[發明專利]遠程預錄的光觸發雷擊在線拍攝裝置及其雷擊檢測方法

有效

• 申請號: 201110341950.7
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102510479A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陳堅;顏楠楠;李俊峰;王常飛;傅正財
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;河南送變電建設公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/232
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及雷電防護和雷擊觀測，特別是一種遠程預錄的光觸發雷擊在線拍攝裝置及其雷擊檢測方法，能遠程自動拍攝記錄雷擊的圖像。適用于架空輸電線路、建筑物或其他地面物體的雷擊在線拍攝。

背景技術

我國電力系統架空輸電線路的分布幅員廣闊，易受雷擊，且一旦遭受雷擊，故障點難于及時發現，對雷擊輸電設施發生時現場圖像的捕捉記錄，能夠為電網監測直接提供第一手直觀的雷擊圖像，便于工作人員迅速定位雷擊點，檢查維護受損設施，減小經濟損失。同時在線雷擊拍攝也為雷電特性和雷擊事故分析提供了直觀的原始數據，對防雷基礎研究具有十分重要的意義。

早期拍攝雷閃主要采用各種機械式的攝像手段，如靜止相機、旋轉相機等，但由于受到當時拍攝技術原理和參數的限制，拍攝效果并不理想。隨著現代電子技術的發展，電子式攝像技術開始應用到雷電觀測中，其拍攝速度和圖像效果都有了明顯提高，這使雷擊在線拍攝成為可能。R.Zoro,?R.Mefiardhi,?R.R.Aritonang和H.Suhana在《Observation?on?Improved?20kV’s?Overhead?Distribution?Lines?Against?Lightning》（8^th?International.?Conference?on?Properties?and?applications?of?Dielectric?Materials,?2006,?979-983）一文中，采用安裝在電線桿頂端的攝像機拍攝20kV背靠背架空輸電線路的雷擊圖像，但該裝置需要采用手動方式進行操作。目前采用光觸發方式進行雷擊自動在線拍攝的裝置在國外已有類似的研究，如日本東北電力公司采用光傳感器自動探測閃電光從而觸發安裝在輸電線路上的靜態照相機進行雷擊拍攝，但這種采用靜態照相機拍攝的方式，存在從開機、觸發到快門開啟這一時間過程，將影響雷擊拍攝的及時性，存在漏拍的風險。

經對現有技術的檢索未見一種具有遠程預錄功能的光觸發雷擊拍攝裝置公開或使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種遠程預錄的光觸發雷擊在線拍攝裝置及其雷擊檢測方法，該裝置具有在白天和夜晚全天候的雷擊在線拍攝功能，雷擊時具有提前數秒的預錄功能以避免雷擊漏拍，提高了裝置拍攝的有效性，并且可自動發出告警，將拍攝圖像以無線傳輸的方式發送到監控中心，該裝置應具有簡單可靠，成本低廉且易于應用的特點。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種遠程預錄的光觸發雷擊在線拍攝裝置，包括一臺以上光觸發雷擊在線拍攝裝置和一個遠程監控中心，其特墊在于，該光觸發雷擊在線拍攝裝置包括：攝像機、光觸發器、太陽能板、天線、和終端，所述的終端由雷擊通信記錄單元、電源控制器和蓄電池構成，所述的雷擊通信記錄單元包含視頻采集模塊、中央處理模塊、硬盤存儲模塊和無線通訊模塊，所述的中央處理模塊分別與所述的視頻采集模塊、硬盤存儲模塊、無線通訊模塊、光觸發器和電源控制器連接，所述的視頻采集模塊的輸入端與所述的攝像頭相連，所述的無線通訊模塊的輸出端接所述的天線，所述的電源控制器與所述的太陽能板和所述的蓄電池相連，所述的攝像機將攝取的模擬視頻信號輸入所述的視頻采集模塊，該視頻采集模塊將攝像機的輸入模擬視頻圖像轉換為數字信號再壓縮編碼成一定格式的數字視頻圖像后送所述的中央處理模塊，該中央處理模塊在收到光觸發器發出的觸發信號后，將該時刻前后數秒的所述的數字視頻圖像片段作為雷擊數字視頻圖像信息存儲到所述的硬盤存儲模塊中，同時通過所述的無線通訊模塊和天線將所述的數字視頻圖像信息發送給所述的遠程監控中心，所述的太陽能板接收的太陽光能轉化為電能后向經所述的電源控制器給蓄電池充電，該電源控制器控制蓄電池的輸出電壓，通過中央處理模塊為雷擊在線拍攝裝置提供工作電源。

所述的攝像機為工業用攝像頭。

所述的光觸發器接收雷擊光輻射的同時，產生觸發信號輸入所述的中央處理模塊，該中央處理模塊根據該觸發信號對輸入的數字視頻圖像進行處理。

所述的光觸發器的構成包括光電轉換電路、高通濾波放大電路和脈沖展寬電路：

所述的光電轉換電路包括：PIN光電二極管、第一電阻、第二電阻和第一運算放大器，所述的光電二極管置于反偏置工作，N極接于工作電壓，P極與第一電阻和第一運算放大器的正相輸入端的節點連接，第一電阻的另一端接地，第一運算放大器的輸出端經第二電阻與其負輸入端連接形成負反饋，該第一運算放大器的輸出端與高通濾波放大電路的輸入端相連；