勒雷达传感器发射的雷达波束覆盖所述高压线塔上的高压线 的一部分；具体可参见图9 ；4、在相邻两个高压线塔之间，其中一个线塔的塔身上可安装一个或平行的安装两个平面多普勒雷达传感器，且所述平面多普勒雷达传感器发射的雷达波束覆盖所述高压线 塔上的高压线的一部分，且覆盖与所述平面多普勒雷达传感器所在的高压线塔相邻的另一 高压线塔的塔身及塔臂的一部分；具体可参见图4，图5或图10。再如如果主要监测目标为风筝、塑料袋、树木等杂物，则可以有如下的安装情 况在相邻两个高压线塔之间，其中一个高压线塔的塔身上平行地安装两个平面多普 勒雷达传感器，且该平面多普勒雷达传感器发射的波束覆盖所述高压线塔上的高压线的一 部分，以及覆盖与所述高压线塔相邻的另一高压线塔的一部分，具体可参见图10。又如如果主要监测高压线塔范围内可能出现的各种目标，则可以有如下的安装 情况1、在相邻两个高压线塔之间，其中一个高压线塔的塔身上平行地安装两个平面多 普勒雷达传感器，且该平面多普勒雷达传感器发射的波束覆盖与所述高压线塔相邻的另一 高压线塔的一部分，具体可参见图10 ；2、在每个高压线塔的塔身上安装一个平面多普勒雷达传感器，使其发射的波束覆 盖所述高压线塔的一部分，具体可参见图11。可以理解的是，上述关于雷达监控装置的安装情况仅为举例，其他情况可类似分 析，在此不赘述。所述平面多普勒雷达传感器，与所述MCU103相连接，其在所述MCU103的控制下， 在所述监控区域内进行实时地定向探测或扫描探测，获取所述监控区域内出现的目标信号。具体实现中，所述平面多普勒雷达传感器，采用雷达平面天线，采用单通道CW(连 续波)工作模式，其发射频率在5-90GHZ范围内，优选地，其发射频率采用MGHz左右。当有 入侵目标进入雷达监控区域时，所述平面多普勒雷达传感器所发射的雷达波束探测到该目 标后，会返回一个反射讯号，该反射讯号返回至雷达传感器后，与所述雷达传感器自身发射 的雷达波束进行混频，产生一个含有目标信息的中频差频信号，即多普勒信号，该多普勒信 号包含了探测到所述高压线塔和/或高压线塔上的高压线附近监控区域内的目标信号， 所述雷达监控装置将该目标信号(即多普勒信号)传送至信号处理装置102 ；上述体现了监控装置101为雷达监控装置时的安装情况以及探测情况，当监控装 置101为其他监控装置时，比如为红外监控装置、或声波监控装置时，可进行类似的安装 方式，当所述监控装置101为其他监控装置时，其探测情况也可进行类似分析，在此不赘 述。信号处理装置102，与所述监控装置101相连接，用于对所述监控装置101探测到 的目标信号进行分析处理，得到目标特征信号；具体实现中，请一并参见图14，为本实用新型的信号处理装置102的实施例的结 构示意图；所述信号处理装置102包括滤波器211，与所述监控装置101相连接，用于滤除对所述监控装置101获取的目 标信号进行干扰的干扰信号和噪声信号；放大器212，与所述滤波器211相连接，用于对所述滤波器211滤出的目标信号进 行放大处理；[0105]AD213，与所述放大器212相连接，用于对所述放大处理后的目标信号进行高速AD 转换和采样；具体实现中，所述AD213将所述放大器212放大后的目标信号(连续波信号)高 速转换为数字的目标信号，并将该转换后的数字信号进行采样处理，得到相应的采样数据， 可以理解的是，此处的采样数据携带了入侵目标的特征信号。DSP214，与所述AD213相连接，实时地从AD213中读取采样数据，并对所述采样数 据进行快速运算处理，得到目标特征信号。具体实现中，所述DSP214可采用一些快速运算的算法，比如快速傅立叶变换算 法等，对所述采样数据进行快速运算处理，得到入侵目标的特征信号。实际应用中，所述AD213和所述DSP214之间，还可以包括一个FPGA (Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)装置，其与所述AD213和所述DSP214相连 接，用于暂存所述AD213得到的采样数据，并根据自身的判决门限，筛选出有效的目标特征 信号。具体地，所述AD213将所述采样数据传递到所述FPGA装置中进行暂存，所述FPGA装 置首先暂存所传递的采样数据，并经由自身的判决门限，筛选出入侵目标的有效的特征信 号；所述DSP 215实时地，不断地从所述FPGA装置中读取经AD213转换后的采样数据，经 过运算处理得出噪声的均方根值，再计算出相应的判决门限值，将该判决门限值写入所述 FPGA装置中，以使所述GPGA装置根据该写入的判决门限进行有效的特征信号的筛选。上述过程对监控装置101探测到的目标信号进行实地分析处理，能够及时、实时、 快速的筛选出有效的信号，滤除无效的噪声信号、干扰信号和虚假信号，减轻了后台处理压 力，提高了处理效率。