[发明专利]一种输电线路山火监测的激光雷达系统及方法

权利要求书

1.一种输电线路山火监测的激光雷达系统，包括：激光雷达装置、光电转换及传输装置、计算机(27)，

所述的激光雷达装置包括保护套(28)、水平设置的激光套筒(5)、竖直设置的空心支柱(32)，所述空心支柱(32)上端连接并延伸至激光套筒(5)内，下端与保护套(28)转动连接，所述保护套(28)内由下而上依次设置有激光发射器(11)、扩束镜(10)、呈一定角度设置的分光镜(8)，所述保护套(28)的侧壁沿分光镜(8)的反射光线方向设置有出光口；所述分光镜(8)的透射光线部分沿空心支柱(32)内腔射入激光套筒(5)内；所述激光套筒(5)内设置有牛顿望远镜(1)，所述牛顿望远镜(1)的前端设置有将激光反射至激光套筒(5)外的反光镜(2)，后端设置有第一光学探测器(7)和连接有光纤(13)的第一光纤调整架(12)；

所述光电转换及传输装置包括通过电路依次连接第一光学探测器(7)的第一光子计数器(25)和第一数据采集器(26)、具有两个通道的Fabry-Perot标准具(17)，所述Fabry-Perot标准具(17)的一个通道将来自分光镜(8)的反射光线经第二耦合透镜(18)传输至第三光学探测器(19)输入端，所述第三光学探测器(19)的输出端通过电路依次连接第三光子计数器(20)、第三数据采集器(21)，所述Fabry-Perot标准具(17)的另一个通道通过第二光纤调整架(14)将来自光纤(13)的散射光线经第一耦合透镜(16)传输至第二光学探测器(24)输入端，所述第二光学探测器(24)输出端通过电路依次连接第二光子计数器(22)、第二数据采集器(23)；

所述计算机(27)通过电路连接第一数据采集器(26)、第二数据采集器(23)和第三数据采集器(21)。

2.根据权利要求1所述输电线路山火监测的激光雷达系统，其特征在于，所激光发射器(11)、扩束镜(10)、第一准直镜(9)安装时依次上下平行。

3.根据权利要求1所述输电线路山火监测的激光雷达系统，其特征在于，所述分光镜(8)与水平面夹角为145度，透过率与反射率的比为7:3。

4.根据权利要求1所述输电线路山火监测的激光雷达系统，其特征在于，所述第二光纤调整架(14)、第二准直镜(15)、Fabry-Perot标准具(17)、第一耦合透镜(16)、第二耦合透镜(18)、第二光学探测器(24)、第二光子计数器(22)、第二数据采集器(23)、第三光学探测器(19)、第三光子计数器(20)、第三数据采集器(21)、第一光子计数器(25)、第一数据采集器(26)均安装在恒温箱(29)内。

5.根据权利要求1所述输电线路山火监测的激光雷达系统，其特征在于，所述空心支柱(32)的转动角度为360度。

6.一种基于权利要求1至4中任一项所述激光雷达系统的输电线路山火监测方法，其特征在于，包括步骤：

1）系统安装好后，启动设备，激光雷达装置转动扫描；

2）当发生山火时，激光雷达装置发出的激光脉冲束打在烟雾气溶胶上产生散射，散射的激光信号通过激光雷达装置，经牛顿望远镜(1)反射后，一部分被第一光学探测器(7)所接受，另一部分进入光纤(13)；

3）第一光学探测器(7)接受的散射激光信号通过第一光子计数器(25)将激光信号转化为电信号再发送给第一数据采集器(26)，第一数据采集器(26)再发送给计算机(27)处理，计算机(27)处理反射光信号和判断是否有山火发生；

4）另外一部分进入光纤(13)的散射光信号，经过第二准直镜(15)与分光镜(8)反射的参考光信号分别通过Fabry-Perot标准具(7)的两个通道产生多普勒频移，再分别通过各自耦合透镜、光学探测器、光子计数器、数据采集器将光信号变为电信号后，通过数据采集器送给计算机(27)，计算机(27)根据F-P单边缘检测技术，通过边缘技术得到多普勒频移量，再由多普勒原理反演出此时的风速，从而可以掌握山火蔓延的趋势。