專利名稱：一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及輸電線路附屬設(shè)備，尤其是涉及一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
我國是世界上輸電線路覆冰最為嚴(yán)重的國家之一。輸電線路的覆冰及其引起的 各類冰害事故，嚴(yán)重危害了我國電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。輸電線路覆冰監(jiān)測的方法主要有以下幾種一是人工監(jiān)測在大雪和凍雨的災(zāi) 害天氣，輸電線路維護(hù)人員到災(zāi)害現(xiàn)場去觀察和實施維護(hù)，維護(hù)人員不知道現(xiàn)場線路的 狀況，一般是已發(fā)生大面積停電事故才去檢修；另外，派人員巡視很耗人力；二是衛(wèi)星 監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星監(jiān)測可以遠(yuǎn)程看到各子站和輸電線路的狀況，維護(hù)人員不用長途跋涉去 現(xiàn)場監(jiān)測，而且不受任何天氣的影響，但是衛(wèi)星監(jiān)測的清晰度不高，不能準(zhǔn)確了解輸電 線路的具體狀況，影響維護(hù)人員判斷；三是GPRS/CDMA在線監(jiān)測系統(tǒng)這種監(jiān)測技術(shù) 是通過利用先進(jìn)的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、低功耗技術(shù)、GPRS/CDMA無線通訊技術(shù)、將輸 電線路現(xiàn)場圖像、溫度、濕度等環(huán)境信息通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，但必 須要有GPRS/CDMA信號才能發(fā)送數(shù)據(jù)，而有些地區(qū)信號不是很好，GPRS/CDMA傳輸 數(shù)據(jù)慢，從而對輸電線路監(jiān)測的響應(yīng)時間很長，監(jiān)測不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種數(shù)據(jù)采集自動化程度和準(zhǔn)確率高、穩(wěn)定性和安 全性能好、運(yùn)行成本低、方便遠(yuǎn)程控制和維護(hù)的輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，特征是包括數(shù)據(jù)采集模塊和覆冰監(jiān)測終端平 臺，其中數(shù)據(jù)采集模塊由導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元、導(dǎo)線溫度 采集單元、氣象參數(shù)采集單元和圖像采集壓縮單元組成，圖像采集壓縮單元又由帶攝像 機(jī)的球機(jī)和JPEG、H.264模塊組成，導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元和 導(dǎo)線溫度采集單元均安裝在桿塔的空中線路上，氣象參數(shù)采集單元的信號端通過串口與 桿塔上的主控制器的信號端相連，球機(jī)上的攝像機(jī)通過電纜接JPEG、H.264模塊的信號 輸入端，JPEG、H.264模塊的信號壓縮端通過串口與主控制器的信號端相連，球機(jī)的旋 轉(zhuǎn)控制端與主控制器的球機(jī)控制端相連；覆冰監(jiān)測終端平臺包括主控制器、無線通訊傳 輸模塊和電源管理模塊，無線通訊傳輸模塊由RF(射頻)通訊模塊和GPRS/CDMA通訊 模塊組成，電源管理模塊由太陽能板、蓄電池充電管理電路和蓄電池組成，RF通訊模塊 的通訊端和GPRS/CDMA通訊模塊的通訊端均分別與主控制器的通訊端相連，太陽能板 的電源輸出端與蓄電池充電管理電路的輸入端相連，蓄電池充電管理電路的輸出端接蓄 電池的正負(fù)極，蓄電池的正負(fù)極接主控制器的電源端。導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元和地線傾角參數(shù)采集單元將采集到的導(dǎo)/地線傾角電信號、導(dǎo)線溫度采集單元將采集到的導(dǎo)線溫度電信號通過自身攜帶的射頻信號無線發(fā)射電 路無線發(fā)送至地面上的覆冰監(jiān)測終端平臺中的RF通訊模塊，RF通訊模塊將接收到的電 信號傳輸至主控制器，氣象參數(shù)采集單元將采集到的氣象參數(shù)電信號通過電纜傳輸至主 控制器，球機(jī)在主控制器的控制下可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，球機(jī)上的攝像機(jī)將拍攝到的圖 像畫面電信號經(jīng)JPEG、H.264模塊壓縮后通過電纜傳輸至主控制器，經(jīng)過主控制器處理 后的各種數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA通訊模塊發(fā)送至主站服務(wù)器。