輸電線路在線監測儀的製作方法
2023-10-10 16:24:39
專利名稱：輸電線路在線監測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及輸電 線路的監測領域，尤其是涉及輸電線路在線監測儀。
背景技術：
輸電線路的覆冰是在特定的自然環境下才能形成，當空氣的溫、溼度各達到一定 的條件才可能形成覆冰，而當溫度和溼度滿足條件以後，形成覆冰的量取決於風速，當無風 或是微風時，只能形成極薄的冰，當風速達到一定速度後，線路上的冰才會越積越厚，逐漸 形成一種橫截面近似於橢圓形或蛋形的冰殼。覆蓋在輸電線路上的冰雪，在中等或較大的 風力下，還會導致輸電線路的舞動。形成舞動的條件除覆冰因素外，還需有穩定的層流風對 導線起激勵作用，舞動的風速範圍一般在4-20m/s，當線路走向與風向夾角大於45度時，導 線易產生舞動。嚴重的覆冰和舞動會導致輸電線路的損害，甚至是輸電的中斷，嚴重影響電 網的安全運行。為了保證電網的安全運行，需要對輸電線路的覆冰及舞動情況進行監測並 判斷是否採取相應措施以避免斷線、倒塔等事故的發生。已有的輸電線路的覆冰及舞動監測系統多由多種不同類別的裝置構成，由此存在 運行可靠性差、監測準確性差等缺點。
實用新型內容本實用新型的目的就是為了克服現有的輸電線路覆冰及舞動監測系統存在的運 行可靠性差、監測準確性差等缺陷而提供一種覆冰及舞動監測更加準確和可靠的輸電線路 在線監測儀。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現輸電線路在線監測儀，包括覆 冰舞動監測裝置、供電裝置、無線傳輸模塊和監控中心，所述供電裝置與所述覆冰舞動監測 裝置連接並給其供電，所述覆冰舞動監測裝置採集、處理後的信息經所述無線傳輸模塊傳 送到所述監控中心，所述監控中心發出的指令也經所述無線傳輸模塊傳送到所述覆冰舞動 監測裝置；所述覆冰舞動監測裝置包括風速風向監測模塊、拉力監測模塊、鐵塔傾斜監測 模塊、溫溼度監測模塊、GPS姿態測量模塊、單片機及外圍線路、通訊接口電路模塊和控制 輸出電路模塊，其中，所述風速風向監測模塊、拉力監測模塊、鐵塔傾斜、溫溼度監測模塊採 集處理後的風速風向、拉力、傾斜量、溫溼度電信號輸出至所述單片機的數模A/D接口進 行量化數值處理成實時風速風向、拉力、傾斜量、溫溼度數據編碼傳輸至所述單片機；所述 GPS姿態測量模塊包括GPS天線，通過所述的GPS天線將採集的實時定位信號數據經過算 法轉換成鐵塔輸電線姿態角度測量數據，將處理過的實時角度測量數據編碼傳輸至所述單 片機；所述通訊接口電路模塊將所述單片機傳輸到的數據綜合處理後通過所述無線傳輸模 塊，把數據送到所述監控中心；所述控制輸出電路模塊可通過所述無線傳輸模塊與所述監 控中心進行交互訪問。所述風速風向監測模塊包括風速風向傳感器和運算放大電路，所述拉力監測模塊 包括拉力傳感器和運算放大電路，所述鐵塔傾斜監測模塊包括傾斜探測器和運算放大電路，所述溫溼度監測模塊包括溫溼度傳感器和運算放大電路；所述的風速風向監測模塊、拉 力監測模塊、鐵塔傾斜監測模塊、溫溼度監測模塊分別通過所述的風速風向傳感器、拉力傳 感器、傾斜探測器、溫溼度傳感器把現場的風速、風向、緣子和輸電線對鐵塔的拉力、鐵塔傾 斜量、溫溼度連續變化的模擬量，經過所述的各相應運算放大電路後轉換成0-5伏之間的 風速、風向、拉力、傾斜量、溫溼度電信號。 所述覆冰舞動監測裝置還包括視頻傳感器，該視頻傳感器對視頻信號進行採集， 採集到的信號經處理成為實時視頻數據編碼傳輸至所述單片機，經所述通訊接口電路模塊 通過所述無線傳輸模塊傳輸至所述監控中心。所述視頻傳感器為紅外攝像機或雲臺攝像機。所述供電裝置為太陽能電源和蓄電池的組合。