本申请涉及电力防护领域，特别是涉及一种输电通道外破环境激光监测方法及监测装置。
背景技术：
随着城市建设的发展，输电线路通道内施工日益增多，线路通道被挤占现象越来越严重。大多数人对电力线路保护知识了解不多，电力设施保护意识薄弱，输电线路由于通道内施工引起的外力破坏和跳闸事故时有发生，越来越严峻的外力破坏问题，给电网安全稳定运行带了巨大压力。
尤其在全力加快城市基础建设的城乡结合地区，施工等外力破坏问题显得尤为严峻与突出，严重影响电网安全稳定运行。为此，加强输电线路通道下施工监控和管理，消除输电线路通道内的各类隐患，防止外力破坏事故的发生，刻不容缓。然而，传统的输电通道外破环境激光监测方法监测到的范围偏小，不能及时预警各类隐患，影响电网安全稳定运行。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的输电通道外破环境激光监测方法监测到的范围偏小的问题，提供一种监测视野范围较大、能及时预警各类隐患的输电通道外破环境激光监测方法及监测装置。
本申请提供一种输电通道外破环境激光监测方法包括：
s10，提供输电通道外破环境激光监测装置，所述输电通道外破环境激光监测装置包括图像采集装置与激光测距装置，所述输电通道外破环境激光监测装置设置于第一输电线路铁塔；
s20，预设所述输电通道外破环境激光监测装置的安装高度、输电线路高度以及安全距离；
s30，所述激光测距装置发出的激光以第一基础位移和第二基础位移，从第二输电线路铁塔为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔，形成多个警戒点；
s40，所述激光测距装置根据所述多个警戒点对目标物体进行扫描，并获取所述多个警戒点对应的多个警戒距离，并将所述多个警戒距离传输至所述图像采集装置；
s50，所述图像采集装置采集所述第一输电线路铁塔与所述第二输电线路铁塔之间的图像信息，并根据所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离，判断是否发出预警信号；
其中，所述第二输电线路铁塔与所述第一输电线路铁塔为相邻输电线路铁塔，所述第一基础位移为所述激光测距装置发出的激光沿y方向移动的基础位移，所述第二基础位移为所述激光测距装置发出的激光沿x方向移动的基础位移。
在一个实施例中，所述输电通道外破环境激光监测装置包括步进电机，所述图像采集装置与所述激光测距装置与所述步进电机连接；
在所述步骤s30包括：
s310，所述步进电机以水平步进角驱动所述激光测距装置发出的激光以所述第二基础位移，从所述第二输电线路铁塔为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔；
s320，所述步进电机以垂直步进角驱动所述激光测距装置发出的激光以第一基础位移，从所述第二输电线路铁塔为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔。
在一个实施例中，所述第一基础位移和所述第二基础为1米～3米。
在一个实施例中，在所述步骤s30中，所述激光测距装置发出的激光沿y方向移动n倍的所述第一基础位移的距离，形成n个警戒点；
所述激光测距装置发出的激光沿x方向移动m倍的所述第二基础位移的距离，形成m个警戒点；
其中，n和m为正整数。
在一个实施例中，所述激光测距装置发出的激光以s型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
在一个实施例中，所述激光测距装置发出的激光以z型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
在一个实施例中，在所述步骤s30中，所述激光测距装置根据警戒面模型进行扫描，形成所述多个警戒点；
所述警戒面模型为所述多个警戒点一一对应的垂直倾斜角度、水平倾斜角度以及所述警戒距离构成的警戒点结构体数组。
在一个实施例中，所述图像采集装置包括控制模块、图像采集模块以及图像分析模块，所述步骤s50包括：
s510，所述控制模块根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置进行扫描；
s520，当所述激光测距装置扫描到所述目标物体时，获得所述目标物体与所述激光测距装置的目标距离，并将所述目标距离传输至所述控制模块；
s530，所述控制模块根据所述目标距离计算获得所述目标物体的目标高度，判断所述目标高度与所述输电线路高度之差是否小于所述安全距离；
