基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置与流程

1.本发明涉及工程安全控制技术领域，尤其涉及一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置。


背景技术：

2.在输变电检修施工过程作业中经常会出现带电施工、交叉施工等情况。由于各种因素的影响，在现场难以判断架空线路等带电体的准确高度，这就给吊车、举升机、斗臂车等特种车辆的操作带来极大的风险。
3.近年来，在系统内的输变电施工过程中出现了一些典型的特种车辆超高导致的安全事故，现有的安全措施对于特种车辆的高度限制只能通过人工观察、安全绳高度等传统手段来判断，缺乏准确的、量化的参考依据。
4.在电力系统工程施工过程中，已有的安措设施往往只限制了施工人员和设备在平面内的活动范围，并不涉及到施工空间高度的限制，然而在许多电力工程施工过程中需要使用吊车、举升机、绝缘斗臂车等设备，现有的安措范围不能限制它们的活动高度范围，时常出现超高施工，但施工人员并未察觉，存在极大的安全隐患。
5.本发明为特种作业车辆、人员提供一种可靠、安全的基于北斗定位的控制措施与手段，可精准监测与警示作业车辆及人员的空间位置、作业状态。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明实施例提供了一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决特种作业车辆和人员在检修作业施工过程中无法在高度方向上实现安全监控的问题。
7.本发明的技术方案如下：
8.一方面，本发明提供一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法，所述方法用于在限高管控设备上运行，所述限高管控设备接入北斗系统，所述限高管控设备连接激光测距仪和北斗定位终端，所述北斗定位终端设置在待管控设备上，所述方法包括如下步骤：
9.通过所述激光测距仪获取在指定点位对输变电线路中目标限制物进行激光测距得到的距离数据和测量角度数据，根据所述距离数据、所述测量角度数据和所述指定点位的坐标，获取所述目标限制物的空间坐标；
10.根据所述目标限制物的安全管控需求设置安全距离，根据所述目标限制物的空间坐标和所述安全距离划定限高管控范围；
11.获取差分基站的基站观测坐标和基站实际坐标，获取所述北斗系统对所述北斗定位终端的终端观测坐标；
12.利用所述基站观测坐标和所述基站实际坐标基于差分定位对所述终端观测坐标进行修正，得到所述北斗定位终端的终端实际坐标；
13.对所述终端实际坐标进行监控，当所述终端实际坐标落入所述限高管控范围时，进行报警提示。
14.在一些实施例中，所述指定点位是输变电线路中余标记精确定位信息的基座、电塔或输变电设备，所述指定点位的坐标通过获取所述基座、所述电塔或所述输变电设备预存的坐标得到；
15.或，所述指定点位是在实际应用场景即时选取的，基于北斗卫星系统对所述指定点位进行差分定位，获取所述指定点位的坐标。
16.在一些实施例中，根据所述目标限制物的安全管控需求设置安全距离，包括：
17.根据输变电线路或输变电设备的工作电压值设置所述安全距离，所述安全距离的值与所述工作电压值呈正比。
18.在一些实施例中，根据所述目标限制物的安全管控需求设置安全距离之后，还包括：
19.根据输变电检修业务类型确定施工设备作业区间半径，根据所述目标限制物的空间坐标、所述施工设备作业区间半径和所述安全距离划定限高管控范围，其中将所述施工设备作业区间半径和所述安全距离求和作为安全半径，以所述目标限制物的空间坐标为圆心，以所述安全半径划定所述限高管控范围。
20.在一些实施例中，利用所述基站观测坐标和所述基站实际坐标基于差分定位对所述终端观测坐标进行修正，包括：
21.对所述基站观测坐标和所述基站实际坐标做差异分析，获取定位误差修正量；
22.根据所述误差修正量对所述终端观测坐标进行修正，得到终端实际坐标。
23.在一些实施例中，对所述基站观测坐标和所述基站实际坐标做差异分析，获取定位误差修正量，包括：
24.在地面建立位置确定的伪卫星基站以模拟北斗系统中的卫星，根据所述伪卫星基站的坐标、所述基站观测坐标和所述基站实际坐标确定所述定位误差修正量。
25.在一些实施例中，所述方法还包括：
26.通过设置在所述待管控设备上的气压传感器，获取所述待管控设备所处位置的气压数值，并换算为所述待管控设备所处的海拔高度；
27.获取预设的海拔安全范围，监控所述海拔高度，当所述海拔高度超出所述海拔安全范围时，进行报警提示。
28.另一方面，本发明还提供一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控系统，包括：
