激光探测技术的实时远程线路安全监控报警系统

国网无锡供电公司 苏 晓 丁 争

如何解决输电线路被外力破坏的问题一直都是困扰线路运检人员的一大难题，传统的人防、物防设施难以再保障架空线路的运行安全，存在非常多的安全隐患。当前国际上为解决输电线路外力破坏问题，监控报警系统主要有三个研究方向：使用雷达微波进行监控。这种方法从理论上讲可行度非常高，但由于设备本身造价太高难以大量投入生产和使用；使用视频监控。这种方式需借助人工力量，需监控人员24小时不断地观察监控，当输电线路受到威胁时监控人员需到线路现场进行警告；使用红外激光或普通激光在输电线路附近进行布放。该方法具有较高局限性且报警准确率较低，因此没有被推广[1]。

1 激光探测技术的远程线路安全监控报警系统

激光探测技术的典型应用有激光测距仪及激光探测系统。激光探测系统可将激光信号转化为电信号，也就是可将光信息转化成电信息，通过不同的处理方式可将不同信息进行采集，从而实现探测目的。激光探测技术可分为直接探测和外差探测两种，按照检测器可分为单元探测和多元列阵探测。激光探测技术的优势在于具有较好防水、防尘功能，可在少量遮挡的情况下完成探测，金属探头可与很多仪器设备协同使用，探测距离相对较远，且激光探测技术使用的仪器设备成本相对较低[2]。

通过对远程线路安全监控报警系统进行实践得出结论，该系统能有效保证输电线路的安全。该系统使用了较为先进的激光探测技术，可以较高的准确率完成对我国高压电力线路被外力破坏现象的预警，该设备投入使用后，可通过激光检测技术识别对输电线路可能造成破坏的行为，并及时通报给值班人员，值班人员可通过扬声器对现场进行警报，有力阻止外破行为，让无意间发生外破行为的可能性降低[3]。当前采用激光测距的主要方法有飞行时间测量法、相位测量法及三角原理测量法。远程线路安全监控警报系统中使用了很多先进的科技技术，如激光探测、人工智能及无线通信技术。

激光探测的输电线路在线监测预警系统工作流程中，在高压输电线路附近首先设置激光探测装置，激光探测机将高压输电线附近的信息采集并传达到GSM 报警主机中，如果识别到危险信号，GSM 主机将会控制高音喇叭进行警告，提醒现场注意安全，同时还会通过GSM 网络向输电线路运检人员发送消息，提醒管理者危险，让管理者能提高对该区域的关注程度，实行实时监控，防止威胁线路安全的现象发生。

2 激光探测技术的实时远程线路安全监控报警系统的设计

激光探测技术主要是通过激光将现场的信息进行采集，通过GSM 报警主机完成对危险的识别[4]。该系统能将物体距离高压线路的距离进行计算，使用人工智能及设置好的程序，根据不同的高压级别线路设定不同的安全距离参数，以此来实现对危险程度的判断，对不同的危险程度采用不同的报警方式。此外该设备还兼具铁塔倾斜报警及撞击报警等功能，可实现一套设备检测多种现象。该设备使用GSM 通讯方式，使用太阳能进行供电，可实现高压线路的长期点位监控及临时点位的监控，且该技术能和视频监控技术联合应用，当激光探测到物体高速接近输电线路时，可唤醒视频监控装置对现场情况进行记录，大幅度提高了监控效果。

2.1 系统功能

激光探测技术的实时远程线路安全监控报警系统核心在于激光探测，通过激光将高压线附近磁场强度的变化值及激光往返于靶心和设备间所使用的的时间、确定外来物体和高压线之间的距离关系，按照GSM 主机中设置好的安全距离参数值进行报警，如外来物体对输电线路造成的威胁较高，超过了基本的警戒值或其他预设值，GSM 主机将会发送信号到现场的高音喇叭中发出警报提示，与此同时GSM 主机还会将信号发送给运检人员通过视频观察现场的情况，如危险等级较高，运检人员将会进行远程喊话阻止外来物体对高压线的破坏，还能通过调度监控中心在后台操作处置。该系统能根据相对距离进行位置分析，对高压线路下方的树木生长情况进行实时监控、实现超高报警，同时传感器还能检测到铁塔是否发生沉降，实现对铁塔倾斜的报警和撞击报警。