所述無線傳輸模塊為基於機會的3G、GSM、GPRS或CDMA協議數據傳輸模塊，該傳輸 模塊包括基站，在無線網絡暫時不可用時將所述基站安置在移動的工程車上，所述覆冰舞 動監測裝置在監測到有網絡可用時，將監測的數據傳輸至所述基站，再由所述基站將數據 通過3G、GSM、GPRS或CDMA無線網絡傳輸至所述監控中心。所述輸電線路在線監測儀還包括塔基盜竊監測及報警裝置，該裝置包括鐵塔預警 探測模塊、震動語音探測模塊，其中，所述鐵塔預警探測模塊包括雙鑑紅外防水探測器和 運算放大電路，所述震動語音探測模塊包括數字震動語音探測器和運算放大電路，所述雙 鑑紅外防水探測器和所述數字震動語音探測器測得的信息分別經所述的各相應運算放大 電路處理成為實時數據編碼傳輸至所述單片機，再經所述通訊接口電路模塊通過所述無線 傳輸模塊傳輸至所屬監控中心。所述採用基於機會的3G、GSM、GPRS或CDMA協議數據傳輸模塊的輸電線路在線監 測儀還包括塔基盜竊監測及報警裝置，該裝置包括鐵塔預警探測模塊、震動語音探測模塊， 其中，所述鐵塔預警探測模塊包括雙鑑紅外防水探測器和運算放大電路，所述震動語音探 測模塊包括數字震動語音探測器和運算放大電路，所述雙鑑紅外防水探測器和所述數字震 動語音探測器測得的信息分別經所述的各相應運算放大電路處理成為實時數據編碼傳輸 至所述單片機，再經所述通訊接口電路模塊通過所述無線傳輸模塊傳輸至所述監控中心。與現有技術相比，本實用新型有益效果如下1、通過使用風速風向傳感器、溫溼度傳感器、拉力傳感器、傾斜探測器和GPS天線 來實現覆冰舞動監測，結構簡單、配置穩定性高，從而增強監測系統運行的可靠性。2、採集監測點實時風速、風向、傾斜量、拉力、溫溼度以及輸電線姿態角度等數據， 採用基於數據挖掘的規則提取和抽象技術，對舞動歷史數據和覆冰歷史數據進行建模，尋 找易覆冰條件和輸電線舞動的規則，經過算法計算出輸電線覆冰發生的概率，從而判斷是 否輸電線路有覆冰及覆冰舞動情況。這種監測模式比較直觀、可靠，增強了覆冰舞動監測的 準確性、可靠性。3、結合使用視頻傳感器(紅外攝像機或雲臺攝像機)來完成視頻的採集，用視頻 圖像識別技術處理視頻傳感器測得的圖片，來進一步判斷監測情況，進一步了增強舞動監 測的準確性。附圖 說明
圖1為輸電線路在線監測儀的結構示意圖；圖2為覆冰舞動監測裝置的原理框架圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖1所示，輸電線路在線監測儀，包括覆冰舞動監測裝置中供電裝置、無線傳輸 模塊和監控中心，所述供電裝置與所述覆冰舞動監測裝置連接並給其供電，所述覆冰舞動 監測裝置採集、處理後的信息經所述無線傳輸模塊傳送到所述監控中心，所述監控中心發 出的指令也經所述無線傳輸模塊傳送到所述覆冰舞動監測裝置，所述覆冰舞動監測裝置如 圖2所示，包括風速風向監測模塊、拉力監測模塊、鐵塔傾斜監測模塊、溫溼度監測模塊、 GPS姿態測量模塊、單片機及外圍線路、通訊接口電路模塊和控制輸出電路模塊，其中，所述 風速風向監測模塊包括風速風向傳感器和運算放大電路，通過風速風向傳感器把現場的風 速風向連續變化的模擬量，經過運算放大電路後，將轉換成0-5伏之間的電信號輸出至單 片機的數模A/D接口進行量化數值處理，將處理過的實時風速風向數據編碼傳輸至所述單 片機；所述拉力監測模塊包括拉力傳感器和運算放大電路，通過拉力傳感器把現場的緣子 和輸電線對鐵塔的拉力連續變化的模擬量，經過運算放大電路後，將轉換成0-5伏之間的 電信號輸出至單片機的數模A/D接口進行量化數值處理，將處理過的實時拉力數據編碼傳 輸至所述單片機；所述鐵塔傾斜監測模塊包括傾斜探測器和運算放大電路，通過傾斜探測 器把現場鐵塔傾斜量連續變化的模擬量，經過運算放大電路後，將轉換成0-5伏之間的電 信號輸出至單片機的數模A/D接口進行量化數值處理，將處理過的實時鐵塔傾斜數據編碼 傳輸至所述單片機；所述溫溼度監測模塊包括溫溼度傳感器和運算放大電路，通過溫溼度 