本實用新型專利技術公開了一種安裝于輸電鐵塔的山火監測激光雷達系統，包括：激光雷達裝置、光電轉換及傳輸裝置、計算機，所述的激光雷達裝置包括保護套、激光套筒、空心支柱，所述保護套內由下而上依次設置有激光發射器、擴束鏡、分光鏡，保護套的側壁沿分光鏡的反射光線方向設置有出光口；激光套筒內設置有牛頓望遠鏡、反光鏡、第一光學探測器和連接有光纖的第一光纖調整架；光電轉換及傳輸裝置包括通過電路依次連接第一光學探測器的第一光子計數器和第一數據采集器、Fabry-Perot標準具。本實用新型專利技術不僅能有效的實現對山火監測，而且能實現判斷山火蔓延趨勢，為及時滅火提供重要指導。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及電力系統輸電線路在線監測領域，特別涉及一種安裝于輸電鐵塔的山火監測激光雷達系統。
技術介紹
在我國高壓輸電線路大部分分布在郊外，輸電走廊的征地愈來愈不容易，相當一部分輸電走廊直接穿山越嶺，那些地方林木茂盛，地形地貌、氣候條件極易引發山火，輕則引起局部線路跳閘，重則引起大面積停電事故。所以對輸電線路進行山火監測對輸電線路供電可靠性有著極為重要的意義。目前對輸電線路周圍山火監測的方法主要有衛星遙感地面熱點法、圖像識別法、分布式終端監測法等幾種方案，其中衛星遙感地面熱點法不僅受衛星過境時間的限制，難以實現全天候監測，而且云層對監測結果有較大的影響；圖像識別法的精度則依賴于非常高的采樣頻率和拍攝質量，只有非常高的采樣頻率和拍攝質量才能為后續的山火特征識別提供必要的信息來源，且受電源和通訊的制約存在一定的局限性；分布式終端監測法由于監測的范圍太小，對于輸電線路遠距離的山火難以實現早起預警。隨著激光雷達技術的成熟，且已經應用到了多個領域取得非常好的效果，基于激光雷達技術的山火監測的研究還處于初級階段，有許多地方還需要改進。目前已有機構對激光雷達技術應用于山火監測的研究，但只限于發現山火并預警，沒有對此時山火蔓延趨勢進行研究，但一般易發生山火的地方多是人煙稀少的山區，那里樹木眾多，交通不便，當發生山火時，消防人員趕到現場，第一時間并不能準確的判斷山火的蔓延的方向和蔓延的速度，這就不能把山火可能引發嚴重事故的可能性降到最低。為了解決上述問題，本專利設計了一套既能實現山火監測又能實現判斷山火蔓延趨勢的系統及方法。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供了一種輸電線路山火監測的激光雷達系統及方法。為了解決上述的技術問題，本技術采用的技術方案是:—種安裝于輸電鐵塔的山火監測激光雷達系統，包括:激光雷達裝置、光電轉換及傳輸裝置、計算機，所述的激光雷達裝置包括保護套、水平設置的激光套筒、豎直設置的空心支柱，所述空心支柱上端連接并延伸至激光套筒內，下端與保護套轉動連接，所述保護套內由下而上依次設置有激光發射器、擴束鏡、呈一定角度設置的分光鏡，所述保護套的側壁沿分光鏡的反射光線方向設置有出光口 ；所述分光鏡的透射光線部分沿空心支柱內腔射入激光套筒內；所述激光套筒內設置有牛頓望遠鏡，所述牛頓望遠鏡的前端設置有將激光反射至激光套筒外的反光鏡，后端設置有第一光學探測器7和連接有光纖的第一光纖調整架；所述光電轉換及傳輸裝置包括通過電路依次連接第一光學探測器的第一光子計數器和第一數據采集器、具有兩個通道的Fabry-Perot標準具，所述Fabry-Perot標準具的一個通道將來自分光鏡的反射光線經第二耦合透鏡傳輸至第三光學探測器輸入端，所述第三光學探測器的輸出端通過電路依次連接第三光子計數器、第三數據采集器，所述Fabry-Perot標準具的另一個通道通過第二光纖調整架將來自光纖的散射光線經第一耦合透鏡傳輸至第二光學探測器輸入端，所述第二光學探測器輸出端通過電路依次連接第二光子計數器、第二數據采集器；所述計算機通過電路連接第一數據采集器、第二數據采集器和第三數據采集器。進一步地，所激光發射器、擴束鏡、第一準直鏡安裝時依次上下平行；進一步地，所述分光鏡與水平面夾角為145度，透過率與反射率的比為7:3。進一步地，所述第二光纖調整架、第二準直鏡、Fabry-Perot標準具、第一親合透鏡、第二耦合透鏡、第二光學探測器、第二光子計數器、第二數據采集器、第三光學探測器、第三光子計數器、第三數據采集器、第一光子計數器、第一數據采集器均安裝在恒溫箱內，由于溫度對Fabry-Perot標準具的結果產生影響，通過調節恒溫箱的溫度一方面減小溫度對標準具的影響，使風速的反演算更簡單，也能使設備工作在最佳工作溫度上。進一步地，所述空心支柱的轉動角度為360度。所述激光雷達裝置中的激光發射器發出來的激光依次垂直通過擴束鏡、第一準直鏡，再透過分光鏡投射到反光鏡上，經反光鏡全反射出去；通過分光鏡反射的激光作為參考光通過Fabry-Perot標準具第二通道再準直通過第二耦合透鏡再被第三光學探測器接受；所述激光雷達裝置接受到的外界反射光信號經過光纖和第二準直鏡通過Fabry-Perot標準具的第一通道再經過第一耦合透鏡被第二光學探測器接受。