技術方案 |?輸電線路外破監測解決方案（雷球聯動）

2025年06月11日

基于毫米波雷達融合云臺視頻監控設備的

輸電線路外破監測解決方案

湖南時變通訊科技有限公司

Time Varying Transmission Co., Ltd

目 ?錄	1. 總體概述
	? ? 1.1 需求分析
	? ? 1.2 系統目標
	? ? 1.3 系統優勢
	2. 系統設計方案
	? ? 2.1 系統概述
	? ? 2.2 系統總體架構
	? ? 2.3 系統主要功能模塊
	? ? 2.4 系統業務流程
	? ? 2.5 硬件組成
	? ? 2.6 軟件功能組成
	? ? 2.7 系統部署規劃圖

總體概述

1.1

需求分析

架空輸電線路長期受人為等外力破壞的影響，如施工建房、大型工程車輛侵入輸電走廊等，均會威脅輸電線路的運行安全。此外，近年來城市規模擴大及基建項目加速實施導致的線路外破事故頻發，嚴重影響電網及現場施工人員生命安全的問題，外力破壞已經成為影響輸電線路安全可靠運行的主要因素之一。

目前外力破壞仍依賴于人工巡視，感知手段匱乏。監測手段方面，普遍采取的措施分為兩類，一是由工作人員定期巡線、劃出保護區范圍、懸掛安全警示牌、在施工現場對操作人員進行安全培訓等，該方式存在人員需求量大、人力成本高、人員無法監督等問題。二是通過在現場布設網絡視頻監控設備，通過3G/4G/5G等手段將視頻數據實時傳回監控中心，工作人員通過實時觀看或圖像處理算法對外破事故進行判斷、對外破潛在行為進行預警以及對施工現場進行監督，該方式存在受天氣影響大、監測范圍有限、夜晚需紅外輔助、功耗大等不足，且受視頻監控設備角度影響無法對外破進行及時預警。

1.2

系統目標

基于減少、防止架空輸電線路受人為等外力破壞影響等目標，克服現有輸電線路外破單一視頻監控設備監測范圍有限、易受天氣影響、夜晚需紅外補光輔助、功耗大等現狀，本項目著力研發一套毫米波雷達融合云臺視頻監控設備的輸電線路外破監測裝置。裝置結合最新的毫米波雷達技術、視頻處理技術、深度學習技術，融合雷達和視覺的優點，實現對輸電線路及輸電桿塔周圍大型機械的全天候感知和探測，并減少數據傳輸量和能耗。

1.3

系統優勢

采用毫米波雷達融合云臺視頻監控設備組合外破監測的方式，解決目前單一視頻監控設備外破監測存在的3個不足：

1、毫米波為全天候探測手段，可以穿云透雨，不受環境影響，與云臺視頻監控設備監測形成互補；日常天氣下可用毫米波+云臺視頻監控設備實現外破觀測，惡劣雨雪天氣可單用毫米波保證不漏檢；

2、毫米波觀測范圍廣，可通過雷達提前定位接近車輛，將車輛速度、方位等信息傳送至云臺視頻監控設備，隨后云臺視頻監控設備開啟定點觀測，拍攝車牌號、車輛行為、人臉等信息方便追責；

3、毫米波雷達數據量小，響應速度快，功耗小，可與云臺視頻監控設備組合構建監測策略；如，毫米波給出大型機械接近預警，下達啟動云臺視頻監控設備指令，并控制云臺視頻監控設備調整角度進行精準拍攝，拍攝完成后云臺視頻監控設備關機，等待下次響應。

系統設計方案

2.1

系統概述

毫米波雷達融合云臺視頻監控設備的輸電線路外破監測裝置根據毫米波雷達傳感器的工作原理、測速測距方法以及探測角度，設計裝置后端硬件電路、軟件流程以及安裝角度，并以快速變換的經典頻譜估計法為核心算法，對輸電線路周圍區域侵入物體存在性探測以及距離、速度等信息進行快速計算，保證對輸電線路外破危險點進行實時有效監測，及時了解輸電線路狀況。

毫米波雷達融合云臺視頻監控設備的輸電線路外破監測裝置安裝距離桿塔底部3-8米處（按實際線路安全距離確定，詳見2.7章節系統部署規劃圖），通過雷達探測器在輸電線路走廊安全距離以下的區域進行全方位覆蓋，對違章施工機械進行分析告警，并聯動攝像機抓拍照片及錄像上傳到監控中心管理平臺，并發送短信到相關人員手機上。監控中心通過防外破監控客戶端實時瀏覽觀測各監控點的現場情況，維護監控人員通過從現場發送來的視頻、圖片、外力破壞等數據進行分析比對，如出現異常的預警信息，即立刻做出相應的應急處理，以確保輸電線路的安全運行。

圖 2-1輸電線路外破示例

2.2

系統總體架構

圖 2-2系統總體架構圖

2.3

系統主要功能模塊

2.4

系統業務流程

毫米波雷達融合云臺視頻監控設備的輸電線路外破監測裝置監測預警流程如下圖所示：

圖 2-3系統業務流程圖

1、利用毫米波雷達高穩定、高可靠和低功耗能實現對動態目標的探測特性，對輸電線路周圍0-600 m范圍進行24小時不間斷非接觸、低死角監測。當大型機械（包括不限于汽車吊、塔吊、挖掘機、翻斗車、鏟車、壓樁機、車輛(機械)、采砂船）進入輸電線路300 m范圍內，進行風險提示一：“前方線路，安全駕駛。”（藍色預警）；同時發送信號至云臺視頻監控設備，預啟動云臺視頻監控設備；