s540，当所述目标高度与所述输电线路高度之差小于所述安全距离，所述控制模块根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置继续扫描。
在一个实施例中，所述步骤s50还包括：
s550，当所述目标高度与所述输电线路高度之差大于所述安全距离时，所述控制模块获取所述图像信息，并将所述图像信息传输至所述图像分析模块；
s560，所述图像分析模块根据所述图像信息识别所述目标物体的种类与个数，并将所述目标物体的种类与个数传输至所述控制模块；
s570，当所述目标物体为高度可调节类型时，所述控制模块将降低高度信息无线传输至司机，用以降低所述目标物体的高度并继续行驶；
s580，所述控制模块根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置继续扫描。
在一个实施例中，所述步骤s50还包括：
s590，当所述目标物体为高度不可调节类型时，所述控制模块发出预警信号。
在一个实施例中，一种输电通道外破环境激光监测装置，采用如上述中任一项所述的输电通道外破环境激光监测方法对输电通道外破环境进行监测。
本申请提供一种上述输电通道外破环境激光监测方法及监测装置。所述激光测距装置发出的激光以第一基础位移a和第二基础位移b在所述第一输电线路铁塔和从第二输电线路铁塔之间进行扫描，建立多个警戒点。激光测距传感器发出测量激光脉冲照射至所述目标物体时，经所述目标物体反射后的部分散射光返回到激光测距传感器时检测到光信号。激光测距传感器进行记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定所述目标物体(激光打到所述目标物体的某一位置)到激光测距传感器的距离。例如图2中的abcdef等位置到o点的距离，oa、ob、oc、od、oe、of。所述图像采集装置可以通过采集图像信息获得所述目标物体的种类和个数。此时，所述图像采集装置可以根据所述目标物体的种类和个数、所述多个警戒距离判断所述目标物体的高度是否会触碰所述输电线路，是否在允许通过的安全距离内。
当有超高车辆或机械(目标物体)进入所述多个警戒点形成的警戒面时，能探测到目标物体的距离(如图2中oa、ob、oc、od、oe、of)。进而，通过所述多个警戒点形成的警戒面使得当有物体进入时即可检测到，使得监测视野范围较大、能及时获知目标物体的距离信息。同时，所述图像采集装置根据采集到的所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离判断是否发出预警信号。并且，通过所述图像采集装置采集到的所述图像信息也可以避免误报的情况，确认需要报警时再进行报警，以使得相关人员采取应对措施。
附图说明
图1为本申请提供的输电通道外破环境激光监测装置的整体结构示意图；
图2为本申请提供的输电通道外破环境激光监测方法中警戒点示意图；
图3为本申请提供的一个实施例中输电通道外破环境激光监测方法扫描示意图；
图4为本申请提供的另一个实施例中输电通道外破环境激光监测方法扫描示意图；
图5为本申请提供的第一输电线路铁塔、第二输电线路铁塔、输电线路的主视示意图；
图6为本申请提供的警戒点g、h、i、j、o俯视示意图；
图7为本申请提供的以o点为视角观测g、h、i、j警戒点的示意图；
图8为本申请提供的垂直倾斜角度的示意图；
图9为本申请提供的水平倾斜角度的示意图。
附图标记说明
输电通道外破环境激光监测装置100、图像采集装置10、激光测距装置20、旋转机构30、垂直转动机构310、水平转动机构320、支撑臂311、安装壳体312、基座40、外壳50、控制模块110、图像采集模块120、图像分析模块130、第一输电线路铁塔60、第二输电线路铁塔70。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请提供一种输电通道外破环境激光监测装置100包括图像采集装置10、激光测距装置20以及旋转机构30。所述图像采集装置10用于获取输电线路周围环境的图像信息。所述激光测距装置20用于对目标物体的距离进行检测。所述激光测距装置20与所述图像采集装置10设置于所述旋转机构30，用于通过所述旋转机构30带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动。
