沈鑫，張林山

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

輸電線路便攜式帶電巡視系統(tǒng)由視頻圖像采集發(fā)射終端、視頻圖像接收處理終端和絕緣桿3個(gè)部分。視頻圖像采集發(fā)射終端主要作用是通過(guò)裝備在伸縮式絕緣桿上的微型攝像模塊拍攝輸電線路的情況，并由無(wú)線通信模塊將圖像數(shù)據(jù)送回地面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的帶電巡視。視頻圖像接收處理終端接收、處理和存儲(chǔ)視頻圖像采集發(fā)射終端發(fā)來(lái)的圖像數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用2.4 GHz無(wú)線傳輸方式來(lái)傳輸數(shù)字視頻圖像。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 視頻圖像采集發(fā)射終端實(shí)現(xiàn)

發(fā)射終端分為3 個(gè)模塊，視頻采集模塊，控制模塊和發(fā)射模塊，其中控制模塊主要由SAA7113 視頻解碼芯片和DM642 主控芯片組成，發(fā)射模塊由無(wú)線收發(fā)芯片nRF24L01 和天線兩部分組成。

圖2 視頻圖像采集發(fā)射終端設(shè)計(jì)框圖

視頻解碼芯片SAA7113 實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的采集和初始化，無(wú)線收發(fā)芯片nRF24L01 實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的短距離無(wú)線發(fā)射。視頻圖像采集發(fā)射終端將攝像機(jī)采集到的模擬視頻圖像解碼成數(shù)字視頻圖像，按照H.264 標(biāo)準(zhǔn)壓縮后由nRF24L01 無(wú)線收發(fā)芯片完成發(fā)射。

視頻圖像采集發(fā)射終端軟件工作流程如圖3所示。

圖3 視頻圖像采集發(fā)射終端軟件工作流程圖

3 視頻圖像接收處理終端實(shí)現(xiàn)

視頻圖像接收處理終端主要組成部分是無(wú)線接收模塊、單片機(jī)控制模塊、串行口通信模塊、電源穩(wěn)壓模塊、上位機(jī)界面顯示模塊等。通過(guò)無(wú)線接收模塊將發(fā)射端發(fā)射的數(shù)字視頻圖像再經(jīng)過(guò)串口傳送給微控制器，微控制器經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后，將數(shù)據(jù)通過(guò)串行通信接口傳給上位機(jī)，解碼部分也由上位機(jī)來(lái)完成，在上位機(jī)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收到的數(shù)字視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理。視頻圖像接收處理終端軟件工作流程如圖4 所示。

圖4 視頻圖像接收處理終端設(shè)計(jì)框圖

4 電磁兼容設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)

高壓輸電線路是一個(gè)復(fù)雜的電磁環(huán)境，其干擾源包括:自然電磁干擾源，如大氣層噪聲、雷電、太陽(yáng)異常電磁輻射以及宇宙射線等;高壓輸電線電磁場(chǎng)干擾，如高壓靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及電暈放電干擾等。解決措施主要是屏蔽與接地，即采用不同材料的電和磁的良導(dǎo)體，對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行分級(jí)多重屏蔽。

終端機(jī)的屏蔽主要是通過(guò)金屬屏蔽體。對(duì)于電場(chǎng)，采用金屬屏蔽體即可。對(duì)于有低頻和高頻之分的磁場(chǎng)，采用兩重屏蔽，用鋁盒作為終端機(jī)板卡的屏蔽，而用不銹鋼密封盒作為系統(tǒng)屏蔽。

系統(tǒng)的地級(jí)和機(jī)殼與鐵塔接通，通過(guò)鐵塔，將地級(jí)引入大地。這樣，當(dāng)有雷擊時(shí)，瞬態(tài)電流會(huì)通過(guò)鐵塔將電流引入大地，從而保證設(shè)備的安全。

4.2 板卡級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)

為了抑制外界耦合干擾(例如從天線、電纜耦合的干擾信號(hào))，在電纜、天線接口處使用瞬變干擾吸收器件起到保護(hù)板卡接口的作用，并使用濾波器進(jìn)一步降低接口處引入干擾的可能性。

在軟件部分也采取了抗干擾設(shè)計(jì)措施。通過(guò)設(shè)置看門狗，使系統(tǒng)避免因?yàn)槌绦蛑羔樖芨蓴_出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)程序失控。對(duì)疊加在輸入模擬信號(hào)的干擾信號(hào)，通過(guò)數(shù)字濾波的方法(限幅濾波法、中位值濾波法等)來(lái)濾除干擾。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的便攜式輸電線路帶電智能巡視系統(tǒng)體積小、重量輕、便于攜帶，方便各類野外地形下巡視線路時(shí)使用，也適合帶電線路不下塔檢查，避免了因停電檢修造成的經(jīng)濟(jì)損失，能有效解決目前輸電線路巡視及檢修中存在的問(wèn)題。

［1］胡棟，劉峰，朱秀昌.實(shí)時(shí)多模式無(wú)線視頻傳輸原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］.通信學(xué)報(bào)，2006，27 (10):106－112.

［2］錢照明，程肇基.電力電子系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及干擾抑制技術(shù)［M］.浙江大學(xué)出版社，2000.