浅析输电线路“三跨”施工在线雷达测距及监控设备的研究及应用

浅析输电线路“三跨”施工在线雷达测距及监控设备的研究及应用

鲍远春

国网安徽省电力公司六安供电公司安徽六安237000

摘要：随着经济的发展，我国各行各业的建设都进入了白炽化阶段，这同时也对电力行业的施工提出了更高的要求传统的电力施工方案不能满足时代的发展，人们更加关注电力的安全与技术的创新，基于此。本文将对输电线路“三跨”施工在线雷达测距及监控设备的研究及应用作具体阐述，希望给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：输电线路；“三跨”施工；实时监测；动态控制

引言

为了解决外力破坏给输电线路运行带来的安全隐患，国内外先后研发了一些具备信号采集、识别和报警功能的防外力破坏监测装置。早期的红外探测装置靠收集外界的红外辐射并将收集到的红外辐射聚集到热感应源上，热感应元件接收辐射源导致热感应源温度发生变化从而向外释放电荷，检测处理后产生报警。这种装置容易受到热源干扰导致灵敏度下降甚至失灵。另外基于微波感应式在线防盗系统，基于加速传感器的监测系统，基于激光的探测系统以及视频监控等系统都是近年来研究的新型的监测系统，这些新型防外力破坏装置虽然都很好地应用于输电线路的防外力破坏并取得一定的效果，但都有一定的局限性。目前，输电线路防外力破坏应用最为广泛的是视频技术，虽然能精确及时地处理输电线路外力破坏，但容易受到天气的影响，而且功耗比较大。鉴于雷达所具有对温湿度变化、噪声和光线灵敏度低以及抗射频干扰能力强等优点，已被广泛应用于别墅安防、汽车防撞等领域。

1目前现状

1.1施工方法现状

结合我公司输电线路工程跨越施工经验，在常规跨越施工中，大部分采用空中织网或者搭设跨越架方式对被跨越物进行防护，个别情况下通过“牵引管”等特殊放线方法进行“裸奔”（即不对被跨物采取任何防护措施，仅通过加强牵张系统自身的安全性来保障被跨物的安全）放线作业。传统的跨越施工方法在处理跨越处信息监控时，往往是安排施工人员通过肉眼来进行观测，并经过经验判断发出指令信息，信息通信渠道采用的是电台通信技术（如对讲机），通信存在局限性和信号不稳定性。

1.2设备应用现状

（1）测距技术。目前较常用的技术有常规雷达波、毫米雷达波、红外线、激光等测距技术手段。通过技术、经济、应用效果等方面的对比，红外激光测距技术已在线路“防外破”方面有所应用。（2）通信传输技术。较常见的通信技术有微波通信、网桥传输、电台通讯、4G网络传输等通讯技术，经研究对比，确定“网桥传输+4G网络”结合方式能很好地适应线路“三跨”施工在山区、野外环境通常无4G信号下的通信特点。（3）软、硬件整合研究。目前市场上在视频监控、测距、通信传输方面等均有大量的设备可供选用，但尚无一套直接能用于线路“三跨”施工的在线检测测距及即时通信设备。在此基础上，我们通过充分的市场调研，拟通过引进以上这些应用的硬件，通过整合及二次组合软件开发，使之具有适应输电线路“三跨”施工应用，旨在为输电线路“三跨”施工提供一种新的远程监控手段，以期提高“三跨”施工安全性及施工效率，为线路“三跨”安全施工提供可靠的技术支撑。

2输电线路在线监测系统综述

2.1超声波技术

系统的工作核心是PIC16F73单片机，通过超声波发射与接收电路进行信号的发出与接收，通过单片机对接受的信号进行分析、处理并计算出目标的距离等信息。，并将该信号通过GPRS等无线传输方式传输至监控终端，最后又监控人员对现场情况进行处理。超声波技术的优点是灵速度快、敏度高、而且成本比较低等优点，但超声波技术存在探测距离短、易受干扰、发生误报率高等弊端。