通过所述图像采集装置10可以获取输电线路周边环境的高清视频，用以监控经过输电线路周围的物体，预防机械设备超高带来的事故。所述激光测距装置20利用激光对目标物体的距离进行准确测定。所述旋转机构30可以进行垂直-90°～+90°的旋转和水平360°旋转，进而带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动，以实现对目标物体的距离进行准确测定。因此，当所述输电通道外破环境激光监测装置100安装在输电线路铁塔上时，通过所述旋转机构30可以带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10，以-90°～+90°垂直方向旋转，360°水平方向旋转。此时，所述激光测距装置20可以扫描测距的监测范围增大，所述图像采集装置10可以获取的输电线路周边环境的图像视野范围增大，进而可以及时对目标物体进行监测，预警各类隐患，确保电网安全稳定运行。
在一个实施例中，所述旋转机构30包括垂直转动机构310以及水平转动机构320。所述垂直转动机构310用于调节所述激光测距装置20与所述图像采集装置10于垂直方向的角度。所述水平转动机构320用于调节所述激光测距装置20与所述图像采集装置10于水平方向的角度。所述垂直转动机构310与所述水平转动机构320轴动连接。所述激光测距装置20与所述图像采集装置10设置于所述垂直转动机构310。
所述垂直转动机构310包括两个支撑臂311、安装壳体312。两个所述支撑臂311轴动安装于所述安装壳体312两侧。所述激光测距装置20与所述图像采集装置10设置于所述安装壳体312，通过所述安装壳体312安装所述激光测距装置20与所述图像采集装置10，并对所述激光测距装置20与所述图像采集装置10起到保护作用。当驱动所述垂直转动机构310在垂直方向转动时，所述安装壳体312在两个所述支撑臂311之间沿垂直方向转动，进而带动了所述激光测距装置20与所述图像采集装置10转动。
所述水平转动机构320设置在所述基座40上。所述水平转动机构320可以实现水平方向的转动。所述水平转动机构320与两个所述支撑臂311轴动连接。当驱动所述水平转动机构320水平方向转动时，可以带动两个所述支撑臂311转动，进而带动所述安装壳体312转动，从而带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向转动。
在一个实施例中，所述输电通道外破环境激光监测装置100还包括外壳50。所述外壳50包围形成一个容纳空间，轴动连接时涉及到的连接轴可以放置于所述外壳50包围形成的容纳空间内，起到保护作用，避免外界环境对所述输电通道外破环境激光监测装置100发生腐蚀等情况。
在一个实施例中，所述输电通道外破环境激光监测装置100还包括驱动机构。所述驱动机构与所述旋转机构30连接，用于驱动所述旋转机构30带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动。
所述驱动机构可以放置在所述外壳50包围形成的容纳空间内。所述驱动机构可以为步进电机。所述步进电机分别与所述水平转动机构320和所述垂直转动机构310连接，使得所述激光测距装置20与所述图像采集装置10可以在水平方向和垂直方向移动。
同时，通过所述步进电机可以以固定的角度一步一步移动，通过设置步进角可以控制所述激光测距装置20与所述图像采集装置10以固定角度实现微移动，按照特定的规律实现对目标物体的扫描，更加精确的实现对目标物体的距离测量。
在一个实施例中，所述输电通道外破环境激光监测装置100还包括基座40。所述旋转机构30设置于所述基座40。通过所述基座40，可以将所述输电通道外破环境激光监测装置100安装于输电线路铁塔上。
在一个实施例中，所述图像采集装置10包括控制模块110以及图像采集模块120。所述图像采集模块120用于采集输电线路周围环境的图像。所述控制模块110与所述图像采集模块120电连接，用于获取所述图像采集模块120采集的图像信息。
所述图像采集装置10还包括图像分析模块130。所述图像分析模块130与所述控制模块110可以集成于微控制单元(microcontrollerunit，mcu)。所述图像采集模块120可以为摄像机。所述图像采集模块120采集输电线路周围环境的图像，并将图像信息发送至所述控制模块110，所述控制模块110将采集到的图像信息传输至所述图像分析模块130。所述图像分析模块130基于深度学习的图像识别智能视频分析技术对采集到图像信息进行识别分析。通过所述图像分析模块130识别分析出采集到的图像信息中的一个或多个目标物体。目标物体可以为水泥泵车、挖土机、翻斗车、吊车等大型车辆。此时，所述图像分析模块130将识别分析后的分析结果发送至所述控制模块110。其中，分析结果可以为对目标物体种类进行识别，例如将水泥泵车、挖土机、翻斗车、吊车等大型车辆可以分成车辆高度可调节类型、车辆高度不可调节类型。分析结果可以为对目标物体的数量。