MCU103,与所述监控装置101和所述信号处理装置102相连接，用于控制所述监控 装置101和所述信号处理装置102的工作，并调度和传递所述信号处理装置102处理得到 的所述目标特征信号。具体实现中，所述MCU103可以为一个控制芯片，其用于控制所述探测系统10整个 系统的工作，具体地，其控制所述监控装置101进行实时的探测，并控制所述信号处理装置 102对所述监控装置101探测到的目标信号进行实时分析和处理。另外，所述MCU103还承 担着调度和传递数据的功能，即所述MCU103将所述信号处理装置102处理得到的目标的特 征信号传递至后台处理系统20，以利于后台处理系统20对入侵目标进行实时监控和处理。本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的其他频段的波)、 红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本较低，且不易受环境因素的 影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了探测的准确度；本实用新型 实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有效的目标特征信号，减 小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型实施例将探测系统实地分析 处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行比对分析处理，有利于后台处理系 统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实用性。请参见图15，为本实用新型的探测系统的第二实施例的结构示意图；与上一实施 例相同，所述探测系统10包括监控装置101，信号处理装置102和MCU103。本实施例中， 所述探测系统10还包括存储器104，与所述监控装置101、所述信号处理装置102和所述MCU103相连接，存储所述监控装置101获取的目标信号和所述信号处理装置102处理得到的所述目标特征 信号，并将存储的所述目标信号和所述目标特征信号供所述MCU103调用；具体实现中，所述存储器104可以为一个单独的存储器，也可以为所述MCU103的 内存储器或数据存储单元。可以理解的是，所述存储器104承担了整个系统所产生的所有 数据的存储，在此不赘述。通讯接口 105，与所述MCU103相连接，在所述MCU103的调用下，将所述存储器104 中存储的所述目标特征信号传递至所述后台处理系统20。具体实现中，所述通讯接口 105可采用RS232接口芯片，RS422接口芯片和RS485 接口芯片等类似的接口芯片，利用多种无线技术，采用多种无线传输装置，比如采用上述 的GPRS或CDMA等无线传输装置，在所述MCU103的控制下，实时的将探测系统10实地处理 得到的目标特征信号传输至后台处理系统20，以利于后台处理系统20根据所反映的状况 做出实时处理。此处的通讯接口 105，实现了所述高压输电设备监控与防护系统与现有的多 种无线技术的紧密结合。电源装置106，与所述监控装置101、所述信号处理装置102、所述MCU103、所述存 储器104和所述通讯接口 105相连接(图中仅示出了所述电源装置104与所述MCU103的 连接)，用于为所述监控装置101、所述信号处理装置102、所述MCU103，所述存储器104和 所述通讯接口 105提供持续工作电源；具体实现中，所述电源装置106用于为整个所述探测系统10提供持续工作电源， 具体地，所述电源装置106为一个直流电源，比如其可采用直流12V的电压供电；或采用 干电池等独立的电源，或采用电感应方式或直接的分流方式直接取自高压输电设备自身的 电力。可以理解的是，所述电源装置106还具备稳压功能，其为所述整个探测系统10提供 工作所需的稳压电源。本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的其他频段的波)、 红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本较低，且不易受环境因素的 影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了探测的准确度；本实用新型 实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有效的目标特征信号，减 小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型实施例将探测系统实地分析 处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行比对分析处理，有利于后台处理系 统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实用性。