本實用新型還包括功能擴(kuò)充接口，功能擴(kuò)充接口的數(shù)據(jù)端與主控制器的擴(kuò)充端 可連。所述蓄電池為高性能的鋰電池或鉛酸電池。本實用新型對覆冰在線監(jiān)測的過程如下本實用新型與現(xiàn)有的輸電線路在線 監(jiān)測的裝置不同，它是通過數(shù)據(jù)采集模塊采集導(dǎo)線覆冰后的重量變化、導(dǎo)/地線軸向及 徑向偏移與垂線夾角、水平張力和垂直拉力、環(huán)境溫度、濕度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣 壓及現(xiàn)場圖像、視頻等信息，采集的信息通過GPRS/CDMA傳輸，或者通過光纖通道 傳輸，在主控制器上的監(jiān)控數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)平臺中可以看到實時數(shù)據(jù)、實時照片和視 頻，反過來又可以控制數(shù)據(jù)采集模塊和球機(jī)，實時控制、遙控攝像機(jī)和控制拍照，遙控 球機(jī)的操作。數(shù)據(jù)采集模塊中的導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元、導(dǎo)線溫度 采集單元、氣象參數(shù)采集單元和圖像采集壓縮單元通過無線和有線的方式接入到覆冰監(jiān) 測終端平臺中，相互比較獨(dú)立，相互之間不會相互干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖像采 集壓縮單元和氣象參數(shù)采集單元通過串口分別與覆冰監(jiān)測終端平臺進(jìn)行通訊，它們的電 源均由覆冰監(jiān)測終端平臺統(tǒng)一進(jìn)行供電，覆冰監(jiān)測終端平臺可以根據(jù)內(nèi)部的程序配置開 啟或者關(guān)閉接入的單元模塊。導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元和導(dǎo)線溫 度采集單元通過RF短距離通信方式接入到覆冰監(jiān)測終端平臺，同時覆冰監(jiān)測終端平臺 還預(yù)留了很多功能擴(kuò)充接口，加強(qiáng)了后期的功能擴(kuò)展性。本實用新型在傳輸通道上采用 GPRS/CDMA傳輸和光纖通道傳輸，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。本實用新型還可以通過軟件平臺遠(yuǎn)程控制球機(jī)電源的開啟和關(guān)閉，遙控球機(jī)實 時拍照，也可實時視頻監(jiān)控現(xiàn)場。還可對輸電線路的覆冰狀況預(yù)警預(yù)測，在遇到覆冰、 大雪等災(zāi)害天氣時，提前采取防御措施。因此，本實用新型具有數(shù)據(jù)采集自動化程度和 準(zhǔn)確率高、穩(wěn)定性和安全性能好、運(yùn)行成本低、方便遠(yuǎn)程控制和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例并對照附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，特征是包括數(shù)據(jù)采集模塊和覆冰監(jiān)測終端平 臺，其中數(shù)據(jù)采集模塊由導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元、導(dǎo)線溫度 采集單元、氣象參數(shù)采集單元和圖像采集壓縮單元組成，圖像采集壓縮單元又由帶攝像 機(jī)的球機(jī)和JPEG、H.264模塊組成，導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元和 導(dǎo)線溫度采集單元均安裝在桿塔的空中線路上，氣象參數(shù)采集單元的信號端通過串口與 桿塔上的主控制器的信號端相連，球機(jī)上的攝像機(jī)通過電纜接JPEG、H.264模塊的信
4號輸入端，JPEG、H.264模塊的信號壓縮端通過串口與主控制器的信號端相連，球機(jī)的 旋轉(zhuǎn)控制端通過RS485總線與主控制器的球機(jī)控制端相連；覆冰監(jiān)測終端平臺包括主控 制器、無線通訊傳輸模塊和電源管理模塊，無線通訊傳輸模塊由RF (射頻)通訊模塊和 GPRS/CDMA通訊模塊組成，電源管理模塊由太陽能板、蓄電池充電管理電路和蓄電池 組成，RF通訊模塊的通訊端和GPRS/CDMA通訊模塊的通訊端均分別與主控制器的通訊 端相連，太陽能板的電源輸出端與蓄電池充電管理電路的輸入端相連，蓄電池充電管理 電路的輸出端接蓄電池的正負(fù)極，蓄電池的正負(fù)極接主控制器的電源端。