车道级架空线下道路超高预警系统的制作方法

1.本发明涉及电力设备防护技术领域，具体为车道级架空线下道路超高预警系统。


背景技术：

2.在架空线路与道路交叉的位置，尤其是低压架空线路，通电的导线距离地面的距离较短，且道路往往具有一定的抬升，虽然抬升不高，但是加之架空导线的弧垂会导致架空导线与路面的距离变小。对于普通的家用车辆，架空导线的高度完全没有影响，但是对于特殊的车辆，如重型货车、超载货车、运输超高货物的车辆等，如果司机没有注意安全高度，定会造成重大的安全事故。首先会导致架空线路损坏，更为严重的是导致运输车辆驾驶员导致触电事故，再为严重的是因突然停电导致用电用户造成生产、生命安全损失等。因此设计一种可以防止超过车辆避免重大事故的车道级架空线下道路超高预警系统成为一种迫切的要求。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种可以防止超过车辆避免重大事故的车道级架空线下道路超高预警系统。
4.本发明要解决的技术问题的技术方案是：车道级架空线下道路超高预警系统，包括：主控系统、与主控系统电气连接的超高检测装置、警示装置、应急处置装置；至少设置三个超高检测装置，且所述超高检测装置依次设置在包括紧急检测点与第一预警检测点的两点之间；所述紧急检测点设置于距离架空线的长度为5-10m的位置；第一预警检测点距离架空线的长度大于紧急检测点距离架空线路的长度；当超高检测装置检测到有车辆超过限高时，启动警示装置发出预警信号；当位于紧急检测点的超高检测装置检测到车辆限高时，通过应急处置装置控制或者迫使架空线路停电；
5.同时：
6.当后一超高检测装置检测到车辆超过限高则发出预警信号，同时启动计时；到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置检测到车辆超过限高则控制警示装置加强预警信号；如果前一超高检测装置未检测车辆超过限高，则停止警示装置发出预警信号。
7.更好的，所述超高检测装置为架设在道路两旁的红外对射装置或者光栅对射装置。
8.更好的，还包括设置在超高检测装置的下部每个车道的下部埋设的感应器；
9.设置有内车道高度限值、外车道高度限值；
10.当后一超高检测装置检测到位于内车道的车辆超过内车道高度限值且低于外车道高度限值时，控制警示装置发出预警信号，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆变换到外车道通行；当后一超高检测装置检测到位于内车道或外车道的车辆超过外车道高度限值时，控制警示装置发出预警信号，所述预警信号用以提示超高车辆减速并绕行；
11.到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置检测到上述超高车辆仍位于内侧
车道，则控制警示装置加强预警信号；到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置检测到上述超高车辆位于外侧车道，则控制警示装置停止预警信号。
12.更好的，所述超高检测装置包括架设在道路上部的摄像头、埋设在道路下部的感应器以及设置在主控系统的图像识别模块；所述摄像头、感应器和主控系统电气连接；所述摄像头包括超前摄像头和朝后摄像头；车辆经过感应器获取该时刻视频的一帧图像，图像识别系统识别该帧图像并计算出图像中经过感应器位置的车辆的高度。
13.更好的，设置有内车道高度限值、外车道高度限值；图像识别系统如果识别车辆在内侧车道则判断其车高是否超过内车道高度限值且低于外车道高度限值；如果是，则控制警示装置发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆变换到外车道通行；间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势；
14.如果检测到该车辆变换到外侧车道则关闭预警信号；
15.如果检测到该车辆继续在内侧车道行驶则增强预警信号；
16.图像识别系统如果识别车辆在外侧车道则判断其车高是否外车道高度限值；如果是，则控制警示装置发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆减速并绕行；
17.间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势；
18.如果检测到该车辆减速调头绕行则关闭预警信号；
19.如果检测到该车辆继续驶向架空线则增强预警信号。
20.更好的，所述警示装置包括架设在道路上方的led指示牌、闪光灯、发声装置和红绿灯。
21.更好的，所述应急处置装置包括分断开关和开关控制器，所述分断开关分别串接在架空线位于道路的两侧，所述开关控制器和主控系统电气连接，所述开关控制器与分断开关电气连接用以断开分断开关以使道路上的架空线停电。