2.2雷达技术

雷达传感器可以探测动态的检测目标的速度、距离以及是否存在等特征。雷达模块发射波和回波之间时间差会引起差频信号，而目标的距离和速度等信息存在于差频信号中,雷达技术优势在于扫描分析监控范围无死角，雷达扫描分析是采用雷达监控技术手段，可根据设定的安全范围，所监测的范围为塔基地面及上空的全景的范围，完全满足监控输电线路对各个空间环境及突发性监控的要求。

2.3一种新型输电线路在线监测系统

新型检测系统是综合采用雷达与视频相结合的监控系统。当物体移动至前后雷达监视区域时，装置捕获到斜面测量距离，通过斜面与垂直夹角，迅速计算出物体的垂直高度，继而通过视频监测系统判定模型得出即将出现的危险，如果超过安全距离，判定模块会迅速将预警信息发送至集中控制单元，单元将信号快速联动发送至前端喊话与警灯装置，警示装置以声音和灯光震慑现场，起到预防作用，如果入侵物体仍旧坚持通过垂直区域，标志事故已发生。

3在线雷达测距及监控设备的研发关键技术的应用

3.1无线自组网+4G数据传输技术

无线自组网是由移动主机通过无线连接形成的自主网络系统。作为一种无中心分布控制网络，它没有基站，中心转发装置也不需要任何骨干网络的支持，各移动主机本身就充当路由器，具有路由和转发信息等功能。源和目标之间有时需要多个主机从中转发。无线自组网也可以通过专用网关节点连接到固定骨干网上，实现与因特网的连接。

3.2激光雷达传感器测距技术

激光雷达-光感测距技术是一种遥感技术，通常使用脉冲激光束对周围环境进行扫描，并且测量信号从扫描对象返回到检测器的时间。激光时间测距原理可用于测量从一米到几公里的距离。为了增加激光雷达系统的测量范围，可以使用不可见的近红外激光脉冲。这些激光器的功率远远高于连续波激光器，同时也是符合人眼安全要求的激光功率。在扫描过程中，激光雷达系统将扫描各个距离点，根据这些点则可以计算出周围环境的3D图像。

3.3无线视频采集、压缩及编解码技术

前端视频/图像监控采集系统使架空线路施工过程于可视监控之中，系统利用数字视频压缩技术、低功耗技术、GPRS/CDMA/3G/4G无线通信技术、太阳能供电技术，实时监测现场周围环境情况，施工管理人员可以远程查看放线施工现场的监控图像或报警联动上传的图像信息，从而实现对架空线路放线施工过程及环境全天候实时在线监测。

4现场应用

（1）在搭设好的跨越架顶端安装两台激光测距传感器，对准各类线、索运行方位，并设定好报警阈值，链接系统后即进入工作状态。（2）将视频采集装置安装与跨越档塔上，镜头扫描范围中心对准跨越网（架），在操作终端（显示终端）即可进行自动调焦等操作。（3）在跨越塔至控制点（张力场）之间视地形等因素影响每座或间隔一座塔位安装一台网桥传输信号中继器，保持通信信号的畅通。（4）终端接收器（控制器）操作简单，通过鼠标即能完成全部操作。放线指挥者通过此套设备能实时监测牵引绳、导线等是否进入跨越档安全距离内，当进入安全距离内时能在牵张场实时发出警报，施工指挥人员立即作出相应响应，动态控制牵张设备的操作，确保了跨越施工的安全进行。结语“三跨”施工在线雷达测距及监控设备可以替代肉眼或经纬仪观测线、索对跨越网（架）安全距离的监视，提高观测结果的准确性和实时性。

参考文献

[1]李军华.高压输电线路工程施工问题探讨[A].云南电网公司，云南省电机工程学会.2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].云南电网公司，云南省电机工程学会，云南省电机工程学会，2010：4.

[2]孟宪利.高压输电线路放线技术的问题处理[J].无线互联科技，2011（11）：51.