一种变电站周界激光围栏位置自主校准系统及方法与流程

本发明涉及变电站周界安防技术领域，涉及一种激光围栏，尤其是涉及一种变电站周界激光围栏位置自主校准系统及方法。

背景技术：

目前，变电站的周界安防常常通过安装围栏以防止外界人员和动物的入侵，对于保障电力生产安全、设备财产安全和人身安全起到了重要的作用。常规的区域周界安防系统所采用的高压电网围栏，如高压电子围栏网、脉冲电子围栏网等，具有能耗高、管理难度大、系统稳定性弱和法律风险大的问题；常规的光学围栏如红外光对射电子围栏或者视频监控，存在能耗高、误报率高、受气象因素干扰大的问题。激光围栏利用激光束对射技术探测入侵信号并能够精确报警，具有光束方向性好、探测距离远、性能稳定、故障率低、维护量小的优势，已成为近年来的一种新型技术手段。

广域范围激光围栏发射端和接收端通常相距几十到上百米距离，考虑到激光光束的发射角极小，激光围栏竖杆的微小位移也将导致激光围栏的激光光束无法被接收，从而产生误报。特别是在野外复杂环境下，激光对射周界安防系统的竖杆支架经过长时间的工作、外界环境的破坏、围栏底座的热胀冷缩等因素影响，产生机械形变而偏离基准初始位置，导致系统误报率大幅增加，限制了激光对射探测系统的深入应用。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变电站周界激光围栏位置自主校准系统及方法，将激光围栏与三维云台进行结合，利用激光光束反射对准的方式，定期自动检测围栏竖杆与基准初始方位偏离的程度，对激光对射竖杆进行自主调整，实现激光围栏系统的自校准，减少误报的发生。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变电站周界激光围栏位置自主校准系统，所述周界激光围栏包括相对设置的至少两个围栏竖杆，所述自主校准系统包括激光校验装置a、激光校验装置b1、激光校验装置b2、三维云台、云台控制装置和双面反光镜，所述激光校验装置a的发射器和接收器分别设置于相邻的两个围栏竖杆在基准初始位时的同一高度，所述激光校验装置b1和激光校验装置b2分别设置于相邻的两个围栏竖杆在基准初始位时的同一高度，且激光校验装置b1的发射器和接收器位于同一围栏竖杆上，激光校验装置b2的发射器和接收器位于另一围栏竖杆上，所述双面反光镜位于激光校验装置b1、b2在基准初始位时的连线中点处，所述三维云台与围栏竖杆匹配设置，且围栏竖杆竖直安装于三维云台上，所述云台控制装置分别连接激光校验装置a、激光校验装置b1、激光校验装置b2和三维云台，控制三维云台运动从而校准围栏竖杆的位置。

进一步地，所述云台控制装置包括：

预置位模块，用于生成预置位信号；

自主校准模块，在接收到设定信号时响应，用于根据所述激光校验装置a、激光校验装置b1和/或激光校验装置b2的反馈信号生成云台动作信号，所述设定信号包括到达检验周期信号或系统报警信号；

动作控制模块，用于将所述预置位信号或云台动作信号发送给三维云台。

进一步地，所述自主校准模块包括：

校验周期选择单元，用于设定校验周期；

校准方式选择单元，用于根据所述激光校验装置a、激光校验装置b1和/或激光校验装置b2的反馈信号选择校准方式。

进一步地，该自主校准系统还包括水平仪，该水平仪安装于三维云台上，并与云台控制装置连接。

进一步地，所述激光校验装置a设置于激光校验装置b1或激光校验装置b2的上方，设置其所处高度高于双面反光镜所处高度。

本发明还提供一种利用所述的自主校准系统实现的变电站周界激光围栏位置自主校准方法，包括以下步骤：

1)启动自主校准系统；

2)判断激光校验装置a是否能够接收到激光，若是，则校准完成，若否，则执行步骤3)；

3)三维云台在云台控制装置的控制下带动对应围栏竖杆水平旋转，直至激光校验装置b1和激光校验装置b2分别能够通过双面反光镜接收到激光；

4))判断激光校验装置a是否能够接收到激光，若是，则校准完成，若否，则执行步骤5)；

5)以一个围栏竖杆为基准，在垂直方向调整另一围栏竖杆，直至激光校验装置a能够接收到激光，校准完成。

进一步地，所述步骤1)中，在接收到到达检验周期信号或系统报警信号时，启动自主校准系统。

进一步地，在步骤2)前还包括：

三维云台在云台控制装置的控制下复位至预置位。

进一步地，在步骤2)前还包括：

判断三维云台是否水平，若是，则执行步骤2)，若否，则调整三维云台至水平后执行步骤2)。

本发明还提供一种可自主校准的变电站周界激光围栏，包括所述的自主校准系统。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

1)本发明利用三点一线的原理设立静止参照物双面反光镜，将激光围栏与三维云台进行结合，设置三组激光校验装置，利用激光光束反射对准的方式，定期自动检测围栏竖杆与基准初始方位偏离的程度，对激光对射竖杆进行自主调整。