22.更好的，所述应急处置装置包括接地引线、串接在接地引线中的接地电阻和电控开关；
23.所述接地引线的上端与低压架空线路电气连接，下端接地；
24.所述电控开关和主控系统电气连接。
25.更好的，所述主控系统控制警示装置发出预警信号后，给电力运维人员发送短信提示信息。
26.更好的，所述主控系统控制警示装置发出预警信号后，给电力运维人员发送短信提示信息。
27.本发明的有益效果为：
28.本发明可以有效的预防道路上的超高车辆在通过低压架空线时发生事故。
附图说明
29.图1是本发明一种实施例的系统组成示意图。
30.图2是本发明通过红外对射装置检测车辆超高使的超高检测装置的示意图。
31.图3是本发明通过红外对射装置检测车辆超高时的警示装置的示意图。
32.图4是本发明通过红外对射装置检测车辆超高时的示意图。
33.图5是本发明通过图像识别系统检测车辆超高时的警示装置的示意图。
34.图6是本发明通过图像识别系统检测车辆超高的示意图。
35.图7是本发明一种应急处置装置的功能示意图。
36.图8是本发明一种应急处置装置的功能示意图。
37.图中：
38.310、分断开关；110、摄像头；400、感应器；100b、第一预警检测点；250、红绿灯；240、闪光灯；230、发声装置；220、led指示牌；100a、紧急检测点；210、该横梁；103、紧急超高检测装置；300、应急处置装置；200、警示装置；102、第二超高检测装置；101、第一超高检测装置；100、超高检测装置；
具体实施方式
39.为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
40.车道级架空线下道路超高预警系统，如图1所示，该系统包括主控系统、与主控系统电气连接的超高检测装置100、警示装置200、应急处置装置300。
41.主控系统采用计算机、工业计算机，也可以采用嵌入式系统组成的控制系统，主控系统设置有处理器以及输入输出接口，主要用以进行数据的处理，接收外部的信号并控制外部的设备。主控系统可安装在立柱或者横梁上，也可以在道路的一侧设置电气控制箱将主控系统安装在电气控制箱的内部。
42.超高检测装置100可以采用对射装置进行高度的测量，也可以采用图像识别的方式进行高度的测量。
43.警示装置200包括架设在道路上的横梁，该横梁210设置在紧急检测点100a与架空线之间。在横梁上设置有led指示牌220。led指示牌220可以显示文字，通过文字内容提示司乘人员。在横梁上还设置有发声装置230，发声装置230可以为高音喇叭、电笛、扩音器等。在横梁上还设置闪光灯240，用以重点提示。同时在横梁上还可以设置红绿灯250，用以指示行驶车辆停车。
44.除此之外，发声装置230、闪光灯240还可以设置在架设超高检测装置100的立柱上，以便于及时的提示司乘人员。
45.应急处置装置300主要用以在紧急的情况下切断架空线的电源，即超高车辆在驶过紧急检测点之后启动应急处置装置300。
46.具体的，应急处置装置300包括分断开关310和开关控制器。分断开关分别串接在架空线位于道路的两侧，开关控制器和主控系统电气连接。开关控制器与分断开关电气连接用以断开分断开关以使道路上的架空线停电。其中分断开关可以为低压电控开关，如低压塑壳断路器等。开关控制器可以采用继电器，通过将继电器串接在控制电源与分断开关的控制回路中，再通过主控系统控制继电器就可以实现对分断开关进行控制。当超高车辆驶过紧急检测点的位置后，主控系统给继电器发送信号，继电器动作后驱动分断开关断开保证架空线停电以降低损失。
47.除了主动控制架空线路断电之外，还可以强迫架空线断电。此时，应急处置装置300包括接地引线、串接在接地引线中的接地电阻r和电控开关s。所述接地引线的上端与低压架空线路电气连接，下端接地。电控开关和主控系统电气连接。在超过车辆驶过紧急检测点的位置后，主控系统控制电控开关导通，在电控开关导通之后导致架空线发生接地，通过接地故障迫使架空线停电。
48.一
49.超高检测装置100为架设在道路两旁的红外对射装置或者光栅对射装置。在道路的两侧设置立柱，将红外对射装置的发射模块和接收模块分别安装在道路两旁的立柱的上部，并且保持高度相同。
50.为了确保提示的有效性，超高检测装置100至少设置三个超高检测装置。超高检测装置依次设置在紧急检测点100a和第一预警检测点100b。其中紧急检测点100a距离架空线最近，第一预警检测点100b距离架空线路最远，第一预警检测点100b是行驶车辆遇到的第一个超高检测装置100。设置在两点之间的超高检测装置100可以均匀设置，也可以不均匀设置，如越靠近架空线两个超高检测装置100之间的间隔越小。其中紧急检测点100a距离架空线的长度可以设置为5-10m。第一预警检测点100b距离架空线的长度大于紧急检测点100a距离架空线路的长度，可以设置在30-80m左右的位置。