29.北斗定位终端，设置在待管控设备上，并通过北斗系统获取终端观测坐标；
30.激光测距仪，用于在指定点位对输变电线路中目标限制物进行激光测距，并对所述目标限制物进行定位；
31.基准站，通过提供所述基准站的实际坐标和观测坐标，实施差分定位获取定位误差修正量；
32.限高管控设备，连接所述北斗定位终端和所述激光测距仪，所述限高管控设备用于执行上述基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法的步骤。
33.在一些实施例中，所述系统还包括：气压传感器，连接所述限高管控设备，用于获
取所述待管控设备所处位置的气压数值并换算为所述待管控设备所处的海拔高度，以监控所述海拔高度，根据预设的海拔安全范围进行报警提示。
34.另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。
35.本发明的有益效果至少是：
36.本发明所述基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置，按照安全管理规范的要求，为输变电线路和设备中的目标限制物划定限高管控范围，引入北斗系统对设置在待管控设备上的北斗定位终端进行精确的定位，并实时监控所述北斗定位终端是否落入限高管控范围，一旦发生超处限高管控范围的行为，立即进行告警提示，以实现在三维空间内全自动和精确的动态限高管控，为特种作业车辆和人员提供可靠、安全的操作管理。
37.本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
38.本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
39.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
40.图1为本发明一实施例所述基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法的流程图。
41.图2为本发明另一实施例所述基于北斗系统的输变电检修动态限高管控系统结构示意图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
43.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
44.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
45.在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
46.输变电检修和施工过程中，很多情况下是带电作业，电网运行过程中大部分设备
以高压甚至超高压状态运行，大部分高压输电线路可以达到500kv，部分特高压线路可以达到800kv，即使是一般变电站，其电压也可达到数十千伏。在这些工作环境中，非规范的操作行为容易对施工作业设备和人员造成极大的安全隐患。为了杜绝安全隐患，本领域技术人员为输变电检修设定了详细的施工规范，对于施工过程中与输变电设备线路、设备之间的安全距离也做了规定。但是，现有的规范以及所实施的安全监管中，通常只是在地表的二维空间内对安全范围做出了规范，并提供了管控措施。但是，涉及到高空作业的情况下，由于输变电在三维空间内的位置和形状较为复杂，设备和人工作业难以有效进行管控，难以做到对安全隐患的规避。
47.本发明提供一方面，本发明提供一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法，所述方法用于在限高管控设备上运行，所述限高管控设备接入北斗系统，所述限高管控设备连接激光测距仪和北斗定位终端，所述北斗定位终端设置在待管控设备上，如图1所示，所述方法包括如下步骤s101～s105：
48.步骤s101：通过激光测距仪获取在指定点位对输变电线路中目标限制物进行激光测距得到的距离数据和测量角度数据，根据距离数据、测量角度数据和指定点位的坐标，获取目标限制物的空间坐标。
49.步骤s102：根据目标限制物的安全管控需求设置安全距离，根据目标限制物的空间坐标和安全距离划定限高管控范围。
50.步骤s103：获取差分基站的基站观测坐标和基站实际坐标，获取北斗系统对北斗定位终端的终端观测坐标。
51.步骤s104：利用基站观测坐标和基站实际坐标基于差分定位对终端观测坐标进行修正，得到北斗定位终端的终端实际坐标。
52.步骤s105：对终端实际坐标进行监控，当终端实际坐标落入限高管控范围时，进行报警提示。