2、當超限金屬機械（包括不限于汽車吊、塔吊、挖掘機、翻斗車、鏟車、壓樁機、車輛(機械)、采砂船）進入輸電線路150 m范圍內，進行風險提示二：“前方線路，保持安全距離。”（紅色預警）；同時發送信號至云臺視頻監控設備，1s內喚醒云臺視頻監控設備拍照及視頻，發送雷達探測到的目標坐標數據到云臺視頻監控設備；

3、人工智能軟件系統將基于人工智能學習算法，事先對汽車吊、塔吊、挖掘機、鏟車等需求約定目標車輛進行訓練，從而實現目標準確識別。當云臺視頻監控設備收到毫米波雷達信號后，喚醒并開啟拍攝功能，云臺視頻監控設備對雷達預警目標聚焦跟蹤拍攝，拍攝視頻10s-30s，并同步完成工程車輛的識別。

4、由軟件系統中的動態目標跟蹤功能，完成對識別車輛的實時跟蹤監控；通過構建的測距約束下的單相機測量模型，可實現圖像中識別車輛與高壓線/線塔相對距離或高度測量，并將相關預警信息回傳給管理平臺；

5、通過3G/4G/5G等無線信號將雷達數據、云臺視頻監控設備照片或視頻傳回后臺管理中心及移動端，管理人員復核并進行相關處理；

6、云臺視頻監控設備自動休眠，等待下一次喚醒拍攝。

2.5

硬件組成

2.5.1 毫米波雷達

24Ghz毫米波雷達是一款性價比非常高的智能區域安防毫米波雷達傳感器系統，探測距離達到600米（單雷達90o大視場），采用具有高復雜度的FMCW調制模式，能檢測運動目標的距離、速度、角度信息，具有較高的測距與測速精度。

它采用獨特的DBF技術，具有高精度角度分辨能力，極低速度測量能力，可在長度300米立體空間內，對入侵目標進行檢測、報警。通過后端信號處理和模式識別算法，部分濾除飛鳥等動物干擾。數字波束形成（DBF）雷達對目標的角度分辨能力強，能夠區分角度較近的多個目標。

2.5.2 智能分析云臺視頻監控設備

智能分析云臺視頻監控設備,是基于背照式超低照度星光級高清可見光成像技術、AI智能分析技術、激光照明/測距技術、聲光拒止技術、無線傳輸技術、功耗控制技術，按智能化、高能化、輕型化、模塊化、軍品化的設計原則。

全時段、全天候工作：高清可見光、激光夜視日夜復合探測手段，實現晝夜全時段、全天候大范圍目標快速搜索和近距離細節觀察兼顧；
多維感知：支持多種分類識功能，支持選配激光測距，支持接入多種傳感器；
高度智能：支持車、船、人檢測、分類、識別；支持目標跟蹤、篩選過濾；支持AR智能信息融合聯動；
主動防御：支持高音喇叭+爆閃燈，對相關人員進行震懾/拒止；
俯仰：-90°～+90°、水平360°連續旋轉，720°立體空間全覆蓋；
水平：0.01°/s～100°/s；俯仰：0.01°/s～80°/s，高速啟停、焦距轉速自適應，目標定位精準；
自診斷自恢復：支持全壽命管理、故障自檢、前端存儲、斷網續傳、斷電記憶、遠程重啟/升級，大幅提升使用體驗、降低使用成本；
輕型物聯網化設計：整機重量≤10kg，易于安裝維護，可選配4G/5G傳輸、光伏一體站，大幅提高建設時效，降低建設成本，實現極速部署；
軍品級微轉臺工藝，整機采用超強鋁合金材料、準球形轉臺工藝，抗強風，IP67防護，防淋雨、防灰塵，可適應各種惡劣環境。

圖 2-4視頻監控設備監測效果圖（夜視自動變焦補光+晝間長距離拍攝）

2.6

軟件功能組成

2.6.1 線路及其附屬設備可視化

系統可以將當前所有線路廊道、塔上設備的最新抓拍報警數據、雷達數據、視頻監控的圖像和視頻展示到應用平臺(web端客戶端云端等)，通過GIS地圖形式直觀展示監控目標的場景，現場狀況一目了然。

系統可以自動調用信息數據或啟動前端監控設備，實時/回放監的任意監控場所，達到足不出戶掌握全局。

2.6.2 智能監控與智能管理

雷達在線監測裝置和視頻在線監測裝置對監控的定位信息、圖片、視頻數據等通過邊緣人工智能處理，對異常情況傳回后臺管理系統和可以自動推送給管理人員；防外破智能預警裝置本身具有預警判斷功能，自動濾除非威脅干擾預警，若現場發生威脅預警，會第一時間拍攝視頻或照片，發送到用戶手機并傳回管理系統。上述工作無需人員干預，均由系統自動完成，從而實現輸電線路周圍狀態監控的智能管理。

系統根據收到的前端回傳信息和線路管理人員提供的數據，可以及時更新桿塔周圍隱患信息、線路廊道信息，桿塔編號、裝置設備名稱編號、地圖定位等詳細信息。

系統可以對轄區的所有隱患詳細信息列表統計、分類、檢索、定位，并將隱患統計信息定期自動形成報表分發。