[发明专利]基于超声波技术的电力架空线路巡检装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声波技术的电力架空线路巡检装置的巡检方法，其特征在于：所述基于超声波技术的电力架空线路巡检装置包括供电模块、主控模块、超声模块、信号处理模块、音频处理模块、数据处理模块和人机交互模块；所述的供电模块、信号处理模块、音频处理模块、数据处理模块和人机交互模块分别与主控模块相连接；所述的超声模块、信号处理模块、音频处理模块、数据处理模块和人机交互模块依次相连接；

所述的供电模块用于给各模块提供电源；

所述的主控模块用于配置信号处理模块、音频处理模块，同时控制数据处理模块和人机交互模块；

所述的超声模块用于接收外界环境中的超声波信号；

所述的信号处理模块用于将通过超声模块采集的超声波信号进行放大和滤波处理；所述的信号处理模块包括信号一级放大单元、信号二级放大单元和信号滤波单元；所述信号一级放大单元采用电位器与运算放大器对超声波进行放大；所述信号二级放大单元采用平衡调制解调器对信号载波进行处理并对信号进行放大；所述信号滤波单元采用低通滤波器，滤掉高频信号；

所述的音频处理模块用于接收信号处理模块处理之后的模拟信号，并经过处理之后将可听声音通过耳机发出；所述的音频处理模块包括音频输入单元、音频混音处理单元和音频输出单元；所述音频输入单元接收信号处理模块放大、滤波之后的模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号；所述音频混音处理单元对数字信号进行滤噪处理；所述音频输出单元将音频混音处理单元滤噪之后的数字信号转换成模拟信号，通过耳机输出可听声音；

所述的数据处理模块实时对音频处理模块处理之后数字信号进行处理，在人机交互模块进行波形展示并在录音时进行数据保存，同时将保存的数据导出到PC使用音频播放器播放；所述的数据处理模块包括数据保存单元和数据导出单元；所述数据保存单元在接收到人机交互模块的录音指令之后，实时处理音频处理模块输入的音频数据，将音频数据保存在FLASH中；所述数据导出单元通过mini USB接口与PC端进行数据交互，将保存的录音数据导出到PC端，使用音乐播放器进行播放；

所述的人机交互模块用于进行波形展示同时通过按键操作菜单进行相关用户调节与配置；所述的人机交互模块包括波形显示单元和功能操作单元；所述波形显示单元采用OLED显示屏，实时显示最大dB值、包落线图和波形图；所述功能操作单元通过两个按键进行音量、灵敏度、频率、时间的调节与配置；

所述巡检方法包括以下步骤：

步骤一，通过超声模块采集电力架空线路的超声波信号；

步骤二，信号处理模块将采集到的超声波信号通过电位器与运算放大器进行放大，然后通过平衡调制解调器对信号载波进行处理并对信号进行再次放大，最后通过低通滤波器，滤掉高频信号，将信号发送给音频处理模块；

步骤三，音频处理模块首先将模拟信号转换成数字信号，然后经过自适应小波滤噪处理，再转换成模拟信号，从耳机输出可听声音；

所述的自适应小波滤噪处理包括以下步骤：

1)根据信号与小波基函数的相似性进行小波基选择；

2)采用所选小波基对信号进行分解，得到N层细节信号和近似信号；

3)对每层细节系数计算自相关系数，若自相关序列随着m的增加迅速衰减到零，则说明该层主要为噪声层，此时去噪阈值λ选4δ～5δ，δ为每层细节系数的标准差，m一般选择3～10；若随着m的增加自相关函数没有迅速衰减至零，则认为该层的小波系数包含有用信息，则该层阈值设置为标准差的中位数；

4)根据确定的每层阈值λ，采用渐近阈值函数进行小波系数处理：

式中：λ₁和λ₂均为阈值，且有λ₁＝kλ₂，0k1；

5)重构信号，将近似系数和处理后的小波系数逐层重构，得到去噪后的信号；

步骤四，数据处理模块实时对音频处理模块处理之后数字信号进行处理，在人机交互模块进行波形展示并在录音时进行数据保存，同时将保存的数据导出到PC使用音频播放器播放。

2.根据权利要求1所述的基于超声波技术的电力架空线路巡检装置的巡检方法，其特征在于：所述的人机交互模块采用0.8寸OLED屏幕和双按键。

3.根据权利要求1所述的基于超声波技术的电力架空线路巡检装置的巡检方法，其特征在于：所述的主控模块采用ARM Cortex-M4内核MCU；所述的超声模块为超声波传感器。