同时，所述激光测距装置20与所述控制模块110连接，用于将目标物体的距离信息传输至所述控制模块110。所述激光测距装置20可以为激光测距传感器。所述激光测距传感器发出测量激光脉冲，可以精确地测定距离。当在输电线路铁塔之间有目标物体超越或遮挡激光监测线(测量激光脉冲)，经目标物体反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，能检测极其微弱的光信号，进行记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。此时，所述激光测距装置20将目标物体的距离发送给所述控制模块110。所述控制模块110根据输电线路高度和安全距离判断是否需要报警。
所述控制模块110根据目标物体的种类和目标物体的距离进行判别。当目标物体的种类为高度可调节类型时，可以先降低车辆的高度，并根据输电线路高度和安全距离判断是否可以通过。当有高度较高的车辆或机械进入输电线路范围内时，所述激光测距装置20可以探测到目标物体的距离，并结合输电线路高度和安全距离进行判断是否需要报警。同时，所述控制模块110根据所述图像采集模块120采集到的输电线路周围环境的图像进行分析，判断是否可以调节目标物体的高度。当目标物体的高度可调节时，可以将信息发送给现场人员进行相应的调节，并判断是否可以通过。当目标物体不能通过时，所述控制模块110发出告警信号，并将告警信号发送至声光报警装置进行告警提示，并传输给现场操作人员及管理人员，管理人员可以通过后台进行远程喊话，及时制止事故发生。
在一个实施例中，所述旋转机构30与所述控制模块110连接，用于通过所述控制模块110控制所述旋转机构30带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动。
所述旋转机构30与所述控制模块110可以通过步进电机连接。步进驱动器接收到所述控制模块110发送的脉冲信号，驱动步进电机按设定的方向转动固定的角度(即步距角)，以此来实现所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动，实现所述激光测距装置20进行扫描建模。
本申请提供一种输电通道外破环境激光监测方法，包括：
s10，提供输电通道外破环境激光监测装置100，所述输电通道外破环境激光监测装置100包括图像采集装置10与激光测距装置20，所述输电通道外破环境激光监测装置100设置于第一输电线路铁塔60；
s20，预设所述输电通道外破环境激光监测装置的安装高度h1、输电线路高度h2以及安全距离d1；
s30，所述激光测距装置20发出的激光以第一基础位移a和第二基础位移b，从第二输电线路铁塔70为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔60，形成多个警戒点；
s40，所述激光测距装置20根据所述多个警戒点对目标物体进行扫描，并获取所述多个警戒点对应的多个警戒距离，并将所述多个警戒距离传输至所述图像采集装置10；
s50，所述图像采集装置10采集所述第一输电线路铁塔60与所述第二输电线路铁塔70之间的图像信息，并根据所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离，判断是否发出预警信号；
其中，所述第二输电线路铁塔70与所述第一输电线路铁塔60为相邻输电线路铁塔，所述第一基础位移为所述激光测距装置20发出的激光沿y方向移动的基础位移，所述第二基础位移为所述激光测距装置20发出的激光沿x方向移动的基础位移。
在所述步骤s30中，所述输电通道外破环境激光监测装置100中的所述旋转机构30会带动所述激光测距装置20与所述图像采集装置10在水平方向和垂直方向转动。从而，所述激光测距装置20发出的激光以第一基础位移a和第二基础位移b在所述第一输电线路铁塔60和从第二输电线路铁塔70之间进行扫描，建立多个警戒点。
在所述步骤s40中，所述激光测距装置20为激光测距传感器。激光测距传感器发出测量激光脉冲照射至所述目标物体时，经所述目标物体反射后的部分散射光返回到激光测距传感器时检测到光信号，进行记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定所述目标物体(激光打到所述目标物体的某一位置)到激光测距传感器的距离。例如图2中的abcdef等位置到o点的距离，oa、ob、oc、od、oe、of。
