激光除冰装置监控系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光除冰装置监控系统，包括终端监控系统、通信模块、目标监控系统和激光除冰装置，终端监控系统用于发送针对激光除冰装置的监控指令，控制系统按照通信协议要求将监控指令处理为协议帧，通过通信模块传送出去，或者获取和处理通信模块传递过来的远程信息；目标监控系统接收通信系统传递过来的协议指令帧并进行解析处理，传送给激光除冰装置，当装置反馈指令信息时，将相应参数数据按照通信协议要求传送给通信模块。本发明专利技术涉及的监控系统，可监测设备工作状态与覆冰清除结果，进行后期数据分析、检修与运维，在提升激光除冰装置工作效果的可靠性与运行稳定性方面具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
激光除冰装置监控系统
本专利技术涉及电力系统高压输电线覆冰清除的监控技术，具体涉及一种激光除冰装置监控系统。
技术介绍
激光除冰装置所用激光功率大、能量高，需进行其危险性的监控；覆冰图像的实时跟踪要求图像识别出的线缆与覆冰位置较为准确，保证图像质量高、转台的精度高与稳定性相对较好，上述设备需要准确配合才能有效地使用激光完成输电线的覆冰清除，需要对装置进行工作状态的监控，同时有利于后期维护与检修。目前，对于输电线路进行覆冰清除的两种主要方法中，人工作业多依赖肉眼观察，缺少对整个覆冰清除过程的可靠性监控。另外一种无人机搭载喷火装置或者利用其他机械式遥控装置除冰等的监控方面很少针对从执行到结束的工作状态反馈，监控判断尚未上升到自动化水平。在通信方式方面，单独的有线通信和无线通信方式较多，缺少二者的结合，在成本、适应性、设备维护上做不好相应的平衡。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光除冰装置监控系统，增加清除高压线覆冰过程的安全性、稳定性，为后期维护与检修提供帮助，从而能够高效完成清除架空输电线路上覆冰的任务。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种激光除冰装置监控系统，包括终端监控系统、通信模块、目标监控系统和激光除冰装置；所述激光除冰装置包括转台、激光部件、底座、电源系统、输入输出装置、控制系统和视觉传感器模块；所述控制系统包括工控机和控制驱动部件，工控机与视觉传感器模块连接，调整视觉传感器参数；视觉传感器模块捕获线缆与覆冰后，将图像传给工控机进行图像识别；控制系统通过控制驱动部件和转台相连，进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件和视觉传感器模块转动；工控机将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件，调整转台进行跟踪，并带动激光部件对覆冰进行清除；所述通信模块用于连接目标监控系统和终端监控系统，所述终端监控系统用于发送针对激光除冰装置的监控指令，包括图像处理、转台和激光的工作状态；所述控制系统按照通信协议要求将监控指令处理为协议帧，通过通信模块传送出去，同时获取和处理通信模块传递过来的远程信息；所述目标监控系统与激光除冰装置连接，接收所述通信系统传递过来的协议指令帧，监控指令后进行解析处理，并传送给激光除冰装置，当装置反馈指令信息时，将相应参数数据按照通信协议要求传送给通信模块；所述激光除冰装置用于执行除冰操作，根据监控指令，将工作状态、参数数据信息进行反馈。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)灵活性强，可按照操作指令自由监测设备的工作状态与覆冰清除结果；(2)适应性强，可进行有线通信和无线通信方式的选择，适合多种距离、天气、地形等的工作条件；(3)增加了监控对象性能的可靠性与稳定性；(4)自动化水平高，能够对装置从执行到结束的工作状态反馈进行持续监控，极大的提高了自动化水平。附图说明图1是本专利技术激光除冰装置监控系统的总装结构示意图。图2是终端监控系统结构示意图。图3是通信模块结构与连接示意图。图4是本专利技术激光除冰装置监控系统工作流程示意图。图5是本专利技术激光除冰装置的总装结构示意图。图6为本专利技术激光除冰装置的应用示意图。图7是俯仰部件和方位部件的结构示意图。图8是方位部件的剖面图和俯视图。图9是俯仰部件的俯视图。图10是激光除冰装置的控制系统工作示意图。附图标识：1为转台，2为激光部件，3为底座，4为视觉传感器模块，5为方位部件，6为俯仰部件，7为方位力矩电机，8为方位旋变发送机，9为轴承座一，10为轴承座二，11为俯仰力矩电机，12为俯仰旋变发送机，13为联接部件，14为方位限位锁零部件，15为方位底座，16为方位支架，17为激光发射头，18为俯仰限位锁零部件，19为激光蓄电池，20为直流电源，21激光控制箱，22为工控机，23为显示器，24为输入装置，25为激光除冰装置，26为车体。