请参见图16，为本实用新型的探测系统的第三实施例的结构示意图；与上一实施 例相同，所述探测系统10包括监控装置101，信号处理装置102，MCU103，存储器104，通讯 接口 105和电源装置106。本实施例中，所述探测系统10还包括视频装置107，与所述MCU103和所述通讯接口 105相连接，用于实时拍摄所述监控 区域的画面，并在所述MCU103的控制下，将拍摄的画面通过所述通讯接口 105传递至所述 后台处理系统20。具体实现中，所述视频装置107可以为摄像头装置，其可以实时地，或是按预定的 间隔时间进行监控区域的画面的拍摄，或是当所述报警器108发出报警后，触发所述视频 装置107进行拍摄，所述视频装置107将拍摄的画面(比如图片)存储于所述存储器104 中，在所述MCU103的控制下，将所述图片通过所述通讯接口 105传递至所述后台处理系统20。报警器108，与所述MCU103相连接，其在所述MCU103的控制下发出报警，以对所述 探测到的目标发出警告。可以理解的是，所述电源装置106还需要为所述视频装置107和所述报警器108 提供工作电源，在此不赘述。本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达波以外的其他频段的波)、 红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本较低，且不易受环境因素的 影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了探测的准确度；本实用新型 实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选出有效的目标特征信号，减 小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型实施例将探测系统实地分析 处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行比对分析处理，有利于后台处理系 统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实用性。为了更清楚地说明本实用新型，下面将对本实用新型的高压输电设备的监控与防 护系统中的后台处理系统20进行详细介绍。请参见图17，为本实用新型的后台处理系统的第一实施例的结构示意图；所述后 台处理系统20包括后台数据库201，用于预先存储多种类型的目标以及各目标所对应的特征信号的。具体实现中，所述后台数据库201中可预存无目标入侵时的特征信号，具体地， 当没有入侵目标进入监控区域时，探测系统10探测得到一个稳定不变或变化有一定规律 和特征的波形，该稳定不变或变化有一定规律和特征的波形可预先存储于所述后台数据库 201中，作为对入侵目标进行比对和判断的基础。另外，所述后台数据库201还用于预存多 种目标的特征信号，这里可通过大量实验，验证不同的入侵目标进入监控区域后所产生的 包含各自特征的波形，携带不同的入侵目标的不同特征信号的上述各个波形，可预先存储 于所述后台数据库201中，作为对入侵目标进行判断、比对和分析的基础。监控平台202，与所述探测系统10和所述后台数据库201相连接，用于根据所述探 测系统10得到的所述目标特征信号，调用所述后台数据库201中预存的特征信号进行比对 分析，判断所述监控区域是否异常，并当判断所述监控区域异常时，确定所述监控区域内探 测到的目标的类型。具体实现中，所述监控平台202接收到所述有效的目标特征信号后，调用所述后 台数据库201存储的各入侵目标的特征信号，对接收到的有效目标特征信号进行比对分 析，具体地，由于每个入侵目标均带有各自的特征讯号，所述监控平台202进行比对分析 时，需要考虑实际应用中，每个探测系统10中的监控装置101安装的位置所带来的差异，还 应当考虑该有效的目标特征信号为预存的特征信号的变形，比如振幅随时间的变化相对 预存的特征信号所反映存在少许差异，或如相位变化相对预存的特征信号所反映存在少许 差异等，上述变形如在可接受的误差范围内(该误差范围可根据实际情况进行设定)，均可 认为接收的有效的目标特征信号与预存的特征信号相匹配，从而对入侵的目标进行识别并 判断其类型。