在所述步骤s50中，所述图像采集装置10可以通过采集图像信息获得所述目标物体的种类和个数。此时，所述图像采集装置10可以根据所述目标物体的种类和个数、所述多个警戒距离判断所述目标物体的高度是否会触碰所述输电线路，是否在允许通过的安全距离内。其中，所述安全距离为所述目标物体的高度与所述输电线路高度之间允许的距离。
因此，当有超高车辆或机械(目标物体)进入所述多个警戒点形成的警戒面时，所述激光测距装置20(激光测距传感器)能探测到目标物体的距离(如图2中oa、ob、oc、od、oe、of)。同时，所述图像采集装置10根据采集到的所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离判断是否发出预警信号。并且，通过所述图像采集装置10采集到的所述图像信息也可以避免误报的情况，确认需要报警时再进行报警，以使得相关人员采取应对措施。
请参见图3-4，在一个实施例中，所述第一基础位移a和所述第二基础b为1米～3米。在所述步骤s30中，所述激光测距装置20发出的激光沿y方向移动n倍的所述第一基础位移a的距离，形成n个警戒点。所述激光测距装置20发出的激光沿x方向移动m倍的所述第二基础位移b的距离，形成m个警戒点。其中，n和m为正整数。
沿y方向形成n个警戒点，沿x方向形成m个警戒点，形成矩阵为n×m个警戒点。警戒点个数的设置可以根据两条输电线路形成的区域进行设定，使得n×m个警戒点形成的警戒面在水平方向(x方向和y方向形成的平面)的投影面积大于两条输电线路在水平方向(x方向和y方向形成的平面)包围形成的投影面积。进而，通过n×m个警戒点形成的警戒面可以更大范围的进行检测，能及时预警各类隐患。
请参见图3，在一个实施例中，所述激光测距装置20发出的激光以s型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
请参见图4，在一个实施例中，所述激光测距装置20发出的激光以z型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
在一个实施例中，所述输电通道外破环境激光监测装置100包括步进电机，所述图像采集装置10与所述激光测距装置20与所述步进电机连接；
在所述步骤s30包括：
s310，所述步进电机以水平步进角驱动所述激光测距装置20发出的激光以所述第二基础位移，从所述第二输电线路铁塔70为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔60；
s320，所述步进电机以垂直步进角驱动所述激光测距装置20发出的激光以第一基础位移，从所述第二输电线路铁塔70为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔60。
在所述步骤s310和s320中，通过设置步进电机的水平步进角，驱动所述激光测距装置20发出的激光沿x方向移动。通过设置步进电机的垂直步进角，驱动所述激光测距装置20发出的激光沿y方向移动。通过设置步进电机的水平步进角和垂直步进角，可以精确控制所述激光测距装置20发出的激光准确地扫描目标物体。从而，所述输电通道外破环境激光监测方法更加准确地监测目标物体运行是否存在安全隐患，进而能及时预警各类隐患的发生。
在一个实施例中，所述图像采集装置10包括控制模块110、图像采集模块120以及图像分析模块130，所述步骤s50包括：
s510，所述控制模块110根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置20进行扫描；
s520，当所述激光测距装置20扫描到目标物体时，获得所述目标物体与所述激光测距装置20的目标距离，并将所述目标距离传输至所述控制模块110；
s530，所述控制模块110根据所述目标距离计算获得所述目标物体的目标高度，判断所述目标高度与所述输电线路高度之差是否小于所述安全距离；
s540，当所述目标高度与所述输电线路高度之差小于所述安全距离，所述控制模块110根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置20继续扫描。
在一个实施例中，在所述步骤s30中，所述激光测距装置20根据警戒面模型进行扫描，形成所述多个警戒点；
所述警戒面模型为所述多个警戒点一一对应的垂直倾斜角度、水平倾斜角度以及所述警戒距离构成的警戒点结构体数组。所述警戒面模型为所述多个警戒点形成的n×m矩阵。