具体实施方式结合图1，一种激光除冰装置监控系统，包括终端监控系统、通信模块、目标监控系统和激光除冰装置；所述激光除冰装置包括转台1、激光部件2、底座3、电源系统、输入输出装置、控制系统和视觉传感器模块4；所述控制系统包括工控机22和控制驱动部件，工控机22与视觉传感器模块4连接，调整视觉传感器参数，使图像视野清晰；视觉传感器模块4和工控机22连接，捕获线缆与覆冰后，将图像传给工控机22进行图像识别；控制系统通过控制驱动部件和转台相连，进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件2和视觉传感器模块4转动；工控机22将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件，调整转台进行跟踪，并带动激光部件2对覆冰进行清除；如图4所示，所述通信模块用于连接目标监控系统和终端监控系统，所述终端监控系统用于发送针对激光除冰装置的监控指令，包括图像处理、转台、激光的工作状态；所述控制系统按照通信协议要求将监控指令处理为协议帧，通过通信模块传送出去，或者获取和处理通信模块传递过来的远程信息；所述目标监控系统与激光除冰装置相连，接收所述通信系统传递过来的协议指令帧，监控指令后进行解析处理，并传送给激光除冰装置，当装置反馈指令信息时，将相应参数数据按照通信协议要求传送给通信模块；所述激光除冰装置用于执行除冰操作，根据监控指令，将工作状态、参数数据信息进行反馈。如图2所示，所述终端监控系统置于远程服务站，包括终端主机、输入输出设备、报警模块和电源模块，所述终端主机用于发送针对激光除冰装置的监控指令以及接收相应指令反馈数据，包括整个装置的工作状态，具体包括：图像处理的识别状态、跟踪状态2个方面的监控指令，转台的开锁、关锁、调转3个方面的监控指令，激光的开关状态、工作功率、工作温度3个方面的监控指令；所述输出设备用于显示异常信息，所述报警模块用于进行声光报警，所述输入设备提供给工作人员操作进行具体情况的查看；所述电源模块主要用于为终端主机、输入输出设备、报警模块提供稳定的工作电源。所述控制系统按照通信方式的通信协议要求，将监控指令处理成协议传输所需的协议消息帧形式后，发送给所述通信模块传送出去；同样的，从通信模块传递过来的监控反馈为消息帧，所述控制系统解析为数据并进行校验，如果校验出错则发送请求重发命令，经过通信模块往回发送给所述目标监控系统，否则保存按协议解析出来的原始数据，并将原始数据信息与相应阈值进行比较和判断，若发现异常则将异常信息发送给所述输出设备，同时将异常命令发送给报警模块；控制系统保存每次监控反馈解析出来的原始数据、分析判断结果以及异常信息3种数据信息。进一步的，所述协议帧为Modbus_RTU协议帧。进一步的，控制系统将原始数据信息进行比较和判断，具体为：控制系统对于图像处理工作状态的判断，包括图像识别状态和图像跟踪状态；对线缆和覆冰进行图像识别的成功与否具有相应的初步识别结果编码，首先，控制系统根据反馈的结果编码直接判断初步识别是否成功，若失败则判定目标的图像识别失败；若成功，进一步根据反馈的目标位置与识别范围进行判断，若目标位置在识别范围之内，则整个图像识别的工作状态为正常，否则为失败；图像跟踪状态建立在图像识别正常的前提下，根据多组目标位置与识别范围进行分析，观察每次目标位置与识别范围中心位置的像素差，当存在连续10组的像素差大于设定阈值时，判定为不在跟踪状态；控制系统对于转台工作状态的判断，包括转台的开锁、关锁、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光除冰装置监控系统，其特征在于，包括终端监控系统、通信模块、目标监控系统和激光除冰装置；所述激光除冰装置包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、输入输出装置、控制系统和视觉传感器模块(4)；所述控制系统包括工控机(22)和控制驱动部件，工控机(22)与视觉传感器模块(4)连接，调整视觉传感器参数；视觉传感器模块(4)捕获线缆与覆冰后，将图像传给工控机(22)进行图像识别；控制系统通过控制驱动部件和转台(1)相连，进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件(2)和视觉传感器模块(4)转动；工控机(22)将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件，调整转台(1)进行跟踪，并带动激光部件(2)对覆冰进行清除；所述通信模块用于连接目标监控系统和终端监控系统，所述终端监控系统用于发送针对激光除冰装置的监控指令，包括图像处理、转台和激光的工作状态；所述控制系统按照通信协议要求将监控指令处理为协议帧，通过通信模块传送出去，同时获取和处理通信模块传递过来的远程信息；所述目标监控系统与激光除冰装置连接，接收所述通信系统传递过来的协议指令帧，监控指令后进行解析处理，并传送给激光除冰装置，当装置反馈指令信息时，将相应参数数据按照通信协议要求传送给通信模块；所述激光除冰装置用于执行除冰操作，根据监控指令，将工作状态、参数数据信息进行反馈。...