具体地，若监控平台202通过比对分析，判断接收到的目标特征信号与预存的 特征信号相匹配(相同或相似)，则判断监控区域内有危险的目标入侵，则判断监控区域异 常，进一步，所述监控平台202根据比对结果，确定入侵目标的类型，以利于后台处理系统20的监控人员针对入侵目标进行实时处理；更进一步，所述监控平台202通过对接收的有 效的目标特征信号进行运算处理，可准确的辨别入侵目标的距离和位移方向，从而较准确 地对入侵目标进行描绘，以利于监控人员对入侵目标进行实时处理。若监控平台202通过 比对分析，判断接收到的目标特征信号与预存的特征信号不匹配，判断监控区域内无危险 的目标入侵，则判断监控区域正常。本实用新型实施例后台处理系统可对目标的特征信号进行比对分析处理，确定入 侵目标的类型，有利于后台处理系统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高 了实用性。请参见图18，为本实用新型的后台处理系统的第二实施例的结构示意图。与上一 实施例相同，所述后台处理系统20包括后台数据库201和监控平台202。本实施例中，所 述后台处理系统20还包括报警器203，与所述监控平台202相连接，用于当所述监控平台202判断所述监控 区域异常或确定所述目标的类型后，在所述监控平台202的控制下发出报警。具体实现中，所述报警器203与所述探测系统10的报警器108组成一个比较完备 的报警系统，当所述监控平台202通过对接收到的目标特征信号进行比对分析后，确定监 控存在危险的入侵目标，从而判断监控区域存在异常，所述监控平台202会启动所述报警 器203进行报警，以提醒所述后台处理系统20的监控人员作出相应处理；或者，当所述监控 平台202判断监控区域存在异常，并确定所述入侵目标的类型后，所述监控平台202会启动 所述报警器203进行报警，以提醒所述后台处理系统20的监控人员针对不同的入侵目标作 出相应处理。同时，所述监控平台202还可通过无线传输装置，向位于所述高压线塔的探测 系统10发送报警指令，所述探测系统10的MCU103接收到该报警指令后，控制所述探测系 统10的报警器108发出报警，以对入侵目标进行警告。可以理解的是，所述后台处理系统20还可以包括显示装置，可显示识别出来的入 侵目标，以更直观的方式显示给监控人员，以方便其进行实时处理。另外，所述后台处理系 统20还应当包括电源装置，该情况类似分析，在此不赘述。本实用新型实施例后台处理系统可对目标的特征信号进行比对分析处理，确定入 侵目标的类型，有利于后台处理系统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高 了实用性。通过上述实施例的描述，本实用新型实施例采用电磁波(包括雷达波和除雷达 波以外的其他频段的波)、红外波、声波等方式进行高压输电设备的入侵目标的监测，成本 较低，且不易受环境因素的影响，并可根据实际需要对监控装置进行多种安装方式，提高了 探测的准确度；本实用新型实施例将探测系统探测到的数据首先进行实地分析处理，筛选 出有效的目标特征信号，减小了后台处理系统的处理压力，提高了处理效率；本实用新型 实施例将探测系统实地分析处理得到的有效目标特征信号传送至后台处理系统进行比对 分析处理，有利于后台处理系统的工作人员对各种入侵目标进行实时监控处理，提高了实 用性。以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型 之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实 用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
1权利要求1.一种高压输电设备的监控与防护系统，其特征在于，包括探测系统，设于高压线塔处，其探测高压输电设备的监控区域内的目标信号，并对探测 到的所述目标信号进行分析处理，得到目标特征信号；后台处理系统，与所述探测系统相连接，其根据所述探测系统得到的目标特征信号，判 断所述监控区域是否异常；其中，所述探测系统，包括设于高压线塔处的监控装置，与所述监控相连接的信号处 理装置，以及与所述监控装置和所述信号处理装置相连接的微控制器MCU ；所述后台处理系统，包括后台数据库，以及与所述探测系统和所述后台数据库相连接 的监控平台。