51.以车辆行驶前进的方向为前，即紧急检测点100a的方向为前，第一预警检测点100b的方向为后。
52.此时：
53.当后一超高检测装置100检测到车辆超过限高时控制警示装置发出预警信号，并启动计时；到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置100检测到车辆超过限高则控制警示装置加强预警信号；如果前一超高检测装置100未检测车辆超过限高，则停止警示装置发出预警信号。
54.以设置三个超高检测装置100为例。位于紧急检测点的超高检测装置100为紧急超高检测装置103，位于第一预警检测点的超高检测装置100为第一超高检测装置101，设置在第一超高检测装置101与紧急超高检测装置103之间的超高检测装置100为第二超高检测装置102。
55.此时进行高度预警的方法为：
56.当车辆试过第一超高检测装置101时，第一超高检测装置101对车辆的高度进行检测，如果红外对射装置的接收模块没有接受到红外信号则说明车辆超过的限高，可以会发生撞击架空线的事故。如果红外对射装置的接收模块接收到红外信号则说明车辆的高度低于限高，可以正常通过。
57.当第一超高检测装置101检测到车辆超过限高之后，主控系统接收到红外对射装置的接收模块发出的超过限高的信号，启动警示装置同时启动计时，通过发出声音、闪光、显示提示文字等提示司乘人员。
58.在经过第一超高检测装置101之后，如果司机发现了提示信息并调头则第一超高检测装置101不会检测到超过限高的信号，此时便可以停止预警信号。由于第一超高检测装置101与第二超高检测装置102之间的间隔，因此设定一个时间间隔tj。在主控系统接收到超过限高的信号后开始计时，达到时间间隔tj的时间期限后，查看第二超高检测装置102是
否检测到车辆超高的信号。如果没有检测到说明车辆已经减速调头绕行，则可以停止预警信号。如果第一超高检测装置101依然检测到车辆超过限高的信号，则说明司机并没有注意到提示信息，并且车辆已经距离架空线更近，此时需要发出更为紧急的提示信息。即，此时通过加强预警信号实现更为紧急的提示。其中加强的方式可以为提高发声装置发出的声音，提高闪光灯的亮度以及闪光灯爆闪的频率。同时再次开始计时，该计时达到的时间期限为第二时间间隔te。
59.如果第二超高检测装置102与紧急超高检测装置103之间还设有超高检测装置100，则第二超高检测装置102与紧急超高检测装置103之间的超高检测装置100检测到超过限高之后再次加强预警信号。
60.在达到第二时间间隔之后，启动紧急超高检测装置103对车辆的高度进行检测。如果没有检测到车辆超过限高，则说明车辆可能调头绕行，此时则停止预警信号。如果检测到有车辆超过限高则启动应急处置装置300进行断电操作。
61.由于架空线具有一定的弧垂，因此位于中间车道的架空线距离地面的高度要低于位于边缘的架空线距离的高度。因此对于一些高度的车辆在无法通过架空线最低点的时可以通过向边缘变道通过架空线距离地面较高的车道通过。基于此，在每个车道的下部，对应安装超高检测装置100的位置埋设的感应器400，用以检测车辆在哪个车道行驶，并且通过检测车辆的高度，疏导符合条件的车辆通行。具体的：
62.在主控系统设置有内车道高度限值、外车道高度限值。内车道高度限值的大小小于外车道高度限值。
63.在系统运行的过程中，除了上述检测方法外，还进行以下操作：
64.当后一超高检测装置100检测到位于内车道的车辆超过内车道高度限值且低于外车道高度限值时，控制警示装置200发出预警信号，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆变换到外车道通行。
65.当后一超高检测装置100检测到位于内车道或外车道的车辆超过外车道高度限值时，控制警示装置200发出预警信号，所述预警信号用以提示超高车辆减速并绕行。
66.到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置100检测到上述超高车辆仍位于内侧车道，则控制警示装置加强预警信号。此时，前一超高检测装置100位于内侧车道的感应器触发时，检测到超高车辆，且该车辆超高内车道高度限值低于外车道高度限值则说明上述超高车辆仍然位于内侧车道，此时需要加强预警信号，通过增加声音分贝数、提高闪光灯的亮度等进一步提示。
67.到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置100检测到上述超高车辆位于外侧车道，则控制警示装置停止预警信号。如果上述超高车辆变换到外侧的车道，在经过感应器的时候，前一超高检测装置检测到车辆低于外侧车辆高度限值则可以取消预警信号。