【技术特征摘要】
1.一种激光除冰装置监控系统，其特征在于，包括终端监控系统、通信模块、目标监控系统和激光除冰装置；所述激光除冰装置包括转台(1)、激光部件(2)、底座(3)、电源系统、输入输出装置、控制系统和视觉传感器模块(4)；所述控制系统包括工控机(22)和控制驱动部件，工控机(22)与视觉传感器模块(4)连接，调整视觉传感器参数；视觉传感器模块(4)捕获线缆与覆冰后，将图像传给工控机(22)进行图像识别；控制系统通过控制驱动部件和转台(1)相连，进行方位和俯仰两自由度的转动，从而带动激光部件(2)和视觉传感器模块(4)转动；工控机(22)将图像识别的结果处理后，传给控制驱动部件，调整转台(1)进行跟踪，并带动激光部件(2)对覆冰进行清除；所述通信模块用于连接目标监控系统和终端监控系统，所述终端监控系统用于发送针对激光除冰装置的监控指令，包括图像处理、转台和激光的工作状态；所述控制系统按照通信协议要求将监控指令处理为协议帧，通过通信模块传送出去，同时获取和处理通信模块传递过来的远程信息；所述目标监控系统与激光除冰装置连接，接收所述通信系统传递过来的协议指令帧，监控指令后进行解析处理，并传送给激光除冰装置，当装置反馈指令信息时，将相应参数数据按照通信协议要求传送给通信模块；所述激光除冰装置用于执行除冰操作，根据监控指令，将工作状态、参数数据信息进行反馈。2.根据权利要求1所述的激光除冰装置监控系统，其特征在于，所述终端监控系统置于远程服务站，包括终端主机、输入输出设备、报警模块和电源模块，所述终端主机用于发送针对激光除冰装置的监控指令以及接收相应指令反馈数据，包括整个装置的工作状态，具体包括：图像处理的识别状态、跟踪状态2个方面的监控指令，转台的开锁、关锁、调转3个方面的监控指令，激光的开关状态、工作功率、工作温度3个方面的监控指令；所述输入输出设备用于人机交互和显示异常信息，所述报警模块用于进行声光报警，所述电源模块主要用于为终端主机、输入输出设备、报警模块提供稳定的工作电源。3.根据权利要求1所述的激光除冰装置监控系统，其特征在于，所述控制系统按照通信方式的通信协议要求，将监控指令处理成协议传输所需的协议消息帧形式后，发送给所述通信模块传送出去；同样的，从通信模块传递过来的监控反馈为消息帧，所述控制系统解析为数据并进行校验，如果校验出错则发送请求重发命令，经过通信模块往回发送给所述目标监控系统，否则保存按协议解析出来的原始数据，并将原始数据信息与相应阈值进行比较和判断，若发现异常则将异常信息发送给所述输出设备，同时将异常命令发送给报警模块；控制系统保存每次监控反馈解析出来的原始数据、分析判断结果以及异常信息3种数据信息。4.根据权利要求3所述的激光除冰装置监控系统，其特征在于，所述协议帧为Modbus_RTU协议帧。5.根据权利要求3所述的激光除冰装置监控系统，其特征在于，控制系统将原始数据信息进行比较和判断，具体为：控制系统对于图像处理工作状态的判断，包括图像识别状态和图像跟踪状态；对线缆和覆冰进行图像识别的成功与否具有相应的初步识别结果编码，首先，控制系统根据反馈的结果编码直接判断初步识别是否成功，若失败则判定目标的图像识别失败；若成功，进一步根据反馈的目标位置与识别范围进行判断，若目标位置在识别范围之内，则整个图像识别的工作状态为正常，否则为失败；图像跟踪状态建立在图像识别正常的前提下，根据多组目标位置与识别范围进行分析，观察每次目标位置与识别范围中心位置的像素差，当存在连续10组的像素差大于设定阈值时，判定为不在跟踪状态；控制系统对于转台工作状态的判断，包括转台的开锁、关锁、以及调转3个方面；开锁、关锁具有对应的指令编码，控制系统根据反馈的编码，直接判断转台处于何种工作状态；对调转的工作状态判断有两方面，其一，是否处于调转状态，根据与调转对应的指令编码直接判断；其二，是否调转到位，记录每一组反馈回来的转台位置、根据覆冰位置计算出的调转角度，将当前转台位置与上一次的调转角度比较，判断转台调转是否到位；控制系统对于激光工作状态的判断，包括激光的开关状态、工作功率、工作温度3个方面；激光的开启与关闭具有对应的指令编码，根据指令编码进行判断；反馈的工作功率与工作温度值根据激光厂方提供的正常工作状态下的功率与温度进行判断。6.根据权利要求1所述的激光除冰装置监控系统，其特征在于，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，用于传输监控指令和监控反馈；所述无线通信模块包括第一无线数据传输模块和第二无线数据传输模块，第二无线数据传输模块与所述终端监控系统相...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊卫华，文云，郭健，李胜，董晟，韩宇，黄紫霄，王艳琴，郭烨，姜珊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32