傳感器把現場的溫溼度連續變化的模擬量，經過運算放大電路後，將轉換成0-5伏之間的 電信號輸出至單片機的數模A/D接口進行量化數值處理，將處理過的實時溫溼度數據編碼 傳輸至所述單片機；所述GPS姿態測量模塊包括GPS天線，通過所述的GPS天線將採集的實 時定位信號數據經過算法轉換成鐵塔輸電線姿態角度測量數據，將處理過的實時角度測量 數據編碼傳輸至所述單片機；所述通訊接口電路模塊把現場監測的數據綜合處理後通過無 線傳輸模塊，把數據送到監控中心；所述控制輸出電路模塊可通過無線傳輸模塊與監控中 心進行交互訪問，解析監控中心指令進行設備參數設置等。所述覆冰舞動監測裝置還包括視頻傳感器，該視頻傳感器對視頻信號進行採集， 採集到的信號經處理成為實時視頻數據編碼傳輸至所述單片機，經所述通訊接口電路模塊 通過所述無線傳輸模塊傳輸至所述監控中心。所述視頻傳感器為紅外攝像機或雲臺攝像 機。所述視頻傳感器安置在一個溫箱中，始終監測著輸電線路。所述供電裝置為由太陽能電池板、太陽能電池組、蓄電池組等組成，也可以包括 感應電源。此系統可根據需求選用合適的電源。所述無線傳輸模塊為基於機會的3G、GSM、GPRS或CDMA協議數據傳輸模塊，當3G、 GSM、GPRS或CDMA無線網絡可用時，覆冰舞動監測裝置得到的信息通過3G、GSM、GPRS或 CDMA無線網絡傳輸至監控中心，在中心可以通過電腦及電子地圖實時顯示出來，隨時了解現場的情況。當3G、GSM、GPRS或CDMA無線網絡暫時不可用時，可以將基站安置在移動的工 程車上。覆冰舞動監測裝置在監測到有網絡可用時，可將監測的數據傳輸至該基站，再由該 基站將數據通過3G、GSM、GPRS或CDMA無線網絡傳輸至監控中心。也就是，通過機會的方 式，傳輸無線數據信號。控制中心也可將報警信息利用機會的方式無線分發至輸電線路的 巡視人員。所述輸電線路在線監測儀可以包括塔基盜竊監測及報警裝置，該裝置包括鐵塔預 警探測模塊、震動語音探測模塊，其中，所述鐵塔預警探測模塊包括雙鑑紅外防水探測器和 運算放大電路，所述震動語音探測模塊包括數字震動語音探測器和運算放大電路，所述雙 鑑紅外防水探測器和所述數字震動語音探測器測得的信息分別經所述的各相應運算放大 電路處理成為實時數據編碼傳輸至所述單片機，再經所述通訊接口電路模塊通過所述無線 傳輸模塊傳輸至所屬監控中心。所述雙鑑紅外防水探測器可探測不明物體的侵入，數字震 動語音探測器可測得非正常震動信息。當有不法分子進入塔下，並停留一定時間(此時間 可自定義)，系統便啟動語音報警進行恐嚇；如果不法分子無視語音警告繼續進行破壞，數 字震動語音探測器可測得不法分子拆、鋸塔鋼結構或攀爬鐵塔時對塔體造成的震動等信 息，系統用攝像機自動拍攝現場信息，並及時傳至監控中心，實施盜竊破壞者的一切行為均 可記錄在系統中。同時，視頻傳感器可將監測的圖像經過視頻壓縮處理後，通過無線傳輸模 塊傳輸至監控中心。所述監控中心由中心伺服器、手機、遠程控制計算機、大屏幕及平臺管理軟體組 成。安裝在現場的舞動監測裝置通過無線傳輸模塊傳送至中心伺服器，在裝有平臺管理軟 件的電腦或手機上即可看到現場的視頻圖像、各種環境數據和報警數據等信息。控制中心 管理軟體具有信息的採集、管理、遠程控制和系統維護等功能。軟體根據接收到的風速、風 向、拉力、傾斜度、溫溼度、姿態角度測量和視頻等數據以及對單座鐵塔險情的判斷數據 、防 盜報警信息、攝像監控數據和巡檢信息等不同的信息自動地進行綜合分析判斷單級或幾 級鐵塔傾斜是否會對其他鐵塔造成影響，單級或幾級鐵塔絕緣子脫落是否會對其他鐵塔造 成影響和對視頻資料的處理判斷等等。軟體還需根據不同的信息自動地進行分類分存到 十幾個不同的資料庫表中，以備隨時查詢調用，並立即將報警信息顯示在主界面上，以便值 班員進行相應的處理，以確保高壓線路的安全運行。