请参见图5-7，假设两铁塔(第一输电线路铁塔60与第二输电线路铁塔70)距离为200米，无高度差，最大弧垂为20米，安全距离为5米，铁塔左右并排的两根输电线路的距离为20米，试请以2米为基础位移，在两塔之间，距塔水平距离20米外，建立一个立体警戒面。
立体警戒面是一个长曲面，在三个方向的三视图5-7所示。其中o点是激光测距球的位置，g、h、i、j点分别是立体警戒面的四个边角。以基础位移x作为标准采样间隔，将整个警戒面在水平方向上的投影划分为标准的等距网格。
具体的建模扫描建模方式是s型扫描方式。参见图7，从o点发出测距激光线到边角g点，然后以基础位移x为间隔点，横向扫描到h点，在从h点纵斜向移动一个基础位移到下一个水平线，然后再水平横向扫描相同数量的基础位移x间隔点，到下一个边缘点。以此类推直到到达边角j点结束。
请参见图8，以g点垂直向上引出一条垂线，并从o点引出一条水平直线，使得两条直线相交，形成一个垂直面，建立一个直角三角形omg。此时，角度mog＝α＝arctg(d1/d2)，即为垂直向下倾斜角(垂直倾斜角度)。也可以理解为，所述激光测距装置20扫描g点时，垂直向下移动的角度。
其中，在两塔之间，距塔水平距离20米外，建立一个立体警戒面，此时可以获知g、h点距离所述第二输电线路铁塔70的距离为d2＝200-20＝180米。
由于g点为长曲面(立体警戒面)上的一点，长曲面的形状与两铁塔之间的输电线路形成的曲面类似。g点设置在输电线路下，且距离输电线路的距离为5米(安全距离)，此时，d1＝g点垂直向上的对应的输电线路的点到直线om的垂直距离+安全距离5米。其中，由于已知两铁塔距离为200米，无高度差，最大弧垂为20米，可以根据弧垂计算公式和悬链线方程公式计算获得两铁塔之间的输电线路上任意一点的高度，进而可以获知g点垂直向上的对应的输电线路的点到直线om的垂直距离。此时可知d1＝g点垂直向上的对应的输电线路的点到直线om的垂直距离+安全距离5米＝7.2+5＝12.2米。
此时，警戒点g的垂直倾斜角度：α＝角度mog＝arctg(d1/d2)＝arctg(12.2/180)＝3.88度；
请参见图9，由于o点和g点不在同一水平面上，所将o点做垂线使得与g点在同一水平面上，此时形成图9所示的图。其中，由于o点设置在所述第一输电线路铁塔60上。此时o点做垂线使得与g点在同一水平面上(图9中o’)。并且，g点和h点设置在同一高度，因此gh的距离＝铁塔左右并排的两根输电线路的距离为20米。因此，gn＝20/2＝10米。
警戒点g点移动到h点水平倾斜角度＝2β＝角度go’n＝2arctg(d3/d4)＝arctg(10/180)＝6.36度。此时，g点移动到h点水平倾斜角度，可以理解为，所述激光测距装置20扫描g点移动到h点时，需要水平移动的角度。
结合图8所建立的直角三角形，o点到g点的距离，即警戒距离y(g)＝y(h)＝og＝d1/sinα＝12.2/sin3.88＝180.3m。
同理，根据上述原理，g点和h点设置在同一高度，因此，g点和h点相关的垂直倾斜角度。并且，根据上述推导原理，可以获知关于警戒点i点、j点的垂直倾斜角度、水平倾斜角度。其中，警戒点i点、j点、g点、h点设置在同一高度，且距离所述第一输电线路铁塔60的距离为20米。
警戒点i、j点的垂直倾斜角度：arctg(12.2/20)＝31.38度。
警戒点i移动到j点的水平倾斜角度：2arctg(10/20)＝53.13度。
警戒距离y(i)＝y(j)＝12.2/sin31.38＝23.4m。
依次类推，可以获知每个警戒点对应的警戒距离、垂直倾斜角度、水平倾斜角度。从而将所述多个警戒点构建成警戒面模型。
带入三角函数可算出每个警戒点的垂直倾斜角度α(n)，水平倾斜角度β(n)，警戒距离y(n)，即可建立一个警戒点结构体数组：
struct{垂直倾斜角度；水平倾斜角度；警戒距离；}警戒点[800]
将基础位移2米带入可获知该警戒面在水平方向(x方向和y方向形成的平面)的投影面积为160米*20米＝3200平方米。其中gh，ij方向每排10个警戒点，ig，jh方向每列80个警戒点。一共800个警戒点组成一个虚拟警戒面，平均每4平方米范围一个警戒点。将激光防外破球机按s型扫描方式，将800个警戒点顺序扫描一遍，即可完成警戒面的立体建模。一共800个警戒点，激光测距传感器以一秒的时间移动，一秒的时间作距离识别检测，平均每个警戒点需要2秒时间，800个点完成一次完整的扫描建模时间大概需要1600秒，即大约27分钟时间。
在一个实施例中，所述步骤s50还包括：
s550，当所述目标高度与所述输电线路高度之差大于所述安全距离时，所述控制模块110获取所述图像信息，并将所述图像信息传输至所述图像分析模块130；
