技术方案 | 输电线路外破监测解决方案（雷球联动）

2025年06月11日

基于毫米波雷达融合云台视频监控设备的

输电线路外破监测解决方案

湖南时变通讯科技有限公司

Time Varying Transmission Co., Ltd

目录	1. 总体概述
	1.1 需求分析
	1.2 系统目标
	1.3 系统优势
	2. 系统设计方案
	2.1 系统概述
	2.2 系统总体架构
	2.3 系统主要功能模块
	2.4 系统业务流程
	2.5 硬件组成
	2.6 软件功能组成
	2.7 系统部署规划图

总体概述

1.1

需求分析

架空输电线路长期受人为等外力破坏的影响，如施工建房、大型工程车辆侵入输电走廊等，均会威胁输电线路的运行安全。此外，近年来城市规模扩大及基建项目加速实施导致的线路外破事故频发，严重影响电网及现场施工人员生命安全的问题，外力破坏已经成为影响输电线路安全可靠运行的主要因素之一。

目前外力破坏仍依赖于人工巡视，感知手段匮乏。监测手段方面，普遍采取的措施分为两类，一是由工作人员定期巡线、划出保护区范围、悬挂安全警示牌、在施工现场对操作人员进行安全培训等，该方式存在人员需求量大、人力成本高、人员无法监督等问题。二是通过在现场布设网络视频监控设备，通过3G/4G/5G等手段将视频数据实时传回监控中心，工作人员通过实时观看或图像处理算法对外破事故进行判断、对外破潜在行为进行预警以及对施工现场进行监督，该方式存在受天气影响大、监测范围有限、夜晚需红外辅助、功耗大等不足，且受视频监控设备角度影响无法对外破进行及时预警。

1.2

系统目标

基于减少、防止架空输电线路受人为等外力破坏影响等目标，克服现有输电线路外破单一视频监控设备监测范围有限、易受天气影响、夜晚需红外补光辅助、功耗大等现状，本项目着力研发一套毫米波雷达融合云台视频监控设备的输电线路外破监测装置。装置结合最新的毫米波雷达技术、视频处理技术、深度学习技术，融合雷达和视觉的优点，实现对输电线路及输电杆塔周围大型机械的全天候感知和探测，并减少数据传输量和能耗。

1.3

系统优势

采用毫米波雷达融合云台视频监控设备组合外破监测的方式，解决目前单一视频监控设备外破监测存在的3个不足：

1、毫米波为全天候探测手段，可以穿云透雨，不受环境影响，与云台视频监控设备监测形成互补；日常天气下可用毫米波+云台视频监控设备实现外破观测，恶劣雨雪天气可单用毫米波保证不漏检；

2、毫米波观测范围广，可通过雷达提前定位接近车辆，将车辆速度、方位等信息传送至云台视频监控设备，随后云台视频监控设备开启定点观测，拍摄车牌号、车辆行为、人脸等信息方便追责；

3、毫米波雷达数据量小，响应速度快，功耗小，可与云台视频监控设备组合构建监测策略；如，毫米波给出大型机械接近预警，下达启动云台视频监控设备指令，并控制云台视频监控设备调整角度进行精准拍摄，拍摄完成后云台视频监控设备关机，等待下次响应。

系统设计方案

2.1

系统概述

毫米波雷达融合云台视频监控设备的输电线路外破监测装置根据毫米波雷达传感器的工作原理、测速测距方法以及探测角度，设计装置后端硬件电路、软件流程以及安装角度，并以快速变换的经典频谱估计法为核心算法，对输电线路周围区域侵入物体存在性探测以及距离、速度等信息进行快速计算，保证对输电线路外破危险点进行实时有效监测，及时了解输电线路状况。

毫米波雷达融合云台视频监控设备的输电线路外破监测装置安装距离杆塔底部3-8米处（按实际线路安全距离确定，详见2.7章节系统部署规划图），通过雷达探测器在输电线路走廊安全距离以下的区域进行全方位覆盖，对违章施工机械进行分析告警，并联动摄像机抓拍照片及录像上传到监控中心管理平台，并发送短信到相关人员手机上。监控中心通过防外破监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、外力破坏等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻做出相应的应急处理，以确保输电线路的安全运行。

图 2-1输电线路外破示例

2.2

系统总体架构

图 2-2系统总体架构图

2.3

系统主要功能模块

2.4

系统业务流程

毫米波雷达融合云台视频监控设备的输电线路外破监测装置监测预警流程如下图所示：

图 2-3系统业务流程图

1、利用毫米波雷达高稳定、高可靠和低功耗能实现对动态目标的探测特性，对输电线路周围0-600 m范围进行24小时不间断非接触、低死角监测。当大型机械（包括不限于汽车吊、塔吊、挖掘机、翻斗车、铲车、压桩机、车辆(机械)、采砂船）进入输电线路300 m范围内，进行风险提示一：“前方线路，安全驾驶。”（蓝色预警）；同时发送信号至云台视频监控设备，预启动云台视频监控设备；