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述监控装置，设于高压线塔处，其探测高压输电设备的监控区域内的目标信号； 所述信号处理装置，与所述监控装置相连接，对所述监控装置探测到的目标信号进行 分析处理，得到目标特征信号；所述MCU，与所述监控装置和所述信号处理装置相连接，其控制所述监控装置和所述信 号处理装置的工作，并调度和传递所述信号处理装置处理得到的所述目标特征信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控装置为以下装置中的任一种或多 种电磁监控装置，红外监控装置和声波监控装置，其中，所述电磁监控装置包括雷达监控 装置；所述监控装置为雷达监控装置时，所述雷达监控装置包括至少一个平面多普勒雷达传 感器；所述平面多普勒雷达传感器，固定安装于所述高压线塔处，其发射的雷达波束覆盖的 区域为高压输电设备的监控区域，所述监控区域包括所述高压线塔的一部分，和/或所述 高压线塔上的高压线的一部分，和/或与所述高压线塔相邻的另一高压线塔的一部分；所述平面多普勒雷达传感器，与所述MCU相连接，其在所述MCU的控制下，对所述监控 区域进行实时地定向探测或扫描探测，获取所述监控区域内出现的目标信号。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括滤波器，与所述监控装置相连接，滤除对所述监控装置获取的目标信号进行干扰的干 扰信号和噪声信号；放大器，与所述滤波器相连接，对所述滤波器滤出的目标信号进行放大处理； 模数转换器AD，与所述放大器相连接，对所述放大处理后的目标信号进行高速AD转换 和采样；数字信号处理装置DSP，与所述AD相连接，实时地从AD中读取采样数据，并对所述采样 数据进行快速运算处理，得到目标特征信号。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述探测系统还包括存储器，与所述监控装置、所述信号处理装置和所述MCU相连接，存储所述监控装置获 取的目标信号和所述信号处理装置处理得到的所述目标特征信号，并将存储的所述目标信 号和所述目标特征信号供所述MCU调用；通讯接口，与所述MCU相连接，其在所述MCU的调用下，将所述存储器中存储的所述目 标特征信号传递至所述后台处理系统；电源装置，与所述监控装置、所述信号处理装置、所述MCU、所述存储器和所述通讯接口 相连接，为所述监控装置、所述信号处理装置、所述MCU、所述存储器和所述通讯接口提供持 续工作电源。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述探测系统还包括视频装置，与所述MCU和所述通讯接口相连接，实时拍摄所述监控区域的画面，并在所 述MCU的控制下，将拍摄的画面通过所述通讯接口传递至所述后台处理系统。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述探测系统还包括报警器，与所述MCU相连接，其在所述MCU的控制下发出报警，以对探测到的目标发出敬生目口 ο
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述后台数据库，用于预先存储多种类型的目标以及各目标所对应的特征信号； 所述监控平台，与所述探测系统和所述后台数据库相连接，根据所述探测系统得到的 所述目标特征信号，调用所述后台数据库中预存的特征信号进行比对分析，判断所述监控 区域是否异常，并当判断所述监控区域异常时，确定所述监控区域内探测到的目标的类型。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述后台处理系统还包括报警器，与所述监控平台相连接，当所述监控平台判断所述监控区域异常或确定所述 目标的类型后，所述报警器在所述监控平台的控制下发出报警。
10.如权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，还包括屏蔽装置，与所述探测系统相连接，其可滤除对所述探测系统的低频电干扰。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种高压输电设备的监控与防护系统，包括探测系统，设于高压线塔处，其探测高压输电设备的监控区域内的目标信号，并对探测到的所述目标信号进行分析处理，得到目标特征信号；后台处理系统，与所述探测系统相连接，其根据所述探测系统得到的目标特征信号，判断所述监控区域是否异常。采用本实用新型，可准确、有效、智能的监控到高压输电设备周围出现的入侵目标，并利于对入侵目标进行实时处理，提高实用性。
文档编号G01S13/88GK201860170SQ20102028923
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者杜劲, 王钟鸣 申请人:深圳市华儒科技有限公司