相比現有技術，本技術的有益效果:1、不僅能有效的實現對山火監測，而且能實現判斷山火蔓延趨勢。這為山火發生時，消防人員根據山火蔓延趨勢及時滅火提供重要指導。2、一部分散射光通過光纖的傳輸可以不用將第二準直鏡、Fabry-Perot標準具、第一和第二耦合透鏡、第二和第三光學探測器安裝在激光套筒內，減輕桿塔負荷重量。3、對森林火災等的監測亦有很強的啟示性作用，應用前景廣闊，具有很強的市場推廣價值。【附圖說明】圖1為本技術實施例的結構及原理示意圖。圖2為本技術實施例的現場安裝示意圖。圖中示出:1_牛頓望遠鏡，2-反光鏡，3-反射光信號，4-激光信號，5-激光套筒，6-煙霧，7-第一光學探測器，8-分光鏡，9-第一準直鏡，10-擴束鏡，11-激光發射器，12-第一光纖調整架，13-光纖，14-第二光纖調整架，15-第二準直鏡，16-第一耦合透鏡，17-Fabry-Perot標準具，18-第二耦合透鏡，19-第三光學探測器，20-第三光子計數器，21-第三數據采集器，22-第二光子計數器，23-第二數據采集器，24-第二光學探測器，25-第一光子計數器，26-第一數據采集器，27-計算機，28-保護套，29-恒溫箱，30-供電模塊，31-輸電鐵塔，32-空心支柱。【具體實施方式】下面結合實施例及附圖對本技術作進一步詳細的描述，但本技術的實施方式不限于此。實施例一—種安裝于輸電鐵塔的山火監測激光雷達系統，包括:激光雷達裝置、光電轉換及傳輸裝置、計算機27，所述的激光雷達裝置包括保護套28、水平設置的激光套筒5、豎直設置的空心支柱32，所述空心支柱32上端連接并延伸至激光套筒5內，下端與保護套28轉動連接，其轉動角度為360度；所述保護套28內由下而上依次設置有激光發射器11、擴束鏡10、呈一定角度設置的分光鏡8，所述分光鏡8與水平面夾角為145度，透過率與反射率的比為7:3 ;所述保護套28的側壁沿分光鏡8的反射光線方向設置有出光口，本實施例采用的激光器為Nd:YAG脈沖激光器，波長為355nm，脈寬為10ns ;所述分光鏡8的透射光線部分沿空心支柱32內腔射入激光套筒5內；所述激光套筒5內設置有牛頓望遠鏡1，所述牛頓望遠鏡1直徑為250_，所述牛頓望遠鏡1的前端設置有將激光反射至激光套筒5外的反光鏡2，后端設置有第一光學探測器7和連接有光纖13的第一光纖調整架12 ;所述光電轉換及傳輸裝置包括通過電路依次連接第一光學探測器7的第一光子計數器25和第一數據采集器26、具有兩個通道的Fabry-P當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種安裝于輸電鐵塔的山火監測激光雷達系統，包括：激光雷達裝置、光電轉換及傳輸裝置、計算機(27)，所述的激光雷達裝置包括保護套(28)、水平設置的激光套筒(5)、豎直設置的空心支柱(32)，所述空心支柱(32)上端連接并延伸至激光套筒(5)內，下端與保護套(28)轉動連接，所述保護套(28)內由下而上依次設置有激光發射器(11)、擴束鏡(10)、呈一定角度設置的分光鏡(8)，所述保護套(28)的側壁沿分光鏡(8)的反射光線方向設置有出光口；所述分光鏡(8)的透射光線部分沿空心支柱(32)內腔射入激光套筒(5)內；所述激光套筒(5)內設置有牛頓望遠鏡(1)，所述牛頓望遠鏡(1)的前端設置有將激光反射至激光套筒(5)外的反光鏡(2)，后端設置有第一光學探測器(7)和連接有光纖(13)的第一光纖調整架(12)；所述光電轉換及傳輸裝置包括通過電路依次連接第一光學探測器(7)的第一光子計數器(25)和第一數據采集器(26)、具有兩個通道的Fabry?Perot標準具(17)，所述Fabry?Perot標準具(17)的一個通道將來自分光鏡(8)的反射光線經第二耦合透鏡(18)傳輸至第三光學探測器(19)輸入端，所述第三光學探測器(19)的輸出端通過電路依次連接第三光子計數器(20)、第三數據采集器(21)，所述Fabry?Perot標準具(17)的另一個通道通過第二光纖調整架(14)將來自光纖(13)的散射光線經第一耦合透鏡(16)傳輸至第二光學探測器(24)輸入端，所述第二光學探測器(24)輸出端通過電路依次連接第二光子計數器(22)、第二數據采集器(23)；所述計算機(27)通過電路連接第一數據采集器(26)、第二數據采集器(23)和第三數據采集器(21)。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝從珍，胡江華，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44
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