軟體可以使用集中式存儲或分布式存 儲，以計劃、聯動、手動等多種錄像方式，並對錄像進行檢索和回放。採用上述的輸電線路在線監測儀採集監測點實時風速、風向、傾斜量、拉力、溫溼 度以及輸電線姿態角度等數據，採用基於數據挖掘的規則提取和抽象技術，對舞動歷史數 據和覆冰歷史數據進行建模，經過算法計算出輸電線覆冰發生的概率，尋找易覆冰條件和 輸電線舞動的規則，從而判斷是否輸電線路有覆冰及覆冰舞動情況。這種監測模式比較直 觀、可靠，增強了覆冰舞動監測的準確性、可靠性。在此基礎上，結合使用視頻傳感器(紅外 攝像機或雲臺攝像機)來完成視頻的採集，用視頻圖像識別技術(基於智能的圖像識別處 理，對視頻圖像進行增強、降噪等處理)處理視頻傳感器測得的圖片，來進一步判斷監測情 況，進一步增強覆冰監測的準確性和可靠性。此外，該系統通過使用風速風向傳感器、溫溼 度傳感器、拉力傳感器、傾斜探測器和GPS天線來實現覆冰舞動監測，結構簡單、配置穩定 性高，從而更進一步增強了監測系統運行的可靠性。在上述輸電線路在線監測儀中增加雨量測量傳感器等，通過各對應傳感器監測實時風速、風向、雨量、溫溼度等數據；將這些數據經過基於數據挖掘的規則提取，可以對可能 發生的自然災害(譬如水災)給予預警。可用微型氣象站來實現風速、風向、溫溼度傳感器 的功能。同時， 通過視頻傳感器監測輸電線路周圍的樹木生長情況以及火星等，可以更好地 對可能發生的災害(譬如火災)、樹木阻礙輸電線路給予預警。報警信號可經過無線傳輸模 塊傳輸至監控中心。 通過傾斜探測器可以檢測鐵塔或其它可能傾斜物體的角度變化。如果角度變化超 過預定值，就給予報警，報警信號可經過無線傳輸模塊傳輸至監控中心。
權利要求1.輸電線路在線監測儀，包括覆冰舞動監測裝置、供電裝置、無線傳輸模塊和監控中 心，所述供電裝置與所述覆冰舞動監測裝置連接並給其供電，所述覆冰舞動監測裝置採集、 處理後的信息經所述無線傳輸模塊傳送到所述監控中心，所述監控中心發出的指令也經所 述無線傳輸模塊傳送到所述覆冰舞動監測裝置，其特徵在於所述覆冰舞動監測裝置包括 風速風向監測模塊、拉力監測模塊、鐵塔傾斜監測模塊、溫溼度測量模塊、GPS姿態測量模 塊、單片機及外圍線路、通訊接口電路模塊和控制輸出電路模塊，其中，所述風速風向監測模塊採集處理後的風速風向電信號輸出至所述單片機的數模A/D 接口進行量化數值處理，處理過的實時風速風向數據編碼傳輸至所述單片機；所述拉力監測模塊採集處理後的拉力電信號輸出至所述單片機的數模A/D接口進行 量化數值處理，處理過的實時拉力數據編碼傳輸至所述單片機；所述鐵塔傾斜監測模塊採集處理後的傾斜量電信號輸出至所述單片機的數模A/D接 口進行量化數值處理，處理過的實時傾斜量數據編碼傳輸至所述單片機；所述溫溼度監測模塊採集處理後的溫溼度電信號輸出至所述單片機的數模A/D接口 進行量化數值處理，處理過的實時溫溼度數據編碼傳輸至所述單片機；所述GPS姿態測量模塊包括GPS天線，通過所述GPS天線將採集的實時定位信號數據 經過算法轉換成鐵塔輸電線姿態角度測量數據，處理過的實時角度測量數據編碼傳輸至所 述單片機；所述通訊接口電路模塊將所述單片機傳輸到的數據綜合處理後通過所述無線傳輸模 塊，把數據送到所述監控中心；所述控制輸出電路模塊通過所述無線傳輸模塊與所述監控中心進行交互訪問。
2.按照權利要求1所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於所述風速風向監測模塊 包括風速風向傳感器和運算放大電路，通過所述風速風向傳感器把現場的風速、風向連續 變化的模擬量，經過所述運算放大電路後轉換成0-5伏之間的電信號；所述拉力監測模塊 包括拉力傳感器和運算放大電路，通過所述拉力傳感器把現場的緣子和輸電線對鐵塔的拉 力連續變化的模擬量，經過所述運算放大電路後轉換成0-5伏之間的電信號；所述鐵塔傾 斜監測模塊包括傾斜探測器和運算放大電路，通過所述傾斜探測器把現場的鐵塔傾斜量連 續變化的模擬量，經過所述運算放大電路後轉換成0-5伏之間的電信號；所述溫溼度監測 模塊包括溫溼度傳感器和運算放大電路，通過所述的溫溼度傳感器把現場的溫溼度連續變 化的模擬量，經過運算放大電路後轉換成0-5伏之間的電信號。