導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元和地線傾角參數(shù)采集單元將采集到的導(dǎo)/地線傾角電信 號、導(dǎo)線溫度采集單元將采集到的導(dǎo)線溫度電信號通過自身攜帶的射頻信號無線發(fā)射電 路無線發(fā)送至地面上的覆冰監(jiān)測終端平臺中的RF通訊模塊，RF通訊模塊將接收到的電 信號傳輸至主控制器，氣象參數(shù)采集單元將采集到的氣象參數(shù)電信號通過電纜傳輸至主 控制器，球機(jī)在主控制器的控制下可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，球機(jī)上的攝像機(jī)將拍攝到的圖 像畫面電信號經(jīng)JPEG、H.264模塊壓縮后通過電纜傳輸至主控制器，經(jīng)過主控制器處理 后的各種數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA通訊模塊發(fā)送至主站服務(wù)器。本實用新型還包括功能擴(kuò)充接口，功能擴(kuò)充接口的數(shù)據(jù)端與主控制器的擴(kuò)充端 可連。所述蓄電池為高性能的鋰電池或鉛酸電池。各個單元和模塊的功能如下1電源管理模塊當(dāng)有太陽光時，太陽能板將光能轉(zhuǎn)換成電能送給蓄電池充電 管理電路，蓄電池充電管理電路進(jìn)行整流、濾波，得到穩(wěn)定的直流電壓，為蓄電池充 電，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，再由蓄電池為主控制器供電，保證主控制器工作；當(dāng)沒有太 陽光時，主控制器由蓄電池單獨(dú)供電，當(dāng)蓄電池電壓過低時，蓄電池充電管理電路切斷 后續(xù)的供電，防止蓄電池過放電；當(dāng)蓄電池充滿電后，蓄電池充電管理電路控制太陽 能板關(guān)閉充電，防止蓄電池的過充，通過該優(yōu)化的充電管理模式可提高蓄電池的使用壽 命。2、主控制器主控制器主要完成數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)讀取，完成相關(guān)計算和存 儲數(shù)據(jù)，完成主站服務(wù)器控制指令的解析處理，完成無線通訊傳輸模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送接收 工作。主控制器的單片機(jī)，內(nèi)部帶看門狗，可以防止程序的死機(jī)。3、無線通訊傳輸模塊GPRS/CDMA通訊模塊主要是建立主控制器和主站之 間的通訊，將主控制器處理后的相關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)送到主站服務(wù)器，也可通過彩信發(fā)往相 關(guān)管理人員的手機(jī)上。它支持TCP/UDP傳輸，可以直接通過光纖口傳輸，主要用于數(shù) 據(jù)量大的流媒體視頻傳輸和無GPRS/CDMA信號地區(qū)。RF通訊模塊主要建立主控制器 和導(dǎo)線上的導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元、導(dǎo)線溫度采集單元之間的 通訊，由于導(dǎo)線處在高電位，桿塔處于低電位，采用RF無線技術(shù)避免了絕緣的考慮。4、圖像采集壓縮單元主要功能是高速球機(jī)上的攝像機(jī)把圖像信號通過CCD 圖像傳感器和DSP處理轉(zhuǎn)變?yōu)镻AL模擬信號，通過同軸電纜傳輸?shù)絁PEG、H.264模塊內(nèi) 部的壓縮模塊，壓縮模塊對PAL信號進(jìn)行采集壓縮，形成.H264格式的視頻流或者JPEG 的靜態(tài)單幀圖片，球機(jī)的旋轉(zhuǎn)和光學(xué)鏡頭的變焦通過主控制器和球機(jī)之間的RS485總線 進(jìn)行通訊控制。球機(jī)上的電源開啟關(guān)閉以及紅外燈的開啟關(guān)閉均由主控制器的內(nèi)部電源管理模塊輸出控制。5、導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元和地線傾角參數(shù)采集單元傾角參數(shù)采集單元主要 是采集導(dǎo)/地線軸向及徑向偏移與水平的夾角。導(dǎo)線上的導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元采用線 路耦合和內(nèi)部的備用蓄電池雙重供電，地線上的地線傾角參數(shù)采集單元采用高性能鋰電 池。導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元和地線傾角參數(shù)采集單元采集到的傾斜角數(shù)據(jù)通過RF通訊模 塊發(fā)送給主控制器，主控制器通過GPRS/CDMA通訊模塊發(fā)送到主站服務(wù)器，主站服務(wù) 器上的分析軟件通過原始數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，得出導(dǎo)/地線軸向及徑向偏移與垂線夾角，以 及水平張力和垂直拉力。導(dǎo)線傾角傳感器和地線傾角傳感器采用VTI Technologies公司的 靜態(tài)加速度傳感器SCA100T-D01。6、導(dǎo)線溫度采集單元導(dǎo)線溫度采集單元主要采集導(dǎo)線上的溫度。