68.在上述的检测过程中，不管是内侧车道还是外侧车道，只要是车辆的高度超过外车道高度限值则发出预警信号，并且向前行驶中遇到的超高检测装置100再次检测到时会加强预警信号。
69.二
70.应用图像识别技术测定车辆高度。超高检测装置100包括架设在道路上部的摄像头110、埋设在道路下部的感应器400以及设置在主控系统的图像识别模块。摄像头110、感
应器400和主控系统电气连接。摄像头110包括超前摄像头和朝后摄像头。在道路的两侧设置立柱并在立柱上架设横梁，可以将摄像头安装在横梁上。感应器400埋设在道路的下部，且分别位于横梁的前后两侧。感应器400设置在紧急检测点100a和第一预警检测点100b之间，并且在这两个点上设置感应器400。感应器400至少设置三个，用以实现对不同距离的检测以及多次检测并实现逐级提示的目的。
71.可以采用拍照的方式也可以采用录像的方式。本实施例中采用录像的方式，即实时录取视频数据。当车辆经过感应器的时候读取当前视频的一帧数据。具体的：
72.摄像头将录制的数据存入主控系统的存储系统中，为了降低存储空间的使用，采用保存半小时视频数据的方式不断覆盖之前的数据。
73.在车辆经过感应器时，感应器检测到车辆的信号并将信号传递到主控系统。此时主控系统从将当前视频数据的一帧图像提取并存储到高度识别存储器中。
74.之后，启动图像识别系统，对该帧视频图像进行车辆图像的识别并计算出图像中经过感应器位置的车辆的高度。
75.图像识别已是较为成熟的技术，可以识别不同的物品、人物之间的差别来识别不同的个体。本发明中识别的图像较为简单，主要是车辆的信息。在系统运行之前可以通过多次测试不断的校正系统，以达到较高的准确率。
76.在图像识别的过程中，可以利用识别的车牌信息、摄像头距离感应器位置作为标尺，进而换算出车辆的高度，然后在根据测定的高度进行后续的预警判定操作。由于车牌是标准化部件，可以通过将拍摄的图片的形状和大小，与真实的形状和大小进行比例计算，进而可以获取整体车辆的高度换算因子。
77.进一步，为了提高检测的准确度，可以设置多个感应器。所有的感应器分别布设在横梁的前后两个方向的道路上。每个感应器可以作为测定高度的一个触发点。同时多个感应器的位置不同，拍摄的图像数据也不同，可以根据多次测定的高度相互校正并计算出更为准确的高度。如采用平均值的计算方式计算出平均高度作为最终的高度。
78.基于上述测定的车辆的高度，可以通过上述一中的记载的进行高度预警的方法进行高度预警。
79.同时也可以设置内车道高度限值、外车道高度限值，进行车道引导的控制。
80.本实施例中可以采用图像识别系统确定车辆在哪个车道。图像识别系统如果识别车辆在内侧车道则判断其车高是否超过内车道高度限值且低于外车道高度限值；如果是，则控制警示装置200发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆变换到外车道通行。
81.间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势：
82.如果检测到该车辆变换到外侧车道则关闭预警信号；如果检测到该车辆继续在内侧车道行驶则增强预警信号。
83.图像识别系统如果识别车辆在外侧车道则判断其车高是否外车道高度限值；如果是，则控制警示装置200发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆减速并绕行。本实施例中可以通图像识别系统获取车辆的牌号，可以通过车辆牌号对车辆进行标记。
84.间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势；
85.如果检测到该车辆减速调头绕行则关闭预警信号；
86.如果检测到该车辆继续驶向架空线则增强预警信号。
87.基于该实施例，由于通过图像识别系统可以识别出车辆的牌号，可以通过交通管理系统获取该车辆的驾乘人员的信息，并通过发送短信、微信、拨打电话的方式做出提醒。
88.在检测到车辆超高之后，除了发出预警信号之外，主控系统还将给电力运维人员发送提示信息。其中提示信息可以是短信信息、微信信息等。
89.基于上述技术方案，在设置有感应器的系统中，在感应器触发信号的上升沿和下降沿都进行高度检测。在通过图像识别系统进行高度检测时，感应器检测到信号后发送给主控系统，由于车辆具有一定的长度，因此感应器会保持一定时间的触发状态。如未触发状态为0，触发状态为1的高电平信号，则会保持高电平信号一段时间。通过对起始点和结束点的检测，可以对车辆进行两次拍摄和图像识别。通过对两次识别结果进行均值计算获取一个较为准确的高度值。
90.综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

技术特征：