s560，所述图像分析模块130根据所述图像信息识别所述目标物体的种类与个数，并将所述目标物体的种类与个数传输至所述控制模块110；
s570，当所述目标物体为高度可调节类型时，所述控制模块110将降低高度信息无线传输至司机，用以降低所述目标物体的高度并继续行驶；
s580，所述控制模块110根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置20继续扫描。
在所述步骤s550中，当所述目标高度与所述输电线路高度之差大于所述安全距离时，此时，目标物体是不能通过的。但当所述目标物体为高度可调节类型时，可以通过调节目标物体的高度来满足所述目标高度与所述输电线路高度之差小于所述安全距离，以使得目标物体通过。
在所述步骤s560中，所述图像分析模块130可以集成于所述控制模块110。所述控制模块110为微控制单元，芯片级计算机。所述图像分析模块130可以基于深度学习算法识别目标物体的种类与个数。
在所述步骤s570中，当所述目标物体为高度可调节类型时，所述控制模块110将降低高度信息无线传输至司机，司机可以降低所述目标物体的高度继续前行。
在一个实施例中，所述步骤s50还包括：
s590，当所述目标物体为高度不可调节类型时，所述控制模块110发出预警信号。
在所述步骤s590中，当所述目标物体为高度不可调节类型时，所述控制模块110发出预警信号进行报警，以使得相关人员采取应对措施。
因此，当有超高车辆或机械(目标物体)进入所述多个警戒点形成的警戒面时，所述激光测距装置20(激光测距传感器)能探测到目标物体的距离(如图2中oa、ob、oc、od、oe、of)。同时，所述图像采集装置10根据采集到的所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离判断是否发出预警信号。并且，通过所述图像采集装置10采集到的所述图像信息也可以避免误报的情况，确认需要报警时再进行报警，以使得相关人员采取应对措施。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：
1.一种输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，包括：
s10，提供输电通道外破环境激光监测装置(100)，所述输电通道外破环境激光监测装置(100)包括图像采集装置(10)与激光测距装置(20)，所述输电通道外破环境激光监测装置(100)设置于第一输电线路铁塔(60)；
s20，预设所述输电通道外破环境激光监测装置的安装高度、输电线路高度以及安全距离；
s30，所述激光测距装置(20)发出的激光以第一基础位移和第二基础位移，从第二输电线路铁塔(70)为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔(60)，形成多个警戒点；
s40，所述激光测距装置(20)根据所述多个警戒点对目标物体进行扫描，并获取所述多个警戒点对应的多个警戒距离，并将所述多个警戒距离传输至所述图像采集装置(10)；
s50，所述图像采集装置(10)采集所述第一输电线路铁塔(60)与所述第二输电线路铁塔(70)之间的图像信息，并根据所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离，判断是否发出预警信号；
其中，所述第二输电线路铁塔(70)与所述第一输电线路铁塔(60)为相邻输电线路铁塔，所述第一基础位移为所述激光测距装置(20)发出的激光沿y方向移动的基础位移，所述第二基础位移为所述激光测距装置(20)发出的激光沿x方向移动的基础位移。
2.如权利要求1所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述输电通道外破环境激光监测装置(100)包括步进电机，所述图像采集装置(10)与所述激光测距装置(20)与所述步进电机连接；
在所述步骤s30包括：
s310，所述步进电机以水平步进角驱动所述激光测距装置(20)发出的激光以所述第二基础位移，从所述第二输电线路铁塔(70)为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔(60)；
s320，所述步进电机以垂直步进角驱动所述激光测距装置(20)发出的激光以第一基础位移，从所述第二输电线路铁塔(70)为开始端进行扫描，至所述第一输电线路铁塔(60)。