2)本发明设置有三组激光校验装置，可通过三维云台对围栏竖杆进行水平和垂直方向的校准，提高校准精确度。

3)本发明还可设置水平仪，方便实现三维云台水平的调整。

4)与以往的人工校准相比，避免了人力物力的耗费，能及时对激光围栏的偏移进行校准，解决了激光围栏竖杆由于云台机械形变造成的误报问题，实现激光围栏系统的自校准，减少误报发生。

附图说明

图1为激光围栏校准系统结构框图；

图2为激光围栏系统偏离基准初始位的示意图；

图3为激光围栏系统偏离基准初始位的激光校准示意图；

图4为激光围栏系统偏离基准初始位的激光校准流程图；

图5为激光围栏系统三维云台示意图；

图6为激光围栏系统云台控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供的自主校准系统应用于变电站周界激光围栏中，如图3所示，周界激光围栏包括相对设置的至少两个围栏竖杆1，围栏竖杆1安装于围墙上。激光对射周界安防系统的竖杆支架经过长时间的工作、外界环境的破坏、围栏底座的热胀冷缩等因素影响，产生机械形变而偏离基准初始位置，然而，由于激光围栏竖杆的间距在几十米到上百米，即使围栏竖杆偏移微小，受到相隔距离的影响，围栏竖杆搭载的激光围栏上的激光发射器和接收器也将较大程度的偏离基准初始位置，接收器无法有效接收到激光，系统误报率大幅增加。图2为激光围栏偏离基准初始位示意图，图中点o的位置代表云台固定端位置，点p代表基准初始位的位置，点q代表云台发生小角度短距离的偏移之后对应的监测点的位置。

如图1和图3所示，自主校准系统包括激光校验装置a、激光校验装置b1、激光校验装置b2、三维云台2、云台控制装置3和双面反光镜4。

激光校验装置a的发射器和接收器分别设置于相邻的两个围栏竖杆在基准初始位时的同一高度，激光校验装置b1和激光校验装置b2分别设置于相邻的两个围栏竖杆在基准初始位时的同一高度，且激光校验装置b1的发射器和接收器位于同一围栏竖杆上，激光校验装置b2的发射器和接收器位于另一围栏竖杆上，激光校验装置a可以设置于激光校验装置b1或激光校验装置b2的上方。双面反光镜4位于激光校验装置b1、b2在基准初始位时的连线中点处，为绝对参照物。双面反光镜4的预置位通过以下过程确定：激光围栏位于基准初始位置，调整双面反射镜使激光校验装置b1、b2分别接收到激光信号，固定该位置为双面反光镜4的预置位。

三维云台2与围栏竖杆匹配设置，且围栏竖杆竖直安装于三维云台2上，云台控制装置3分别连接激光校验装置a、激光校验装置b1、激光校验装置b2和三维云台2，控制三维云台运动从而校准围栏竖杆的位置。

三维云台3由水平、俯仰、垂直方向的三种伺服电机组成，结合单片机控制驱动芯片进行云台的三维运动实现，可以实现“上”“下”“左”“右”四种基本动作方式，如图5和图6所示。

云台控制装置3包括预置位模块31、自主校准模块32和动作控制模块33，其中，预置位模块31用于生成预置位信号；自主校准模块32在接收到设定信号时响应，用于根据激光校验装置a、激光校验装置b1和/或激光校验装置b2的反馈信号生成云台动作信号，设定信号包括到达检验周期信号或系统报警信号；动作控制模块33用于将预置位信号或云台动作信号发送给三维云台。

自主校准模块32可以实现校验周期的设定和校准方式的选择，校准方式可以为倾斜校准、水平校准、垂直校准等。

在某些实施例中，该自主校准系统还可包括水平仪，该水平仪安装于三维云台上，并与云台控制装置连接，用于测量三维云台的倾斜度，从而调整三维云台至水平。

利用上述自主校准系统可以实现变电站周界激光围栏位置自主校准方法，利用三维云台带动放置于其上的激光围栏发射端和接受端竖杆在水平方位和垂直方位角度的旋转，利用双面反射镜以及由三组激光校验装置组成的激光探测系统检测围栏与基准初始方位偏离的程度，并将偏离程度反馈给云台控制系统控制云台旋转，实现激光围栏的自主对准校正。如图4所示，该方法包括以下步骤：

1)在接收到到达检验周期信号或系统报警信号时，启动自主校准系统，三维云台在云台控制装置的控制下复位至预置位，但可能已经发生微小偏移，或底座出现形变；

2)可根据不同需求进行激光校准方式的选择，首先判断三维云台是否水平，若是，则执行步骤3)，若否，则调整三维云台至水平后执行步骤3)

3)判断激光校验装置a是否能够接收到激光，若是，则校准完成，若否，则执行步骤4)；

4)三维云台在云台控制装置的控制下带动对应围栏竖杆按照校验路径水平旋转，直至激光校验装置b1和激光校验装置b2分别能够通过双面反光镜接收到激光；

5)判断激光校验装置a是否能够接收到激光，若是，则校准完成，若否，则执行步骤6)；

6)以一个围栏竖杆为基准，在垂直方向调整另一围栏竖杆，直至激光校验装置a能够接收到激光，校准完成。

上述校准过程可在遇到报警时启动或按设定校准周期启动，如可设置1个月进行一次自主校准。

本实施例还提供一种可自主校准的变电站周界激光围栏，包括上述自主校准系统，可实现激光围栏偏离基准初始位的自主校准，防止误报。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。