一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達(dá)系統(tǒng)的研制

盧恩慶 楊江鴻 陳仕桐

摘 要：隨著10kV配網(wǎng)帶電作業(yè)的不斷發(fā)展，帶電車的應(yīng)用也越來越廣泛。工作時(shí)斗臂移動過程中由于斗上人員在視覺盲區(qū)，經(jīng)常會出現(xiàn)斗臂和其他障礙物發(fā)生碰撞或摩擦的情況，影響作業(yè)人員的安全，還有可能造成斗臂車或線路設(shè)備的損壞。研發(fā)一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達(dá)系統(tǒng)，通過全景影像顯示和聲音警示功能，實(shí)時(shí)提醒作業(yè)人員絕緣斗臂與周圍情況，可有效避免斗臂碰撞的發(fā)生，保證斗臂車、線路設(shè)備和人員的安全。

關(guān)鍵詞：配電帶電;全景影像;雷達(dá)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.138

近些年公司圍繞“客戶滿意度”，“供電可靠性”大力發(fā)展配網(wǎng)帶電作業(yè)。作業(yè)時(shí)需要先操作絕緣斗到達(dá)合適的作業(yè)位置，斗臂移動過程中由于受配網(wǎng)線路的復(fù)雜情況和工作地點(diǎn)狹小的限制，斗上人員在視覺盲區(qū)或未能及時(shí)覺察到周圍情況時(shí)，經(jīng)常會出現(xiàn)斗臂和配網(wǎng)線路、相關(guān)設(shè)備及路燈、樹木等其他障礙物發(fā)生碰撞或摩擦。據(jù)估計(jì)，福建全省每年發(fā)生輕微擦碰或碰撞3000余次，因碰撞造成的斗臂車維修100余次。目前帶電作業(yè)用的各種品牌絕緣斗臂車（杭州愛知、徐州海倫哲、北京三興等）斗臂上均沒有影像雷達(dá)系統(tǒng)，為了保證帶電車，線路設(shè)備和操作人員的安全，急需研制一種帶電車的影像和雷達(dá)感應(yīng)的系統(tǒng)。

1 全景影像概述

全景影像是指將多個(gè)超廣角魚眼攝像頭拍攝到的適時(shí)視頻360度全景融合，無縫拼接的技術(shù)。全景影像的概念是由K.Kato等四人于2006年首次提出[1]。日本汽車廠商在2013年率先將全景影像運(yùn)用在泊車輔助中。

全景圖合成過程中，首先對魚眼圖像進(jìn)行畸變校正，校正過后進(jìn)行視角變換得到俯視圖，最后對四個(gè)方向俯視圖進(jìn)行配準(zhǔn)和融合，生成全景視圖[2]。

2 測距雷達(dá)概述

目前常用的測距雷達(dá)主要有超聲波測距雷達(dá)，激光測距雷達(dá)，紅外測距雷達(dá)等，它們的工作原理如下：

2.1 超聲波測距雷達(dá)

超聲波測距雷達(dá)的工作原理是超聲波對液體、固體具有很強(qiáng)的穿透能力，遇到不均勻雜質(zhì)或分界面會發(fā)生強(qiáng)烈反射形成反射成回波，遇到運(yùn)動障礙物能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。通過產(chǎn)生超聲波和接收超聲波，完成測距。

2.2 激光測距雷達(dá)

激光測距雷達(dá)的工作原理是，它有激光二極管裝置，用來發(fā)射激光脈沖。激光脈沖波遇到障礙物分散反射。部分散射光被雷達(dá)的接收器接收，成像到雪崩光電二極管上。它可以對極其微弱的光學(xué)信號進(jìn)行檢測。通過計(jì)算發(fā)出和接收的時(shí)間差，來測定目標(biāo)距離。

2.3 紅外線測距雷達(dá)

紅外測距雷達(dá)的工作原理是紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理，進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測。

本項(xiàng)目選用超聲波測距雷達(dá)，性價(jià)比高，功能可靠。

3 研制要求

研發(fā)一種帶電車絕緣斗臂全景影像雷達(dá)系統(tǒng)，研制要求如下：

（1）在絕緣斗周圍安裝多個(gè)超廣角魚眼攝像頭，可同時(shí)采集斗臂四周影像，做到無盲區(qū)感知;（2）采用全景影像拼接技術(shù)，無縫拼接所有攝像頭采集的視頻信息，顯示斗臂周圍全景影像;（3）采用雷達(dá)測距無線高靈敏探頭，并有語音智能提醒功能;（4）集成全景影像和雷達(dá)測距為一體。

4 具體實(shí)施

4.1 設(shè)計(jì)攝像頭參數(shù)如表1

4.4 主機(jī)套件及接線介紹如圖1所示

4.5 安裝要求

如圖2所示，在絕緣斗周圍安裝多個(gè)超廣角魚眼攝像頭和雷達(dá)探頭，可同時(shí)采集斗臂四周影像和距離信息，做到無盲區(qū)感知。

5 產(chǎn)品效果及前景

5.1 經(jīng)濟(jì)效益高

（1）減少絕緣斗臂車維修次數(shù)，維修費(fèi)用平均2萬元每次，推廣后全省可減少維修費(fèi)用200余萬元;

（2）增加絕緣斗臂車使用壽命，以每輛車100萬元的價(jià)格，平均使用年限10年，每增加1年使用壽命可減少10萬元的購置開支;以福建全省約80輛絕緣斗臂車，其疊加效益非常可觀。

5.2 社會效益好

（1）帶電作業(yè)可增供減停，提升用電滿意度，提高配網(wǎng)供電可靠性，但同時(shí)帶電作業(yè)也是高危工作，作業(yè)人員身處高空和高電壓環(huán)境，碰撞很可能引起作業(yè)人員高處墜落或觸電危險(xiǎn)，保障作業(yè)人員的安全意義重大。

（2）斗臂碰撞線路設(shè)備，可能造成線路設(shè)備損壞，引起電網(wǎng)停電，危及電網(wǎng)安全，給公司帶來嚴(yán)重?fù)p失，避免碰撞線路設(shè)備可保障配網(wǎng)可靠供電。

5.3 推廣性強(qiáng)

研發(fā)的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于各種絕緣斗臂車、高空作業(yè)車、消防車、吊車等多種特種車輛作業(yè)中。

6 結(jié)束語

帶電車絕緣斗臂全景影像雷達(dá)系統(tǒng)的研發(fā)，可有效避免斗臂碰撞的發(fā)生，保證斗臂車、線路設(shè)備和人員的安全。可廣泛應(yīng)用于配電帶電作業(yè)工作中，為欣欣向榮的帶電專業(yè)保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧鶴鳴，蔡煒，于鑫等.66kV輸電線路絕緣斗臂車帶電作業(yè)方式及安全防護(hù)[J].高電壓技術(shù)，2015（09）：3091-3096.

[2]付雪冬.車載全景圖像拼接算法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2017.

[3]張秋實(shí)，劉曉偉，葉征等.帶電作業(yè)絕緣斗臂車虛擬仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2011（03）：89-91+94.