3.如权利要求1所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述第一基础位移和所述第二基础为1米～3米。
4.如权利要求1所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，在所述步骤s30中，所述激光测距装置(20)发出的激光沿y方向移动n倍的所述第一基础位移的距离，形成n个警戒点；
所述激光测距装置(20)发出的激光沿x方向移动m倍的所述第二基础位移的距离，形成m个警戒点；
其中，n和m为正整数。
5.如权利要求4所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述激光测距装置(20)发出的激光以s型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
6.如权利要求4所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述激光测距装置(20)发出的激光以z型曲线进行扫描，形成所述多个警戒点。
7.如权利要求4所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，在所述步骤s30中，所述激光测距装置(20)根据警戒面模型进行扫描，形成所述多个警戒点；
所述警戒面模型为所述多个警戒点一一对应的垂直倾斜角度、水平倾斜角度以及所述警戒距离构成的警戒点结构体数组。
8.如权利要求1所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述图像采集装置(10)包括控制模块(110)、图像采集模块(120)以及图像分析模块(130)，所述步骤s50包括：
s510，所述控制模块(110)根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置(20)进行扫描；
s520，当所述激光测距装置(20)扫描到所述目标物体时，获得所述目标物体与所述激光测距装置(20)的目标距离，并将所述目标距离传输至所述控制模块(110)；
s530，所述控制模块(110)根据所述目标距离计算获得所述目标物体的目标高度，判断所述目标高度与所述输电线路高度之差是否小于所述安全距离；
s540，当所述目标高度与所述输电线路高度之差小于所述安全距离，所述控制模块(110)根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置(20)继续扫描。
9.如权利要求8所述的输电通道外破环境激光监测方法，其特征在于，所述步骤s50还包括：
s550，当所述目标高度与所述输电线路高度之差大于所述安全距离时，所述控制模块(110)获取所述图像信息，并将所述图像信息传输至所述图像分析模块(130)；
s560，所述图像分析模块(130)根据所述图像信息识别所述目标物体的种类与个数，并将所述目标物体的种类与个数传输至所述控制模块(110)；
s570，当所述目标物体为高度可调节类型时，所述控制模块(110)将降低高度信息无线传输至司机，用以降低所述目标物体的高度并继续行驶；
s580，所述控制模块(110)根据所述警戒面模型控制所述激光测距装置(20)继续扫描；
s590，当所述目标物体为高度不可调节类型时，所述控制模块(110)发出预警信号。
10.一种输电通道外破环境激光监测装置，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的输电通道外破环境激光监测方法对输电通道外破环境进行监测。
技术总结
本申请提供一种输电通道外破环境激光监测方法及监测装置。当有超高车辆或机械(目标物体)进入所述多个警戒点形成的警戒面时，能探测到目标物体的距离。进而，通过所述多个警戒点形成的警戒面使得当有物体进入时即可检测到，使得监测视野范围较大、能及时获知目标物体的距离信息。同时，所述图像采集装置根据采集到的所述图像信息、所述多个警戒距离、所述输电线路高度以及所述安全距离判断是否发出预警信号。并且，通过所述图像采集装置采集到的所述图像信息也可以避免误报的情况，确认需要报警时再进行报警，以使得相关人员采取应对措施。
技术研发人员：裴慧坤;魏前虎;周伟才;刘丙财;许海源;陈城;林华盛;陈永德
受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司
技术研发日：.10.18
技术公布日：.02.28
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