2、当超限金属机械（包括不限于汽车吊、塔吊、挖掘机、翻斗车、铲车、压桩机、车辆(机械)、采砂船）进入输电线路150 m范围内，进行风险提示二：“前方线路，保持安全距离。”（红色预警）；同时发送信号至云台视频监控设备，1s内唤醒云台视频监控设备拍照及视频，发送雷达探测到的目标坐标数据到云台视频监控设备；

3、人工智能软件系统将基于人工智能学习算法，事先对汽车吊、塔吊、挖掘机、铲车等需求约定目标车辆进行训练，从而实现目标准确识别。当云台视频监控设备收到毫米波雷达信号后，唤醒并开启拍摄功能，云台视频监控设备对雷达预警目标聚焦跟踪拍摄，拍摄视频10s-30s，并同步完成工程车辆的识别。

4、由软件系统中的动态目标跟踪功能，完成对识别车辆的实时跟踪监控；通过构建的测距约束下的单相机测量模型，可实现图像中识别车辆与高压线/线塔相对距离或高度测量，并将相关预警信息回传给管理平台；

5、通过3G/4G/5G等无线信号将雷达数据、云台视频监控设备照片或视频传回后台管理中心及移动端，管理人员复核并进行相关处理；

6、云台视频监控设备自动休眠，等待下一次唤醒拍摄。

2.5

硬件组成

2.5.1 毫米波雷达

24Ghz毫米波雷达是一款性价比非常高的智能区域安防毫米波雷达传感器系统，探测距离达到600米（单雷达90º大视场），采用具有高复杂度的FMCW调制模式，能检测运动目标的距离、速度、角度信息，具有较高的测距与测速精度。

它采用独特的DBF技术，具有高精度角度分辨能力，极低速度测量能力，可在长度300米立体空间内，对入侵目标进行检测、报警。通过后端信号处理和模式识别算法，部分滤除飞鸟等动物干扰。数字波束形成（DBF）雷达对目标的角度分辨能力强，能够区分角度较近的多个目标。

2.5.2 智能分析云台视频监控设备

智能分析云台视频监控设备,是基于背照式超低照度星光级高清可见光成像技术、AI智能分析技术、激光照明/测距技术、声光拒止技术、无线传输技术、功耗控制技术，按智能化、高能化、轻型化、模块化、军品化的设计原则。

全时段、全天候工作：高清可见光、激光夜视日夜复合探测手段，实现昼夜全时段、全天候大范围目标快速搜索和近距离细节观察兼顾；
多维感知：支持多种分类识功能，支持选配激光测距，支持接入多种传感器；
高度智能：支持车、船、人检测、分类、识别；支持目标跟踪、筛选过滤；支持AR智能信息融合联动；
主动防御：支持高音喇叭+爆闪灯，对相关人员进行震慑/拒止；
俯仰：-90°～+90°、水平360°连续旋转，720°立体空间全覆盖；
水平：0.01°/s～100°/s；俯仰：0.01°/s～80°/s，高速启停、焦距转速自适应，目标定位精准；
自诊断自恢复：支持全寿命管理、故障自检、前端存储、断网续传、断电记忆、远程重启/升级，大幅提升使用体验、降低使用成本；
轻型物联网化设计：整机重量≤10kg，易于安装维护，可选配4G/5G传输、光伏一体站，大幅提高建设时效，降低建设成本，实现极速部署；
军品级微转台工艺，整机采用超强铝合金材料、准球形转台工艺，抗强风，IP67防护，防淋雨、防灰尘，可适应各种恶劣环境。

图 2-4视频监控设备监测效果图（夜视自动变焦补光+昼间长距离拍摄）

2.6

软件功能组成

2.6.1 线路及其附属设备可视化

系统可以将当前所有线路廊道、塔上设备的最新抓拍报警数据、雷达数据、视频监控的图像和视频展示到应用平台(web端客户端云端等)，通过GIS地图形式直观展示监控目标的场景，现场状况一目了然。

系统可以自动调用信息数据或启动前端监控设备，实时/回放监的任意监控场所，达到足不出户掌握全局。

2.6.2 智能监控与智能管理

雷达在线监测装置和视频在线监测装置对监控的定位信息、图片、视频数据等通过边缘人工智能处理，对异常情况传回后台管理系统和可以自动推送给管理人员；防外破智能预警装置本身具有预警判断功能，自动滤除非威胁干扰预警，若现场发生威胁预警，会第一时间拍摄视频或照片，发送到用户手机并传回管理系统。上述工作无需人员干预，均由系统自动完成，从而实现输电线路周围状态监控的智能管理。

系统根据收到的前端回传信息和线路管理人员提供的数据，可以及时更新杆塔周围隐患信息、线路廊道信息，杆塔编号、装置设备名称编号、地图定位等详细信息。

系统可以对辖区的所有隐患详细信息列表统计、分类、检索、定位，并将隐患统计信息定期自动形成报表分发。