基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置的制作方法

本发明涉及一种基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置，属于电力测量技术领域。

背景技术：

近年来随着经济的迅速发展，输配电网络输电半径及范围的不断扩大，输电线路的路径越来越复杂，输电线路经过地形复杂地区或同一走廊内架设多条线路现象越来越多，从而使架空输电线路交叉跨越现象越来越普遍。输电线路在建设时虽然符合规程要求的安全跨越距离，但是随着架空输电线路的长期运行，还会存在一些原因导致导线对地及交叉跨越距离发生变化，例如：在线路下面或其附近实施新建或改建工程，如道路、填土、电信线路或低压线路等；由于改造工作移动了杆塔或改变了杆塔的尺寸、绝缘子串的长度；导线松懈而未调整或导线经过长时运行而拉长；由于相邻两档内荷重不均匀，导线在悬垂线夹内滑动等等。当以上这些原因导致输电导线对地距离及交叉跨越距离发生变化时，就会对输电线路的运行造成巨大的安全隐患，为避免由于交叉跨越越限而造成的运行事故，需要运行人员对跨越部分加强监视，随时对导线交叉跨越距离进行测量，及时掌握交叉跨越距离变化情况，迅速采取措施排除故障隐患，保障电网安全运行。

对交叉跨越距离的测量，不仅包括线路跨越输电走廊内的铁路、公路、通信线路、房屋、树木等，还包括不同线路导线之间的交叉跨越距离。

输电导线交叉跨越距离不足会造成事故激增，给电网的安全运行造成重大损失。

现有排除故障隐患的方法是人工定期测量，这种方法耗费大量人力物力。研制一种基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置，可以实时精准监测导线在各种状态下交叉跨越距离，无线传输距离数据，减少人工定期测量工作量。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出一种基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置。

本发明采用的技术方案如下：

基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置，该装置为：光学准直透镜组、振镜、分光镜、可见/红外分光片、可见光ccd、高速红外探测器和红外脉冲光源安装在一起构成整机，二维电机与整机连接，由二维电机带动调整整机位置；可见光ccd和高速红外探测器与信息处理模块连接；红外脉冲光源与信息处理模块连接；振镜与信息处理模块连接；二维电机与信息处理模块连接；参数存储模块与信息处理模块连接；信息处理模块与近距离无线收发模块连接；太阳能电池板与充电电池连接，充电电池与信息处理模块及近距离无线收发模块连接；

输电线待测a点设有高对比度的目标，二维电机带动整机，让输电线a点位于光学准直透镜组成像视场范围内，a点反射的可见光进入光学准直透镜组，经由振镜、分光镜、可见/红外分光片反射进入可见光ccd，根据可见光ccd成像得到输电线a点偏离位移量，偏移量传输给信息处理模块，信息处理模块将根据偏移量来控制振镜调整位置，使得输电线a点位于视场中心；此时红外脉冲光源发射脉冲光经过分光镜、振镜、光学准直透镜组发射到输电线a点，而后反射脉冲光沿着原光路返回进入光学准直透镜组、振镜、分光镜、可见/红外分光片后进入高速红外探测器中，完成飞行时间测量，得到距离d，y是前后塔杆之间距离，d,x1和y/2组成直角三角形，通过三角关系得到x1；x1,x2和x3组成直角三角形，x2是塔列之间距离，再通过三角关系得到弧垂距离x3。

振镜与光学准直透镜组的主光轴成135°放置，分光镜和可见/红外分光片沿着光轴成45°放置；红外脉冲光源位于分光镜反射光轴的焦点处；可见光ccd位于可见/红外分光片反射光轴的焦点处；高速红外探测器位于可见/红外分光片透射光轴的焦点处。

本发明的有益效果是：

1、通过二维电机可分时对周边多个悬垂点进行测量；

2、成像和测距功能一体，可同时完成监控和测距两项功能；

3、相比于其他测量的方法，具有更高精度。

附图说明

图1为本发明之基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置的结构俯视示意图，该图兼作为摘要附图。

图2为本发明之基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置的结构侧视示意图。

图3为本发明之基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置应用场景示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1-2所示，基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置，包括光学准直透镜组、振镜、分光镜、可见/红外分光片、可见光ccd、高速红外探测器、红外脉冲光源、信息处理模块、参数存储模块、近距离无线收发模块、太阳能电池板与充电电池。

光学准直透镜组、振镜、分光镜、可见/红外分光片、可见光ccd、高速红外探测器和红外脉冲光源安装在一起构成整机，二维电机与整机连接，由二维电机带动调整整机位置。

振镜与光学准直透镜组的主光轴成135°放置，分光镜和可见/红外分光片沿着光轴成45°放置。红外脉冲光源位于分光镜反射光轴的焦点处。可见光ccd位于可见/红外分光片反射光轴的焦点处，高速红外探测器位于可见/红外分光片透射光轴的焦点处。

可见光ccd和高速红外探测器通过电缆与信息处理模块连接并发送测量点的空间图像及从目标反射回来的红外脉冲光信号。

红外脉冲光源通过电缆与信息处理模块连接并接收周期脉冲信号。

振镜通过电缆与信息处理模块连接并接收信息处理模块处理过的测量点偏差量。

二维电机通过电缆与信息处理模块连接并接收信息处理模块的测量点位置信息。

参数存储模块通过电缆与信息处理模块连接交换测距数据。

信息处理模块将数据实时传输给近距离无线收发模块并发射出去。

太阳能电池板与充电电池为所有有源模块提高电源能量。

输电线待测a点设有高对比度的目标，二维电机带动整机，让输电线a点位于光学准直透镜组成像视场范围内，a点反射的可见光进入光学准直透镜组，经由振镜、分光镜、可见/红外分光片反射进入可见光ccd，根据可见光ccd成像得到输电线a点偏离位移量，偏移量传输给信息处理模块，信息处理模块将根据偏移量来控制振镜调整位置，使得输电线a点位于视场中心。此时红外脉冲光源发射脉冲光经过分光镜、振镜、光学准直透镜组发射到输电线a点，而后反射脉冲光沿着原光路返回进入光学准直透镜组、振镜、分光镜、可见/红外分光片后进入高速红外探测器中，完成飞行时间测量，得到距离d，y是前后塔杆之间距离，d,x1和y/2组成直角三角形，通过三角关系得到x1；x1,x2和x3组成直角三角形，x2是塔列之间距离，再通过三角关系得到弧垂距离x3，如图3所示。

信息处理模块为xilinx公司的fpga-xc6slx16。

参数存储模块为atmel公司的at45db161d。

近距离无线收发模块通过rfi射频方式与外界通信。

基于摄像测距一体的输电导线交叉跨越距离监测装置的工作过程为：

1、上电，打开太阳能电池板，为充电电池充电，充电电池为整个测量装置供电。

2、输电线a点设有为高对比度的目标，二维电机带动整机，让输电线a点位于光学准直透镜组成像视场范围内，根据可见光ccd成像得到输电线a点偏离位移，来控制振镜，使得输电线a点位于视场中心。此时红外脉冲光源发射脉冲光到输电线a点，而后反射脉冲光沿着原光路返回进入高速红外探测器中，完成飞行时间测量，得到距离d，通过三角关系得到弧垂距离。

3、如果需测试其他点，通过二维电机对准其他点完成相同测试过程。