53.在步骤s101中，为了实现在三位空间内的限高管控，就需要针对输变电线路中的存在安全管控要求的目标限制物进行定位，再基于管控标准进行施工过程中的限高管控。具体的，本事实例中，首先采用激光测距法对目标限制物进行测距，用于确定目标限制物在空间内的坐标。指定点位是一个已知精确定位的点，在实际应用过程中，可以通过北斗卫星系统进行现场定位，也可以直接选用在输变电线路中已知精确定位的设备或点位作为指定点位。通过在指定点位对目标限制物进行测距，根据距离数据和测量角度数据可以直接计算目标限制物在三维空间内的实际定位坐标。
54.在一些实施例中，指定点位是输变电线路中预标记精确定位信息的基座、电塔或输变电设备，指定点位的坐标通过获取基座、电塔或输变电设备预存的坐标得到。或，指定点位是在实际应用场景即时选取的，基于北斗卫星系统对指定点位进行差分定位，获取指定点位的坐标。
55.在步骤s102中，对于输变电设备，为了保证安全施工，则要求作业设备、人员与目标限制物保持指定的安全距离。安全距离以目标限制物的主体类型和工作状态为标准进行设置。在一些实施例中，根据目标限制物的安全管控需求设置安全距离，包括：根据输变电线路或输变电设备的工作电压值设置安全距离，安全距离的值与工作电压值呈正比。具体的，可以设定标准安全距离如下：500千伏的电力线路的安全距离是5m；220千伏的电力线路
的安全距离是3m；110千伏的电力线路的安全距离是1.5m；35千伏的电力线路的安全距离是1m；10千伏的电力线路的安全距离是0.7m。进一步的，可以根据实际应用场景的需求，个性化地设置安全距离。根据目标限制物在三维空间内的定位坐标，结合安全距离在三维空间内划定限高管控范围。
56.在一些实施例中，根据所述目标限制物的安全管控需求设置安全距离之后，还包括：
57.根据输变电检修业务类型确定施工设备作业区间半径，根据目标限制物的空间坐标、施工设备作业区间半径和安全距离划定限高管控范围，其中将施工设备作业区间半径和安全距离求和作为安全半径，以目标限制物的空间坐标为圆心，以安全半径划定所述限高管控范围。
58.在步骤s103、步骤s104和步骤s105中，基于差分定位技术确定北斗定位终端的终端实际坐标，也即待管控设备的实际坐标，通过监管待管控设备的实际坐标判断待管控设备是否在限高管控范围内。
59.参照gps系统中的差分定位方法，其原理是：在固定的(站台)地点，通过测地获得其“精确位置数据”，再将该站台的“所测位置数据”进行传输，利用一个c/a码用户接收器来接收该数据信息，通过“所测位置数据”和“精确位置数据”的差异分析，就能得知“gps定位误差修正量”。其次通过无线电发射机传播这些“定位误差修正量”，而区域内的其他c/a码用户的接收器正好接受，并将接收器的定位数据进行修正。“差分式gps系统”的应用，使得c，a码用户接收器有了更精确的定位，是之前定位精度的10倍多。
60.通过差分定位技术可以提高定位精度，实现差分定位技术主要有伪距单点定位算法与载波相位测量算法。在北斗导航定位系统中的伪卫星技术借鉴了传统的全球定位系统中的导航算法。通过地面上的卫星接收站来提高系统的定位精度。用户可以同时接收北斗信号以及卫星信号，能够实现快速定位。如果卫星的数量多于两颗，那么可以连同北斗系统形成四星的卫星定位系统。接收站1通过测量距离4颗星的距离，一般是通过测定信号传输的时间来乘以光速来计算相应的距离。伪卫星导航定位技术是模拟的gps导航定位系统，其中伪卫星是用于模拟卫星发出gps信号，伪卫星基站模拟卫星信号接收的地面基站，也就是接收站。
61.本实施例中，对于北斗系统，在卫星基站的设置过程中，通过将其中一个基站设置为差分基站，可以实现差分定位。由于已经知道差分卫星的精确坐标可以计算出其距离卫星的实际距离，然后将其与观测伪距进行比较并进行修正，最终将上述实时数据发送出去。利用修正过的伪距进行定位计算，最终求得用户接收机的精确位置。由于通过修正能够导致其中的公共误差消失，比如卫星时钟偏差、星历误差、电离层误差、对流层误差，因而可以较好地提高系统定位精度。
62.在一些实施例中，利用所述基站观测坐标和所述基站实际坐标基于差分定位对所述终端观测坐标进行修正，包括步骤s201～s202：
63.步骤s201：对基站观测坐标和基站实际坐标做差异分析，获取定位误差修正量。
64.步骤s202：根据误差修正量对终端观测坐标进行修正，得到终端实际坐标。
65.在一些实施例中，对所述基站观测坐标和所述基站实际坐标做差异分析，获取定位误差修正量，包括：在地面建立位置确定的伪卫星基站以模拟北斗系统中的卫星，根据伪
卫星基站的坐标、基站观测坐标和基站实际坐标确定定位误差修正量。
66.差分定位无论如何提高导航精度、可靠性和完好性，也不能克服掉由于卫星星座几何图形不佳而造成的缺陷。现有的卫星配置方案，一旦有一颗卫星发生故障，或者由于某种原因接收不到信号，几何配置不当的缺陷将会更加突出。为了保证北斗系统在一些特定地区为特殊用途时的精确性和可靠性，本实施例引用伪卫星，在该地区建立类似于北斗卫星的固定基准站，行使北斗卫星的功能。