1.车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：包括主控系统、与主控系统电气连接的超高检测装置(100)、警示装置(200)、应急处置装置(300)；至少设置三个超高检测装置(100)，且所述超高检测装置(100)依次设置在包括紧急检测点(100a)与第一预警检测点(100b)的两点之间；第一预警检测点(100b)距离架空线的长度大于紧急检测点(100a)距离架空线路的长度；当超高检测装置(100)检测到有车辆超过限高时，启动警示装置(200)发出预警信号；当位于紧急检测点的超高检测装置(100)检测到车辆限高时，通过应急处置装置(300)控制或者迫使架空线路停电；同时：当后一超高检测装置(100)检测到车辆超过限高则发出预警信号，同时启动计时；到达设定的时间间隔后，如果前一超高检测装置(100)检测到车辆超过限高则控制警示装置加强预警信号；如果前一超高检测装置(100)未检测车辆超过限高，则停止警示装置发出预警信号；所述超高检测装置(100)包括架设在道路上部的摄像头、埋设在道路下部的感应器以及设置在主控系统的图像识别模块；所述摄像头、感应器和主控系统电气连接；所述摄像头包括超前摄像头和朝后摄像头；车辆经过感应器获取该时刻视频的一帧图像，图像识别系统识别该帧图像并计算出图像中经过感应器位置的车辆的高度；设置有内车道高度限值、外车道高度限值；图像识别系统如果识别车辆在内侧车道则判断其车高是否超过内车道高度限值且低于外车道高度限值；如果是，则控制警示装置(200)发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆变换到外车道通行；间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势；如果检测到该车辆变换到外侧车道则关闭预警信号；如果检测到该车辆继续在内侧车道行驶则增强预警信号；图像识别系统如果识别车辆在外侧车道则判断其车高是否外车道高度限值；如果是，则控制警示装置(200)发出预警信号并标记该车辆，所述预警信号用以提示内车道的超高车辆减速并绕行；间隔特定的时间获取视频数据中的一帧图像，图像识别系统识别上述标记车辆的并计算出其移动的趋势；如果检测到该车辆减速调头绕行则关闭预警信号；如果检测到该车辆继续驶向架空线则增强预警信号。2.根据权利要求1所述的车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：所述警示装置(200)包括架设在道路上方的led指示牌(220)、闪光灯(240)、发声装置(230)和红绿灯(250)。3.根据权利要求1或2所述的车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：所述应急处置装置(300)包括分断开关(310)和开关控制器，所述分断开关(310)分别串接在架空线位于道路的两侧，所述开关控制器和主控系统电气连接，所述开关控制器与
分断开关(310)电气连接用以断开分断开关以使道路上的架空线停电。4.根据权利要求1或2所述的车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：所述应急处置装置(300)包括接地引线、串接在接地引线中的接地电阻和电控开关；所述接地引线的上端与低压架空线路电气连接，下端接地；所述电控开关和主控系统电气连接。5.根据权利要求4所述的车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：所述主控系统控制警示装置发出预警信号后，给电力运维人员发送短信提示信息。6.根据权利要求5所述的车道级架空线下道路超高预警系统，其特征在于：所述主控系统控制警示装置发出预警信号后，给电力运维人员发送短信提示信息。

技术总结
本发明涉及电力设备防护技术领域，具体为车道级架空线下道路超高预警系统，包括主控系统、与主控系统电气连接的超高检测装置、警示装置、应急处置装置。当超高检测装置检测到有车辆超过限高时，启动警示装置发出预警信号；同时根据架空线的垂度的不同以及车辆所处的车道不同，给出驾乘人员车道通行的指示，在避免安全事故的情况下通过架空线。当位于紧急检测点的超高检测装置检测到车辆限高时，通过应急处置装置控制或者迫使架空线路停电。本发明可以有效的预防道路上的超高车辆在通过低压架空线时发生事故。架空线时发生事故。架空线时发生事故。


技术研发人员：卞秋野 史德生 孙政辉 刘洁 王凯琪 何洋 孙宁 申君光 宋绍峰 尚玉成
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司东营供电公司
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/10/7