3.按照權利要求2所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於所述覆冰舞動監測裝置 還包括視頻傳感器，該視頻傳感器對視頻信號進行採集，採集到的信號經處理成為實時視 頻數據編碼傳輸至所述單片機，經所述通訊接口電路模塊通過所述無線傳輸模塊傳輸至所 述監控中心。
4.按照權利要求3所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於所述視頻傳感器為紅外 攝像機或雲臺攝像機。
5.按照權利要求1、2或3所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於所述供電裝置為 太陽能電源。
6.按照權利要求1、2或3所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於所述無線傳輸模 塊為基於機會的3G、GSM、GPRS或CDMA協議數據傳輸模塊，該傳輸模塊包括基站，在無線網絡暫時不可用時將所述基站安置在移動的工程車上，所述覆冰舞動監測裝置在監測到有網 絡可用時，將監測的數據傳輸至所述基站，再由所述基站將數據通過3G、GSM、GPRS或CDMA 無線網絡傳輸至所述監控中心。
7.按照權利要求1、2或3所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於還包括塔基盜竊 監測及報警裝置，該裝置包括鐵塔預警探測模塊、震動語音探測模塊，其中，所述鐵塔預警 探測模塊包括雙鑑紅外防水探測器和運算放大電路，所述震動語音探測模塊包括數字震動 語音探測器和運算放大電路，所述雙鑑紅外防水探測器和所述數字震動語音探測器測得的 信息分別經所述的各相應運算放大電路處理成為實時數據編碼傳輸至所述單片機，再經所 述通訊接口電路模塊通過所述無線傳輸模塊傳輸至所屬監控中心。
8.按照權利要求6所述的輸電線路在線監測儀，其特徵在於還包括塔基盜竊監測及 報警裝置，該裝置包括鐵塔預警探測模塊、震動語音探測模塊，其中，所述鐵塔預警探測模 塊包括雙鑑紅外防水探測器和運算放大電路，所述震動語音探測模塊包括數字震動語音探 測器和運算放大電路，所述雙鑑紅外防水探測器和所述數字震動語音探測器測得的信息分 別經所述的各相應運算放大電路處理成為實時數據編碼傳輸至所述單片機，再經所述通 訊接口電路模塊通過所述無線傳輸模塊傳輸至所述監控中心。
專利摘要輸電線路在線監測儀包括覆冰舞動監測裝置及其供電裝置、無線傳輸模塊和監控中心；覆冰舞動監測裝置包括風速風向、拉力、溫溼度和鐵塔傾斜監測模塊，GPS姿態測量模塊，單片機及外圍線路，通訊接口和控制輸出電路模塊；各監測模塊採集處理後的風速風向、拉力、溫溼度、傾斜量電信號輸出至單片機數模A/D接口經量化數值處理後形成數據編碼傳輸至單片機，GPS姿態測量模塊採集實時定位信號數據經算法轉換成輸電線姿態角度測量數據也傳至單片機，再經通訊接口電路模塊通過無線傳輸模塊傳輸到監控中心；控制輸出電路模塊通過無線傳輸模塊與監控中心交互。本系統增強了覆冰舞動監測可靠性。其包括視頻傳感器的方案使監測更加可靠。
文檔編號G01D21/02GK201885752SQ20102055158
公開日2011年6月29日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者張春生, 扈慶林, 朱立, 盛運苟 申請人:安徽鴻宇電氣技術有限公司