2.2 系统硬件设计

该系统想要发挥作用、实时保护输电线路，硬件支持是必不可少的，该系统的基本硬件组成包括了激光探测仪器、探头、GSM 激光报警控制主机、高声喇叭、警示灯、太阳能板以及高清摄像头等相关的部件。该系统中的激光探测设备应能够检测在800米之内的物体，精度应保证在±0.5m 范围内，当外来物体超过初始警戒报警值时，可检测到该物体继续向输电线路移动的情况，如超过危险距离将会采取预防措施。在设置该系统的硬件时，应将激光探头、激光报警控制主机及其他需固定的辅助设备安装在需监控高压线路的一侧，安装激光探头时，应保证激光可水平对准相邻铁塔间输电线电弧下垂5米、6米和8.5米的位置，实现对超高物体高度的检测[5]。

2.3 系统软件设置

该系统的后台由运检人员进行操控，可通过手机、平板或计算机等终端设备实现后台管理。当在终端设备中对该系统下达“布防”命令后，该系统将会投入到警戒状态中，当有外来物体进入到激光探测装置设定的警戒距离值时，警报装置将会被触发，运检人员可通过监控设备看到现场情况，以便通过后台操作系统更改警戒的等级。在报警装置被触发后，高音喇叭将会默认播放系统设定的程序，如“前方高压危险，操作注意安全”等语音提示，主机也会讲现场各种情况，如外界物体的危险程度与输电电缆间的距离等情报，通过GSM 网络发送到运检人员的终端系统中，让终端人员能实现对输电电线现场情况的远程控制。这样就实现了终端人员即使没在现场也可对现场实际情况了如指掌，那些对线路造成安全的不法行为都会被记录。在这个过程中还可添加人脸识别系统，对照人脸识别再和户籍警察取得一定的联系，让不法分子的信息全面展示在警察眼前，从根源上震慑，这样就便于对不法行为进行全面制止。

运检人员可通过终端设备对现场进行喊话警告，当现场不停劝阻继续危险作业时，可将现场的情况报告给电力警察，并将实时监控视频通过无线监控网络传送到警察的终端中，由警察制止输电电线现场的工作。该系统中对于危险物体靠近输电电线距离不同设置了不同档位的报警提示，在危险物体进一步靠近电线时用更加清晰急促的声音提示现场工作人员，这种多档警报的形式也有助于运检人员对外界高危动作风险进行评估，以便采取应对措施。

3 激光探测技术的实时远程线路安全监控报警系统的实施

该系统在实际的运行过程中应用了激光光电学融合的原理，实现了当外界物品入侵输电电线危险领域时无人操作完成报警的工作，准确率较高，有较强的推广价值和使用价值。该产品设计思路简单，使用的硬件先进，通过合理的搭配硬件改变了传统系统在遭遇外力入侵直接触发阻断的落后机制，实现了对输电线路危险领域的全角度监控，各方向的入侵物都能正确的触发警报。

该系统还结合了传统视频监控单元，当发生报警时运检人员可第一时间确认现场具体情况，极大地减少了误报的情况，使运检人员任务量降低。该系统投入使用后，可根据现场输电线路具体情况及事故多发的特点对报警系统进行设置，具有很强适用性。该系统具有较强创新和实用性，使用该系统能改变现场的巡查状态，将现场线路安全监控方法进行优化，极大减少了人力资源投入，解决了当下输电线容易被外界物品破坏的情况。在未来该项技术将会朝着更加智能化的方向推进，通过机器人更为智能化的激光探测技术应用，帮助实施远程线路安全监控报警，真正地保障线路安全。这对保护人们的合法权益和推动社会的稳定都有重要的意义。

基于激光探测技术的实时远程线路安全监控报警系统投入使用后，能有效检测输电线路外部对其有威胁的外物，通过激光感应感知到威胁之后，声光报警设备将会启动，对入侵高大机械及危险行为进行安全劝阻，避免对输电线路造成破坏造成设备故障和停电，让供电的可靠性能够得到保证。该设备的投入生产，通过实践不断对其进行改良，将为社会安全可靠供电带来更大的效益。