67.从本质上看，伪卫星仅仅是差分定位应用的特殊方案。因此伪卫星电文格式也和其他差分卫星的电文格式一样。
68.监测站接收所有可见的北斗卫星信号和伪卫星信号，并把它们和已知监测站位置及伪卫星天线位置进行比较。监测站控制伪卫星发射并提供差分电文。用户设备可以同时接收北斗卫星信号和伪卫星信号。
69.在一些实施例中，所述方法还包括步骤s301～s302：
70.步骤s301：通过设置在待管控设备上的气压传感器，获取待管控设备所处位置的气压数值，并换算为待管控设备所处的海拔高度。
71.步骤s302：获取预设的海拔安全范围，监控海拔高度，当海拔高度超出海拔安全范围时，进行报警提示。
72.为了提供多元化的限高管控方案，本实施例中还引入压力传感器用于测量海拔高度，在一些特种作业过程中，监控海拔高度以保障作业人员和设备的安全。
73.在实际应用过程中，还可以设置监控设备，人工接入辅助观察。
74.另一方面，本发明还提供一种基于北斗系统的输变电检修动态限高管控系统，如图2所示，包括：
75.北斗定位终端，设置在待管控设备上，并通过北斗系统获取终端观测坐标；激光测距仪，用于在指定点位对输变电线路中目标限制物进行激光测距，并对目标限制物进行定位；基准站，通过提供基准站的实际坐标和观测坐标，实施差分定位获取定位误差修正量；限高管控设备，连接北斗定位终端和激光测距仪，限高管控设备用于执行上述步骤s101～s105中基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法。
76.在一些实施例中，所述系统还包括：气压传感器，连接限高管控设备，用于获取待管控设备所处位置的气压数值并换算为待管控设备所处的海拔高度，以监控海拔高度，根据预设的海拔安全范围进行报警提示。
77.在一些实施例中，所述限高管控系统可以设置报警器，以发出报警提示音，进行安全预警。
78.在一实施例中，提供一种限高管控设备，包括移动站(相当于北斗定位终端)、基准站、可移动监控器(相当于限高管控设备)，各个模块(部件)之间通过无线通讯软件与控制电路连接工作。装置可实时显示标签相对线路和地面的高度差、线路高度、安全距离、电池电量等状态信息。当标签相对线路的高度差小于安全距离时，主机和报警器数据显示变色，报警器发出报警提示音。当移动标签、报警器与主机通信故障时，报警器和主机显示对应的状态提示图标，报警器发出报警提示音，安全预警、报警距离可设置。
79.另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述方法
的步骤。
80.本发明基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置，能够针对电力输变电检修施工中使用的吊车、斗臂车等举升类施工机械的特点，设置带电体或线路的高度与安全距离范围，精度可达到厘米级。装置可使用移动式监控器或手机远程监控各生产现场特种作业动态，一旦发生超过限高的行为，立即发出告警信号并推送告警消息。本装置的研发满足《电力安全工作规程》中对空间限高的要求，为特种作业车辆提供可靠、安全的控制措施与手段，保护现场操作人员的人身安全。
81.综上所述，本发明所述基于北斗系统的输变电检修动态限高管控方法、系统及装置，按照安全管理规范的要求，为输变电线路和设备中的目标限制物划定限高管控范围，引入北斗系统对设置在待管控设备上的北斗定位终端进行精确的定位，并实时监控所述北斗定位终端是否落入限高管控范围，一旦发生超处限高管控范围的行为，立即进行告警提示，以实现在三维空间内全自动和精确的动态限高管控，为特种作业车辆和人员提供可靠、安全的操作管理。
82.本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(asic)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom(erom)、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频(rf)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
83.还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
84.本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
85.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。