導(dǎo)線溫度用 于覆冰計算的同時，也可以用于融冰時的輔助監(jiān)測，同樣也可用于高溫天氣下的動態(tài)增 容。導(dǎo)線溫度采集單元的供電采用線路耦合和內(nèi)部的備用蓄電池雙重供電。導(dǎo)線溫度采 集單元采集到的溫度數(shù)據(jù)通過RF通訊模塊發(fā)送給主控制器。7、氣象參數(shù)采集單元?dú)庀髤?shù)的傳感器安裝在桿塔上，氣象參數(shù)采集模塊采 集環(huán)境溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、大氣壓等數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)格式，通過串口 傳輸給主控制器進(jìn)行處理。氣象參數(shù)采集單元采用進(jìn)口品牌DAVIS小型氣象站，該氣象 站集成度高，各氣象監(jiān)測傳感器統(tǒng)一于同一平臺，有一體化優(yōu)勢，方便安裝。主站的監(jiān)控中心軟件平臺通過讀取可以讀取數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，可以向數(shù)據(jù)采集 模塊發(fā)送命令，控制數(shù)據(jù)采集模塊的運(yùn)行，也可實時監(jiān)控導(dǎo)線重量變化、環(huán)境溫度、濕 度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓及現(xiàn)場圖像、視頻等信息。
權(quán)利要求1.一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集模塊和覆冰監(jiān)測終 端平臺，其中數(shù)據(jù)采集模塊由導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單元、導(dǎo)線 溫度采集單元、氣象參數(shù)采集單元和圖像采集壓縮單元組成，圖像采集壓縮單元又由帶 攝像機(jī)的球機(jī)和JPEG、H.264模塊組成，導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元、地線傾角參數(shù)采集單 元和導(dǎo)線溫度采集單元均安裝在桿塔的空中線路上，氣象參數(shù)采集單元的信號端通過串 口與桿塔上的主控制器的信號端相連，球機(jī)上的攝像機(jī)通過電纜接JPEG、H.264模塊的 信號輸入端，JPEG、H.264模塊的信號壓縮端通過串口與主控制器的信號端相連，球機(jī) 的旋轉(zhuǎn)控制端通過RS485總線與主控制器的球機(jī)控制端相連；覆冰監(jiān)測終端平臺包括主 控制器、無線通訊傳輸模塊和電源管理模塊，無線通訊傳輸模塊由RF通訊模塊和GPRS/ CDMA通訊模塊組成，電源管理模塊由太陽能板、蓄電池充電管理電路和蓄電池組成， RF通訊模塊的通訊端和GPRS/CDMA通訊模塊的通訊端均分別與主控制器的通訊端相 連，太陽能板的電源輸出端與蓄電池充電管理電路的輸入端相連，蓄電池充電管理電路 的輸出端接蓄電池的正負(fù)極，蓄電池的正負(fù)極接主控制器的電源端；導(dǎo)線傾角參數(shù)采集單元和地線傾角參數(shù)采集單元將采集到的導(dǎo)/地線傾角電信號、 導(dǎo)線溫度采集單元將采集到的導(dǎo)線溫度電信號通過自身攜帶的射頻信號無線發(fā)射電路無 線發(fā)送至地面上的覆冰監(jiān)測終端平臺中的RF通訊模塊，RF通訊模塊將接收到的電信號 傳輸至主控制器，氣象參數(shù)采集單元將采集到的氣象參數(shù)電信號通過電纜傳輸至主控制 器，球機(jī)在主控制器的控制下可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，球機(jī)上的攝像機(jī)將拍攝到的圖像畫 面電信號經(jīng)JPEG、H.264模塊壓縮后通過電纜傳輸至主控制器，經(jīng)過主控制器處理后的 各種數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA通訊模塊發(fā)送至主站服務(wù)器。
2.如權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，其特征在于還包括功能擴(kuò)充接 口，功能擴(kuò)充接口的數(shù)據(jù)端與主控制器的擴(kuò)充端可連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，其特征在于所述蓄電池為 高性能的鋰電池或鉛酸電池。
專利摘要本實用新型公開了一種輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置，特征是包括數(shù)據(jù)采集模塊和覆冰監(jiān)測終端平臺，數(shù)據(jù)采集模塊由導(dǎo)/地線傾角參數(shù)、導(dǎo)線溫度、氣象參數(shù)和圖像采集壓縮等單元組成，覆冰監(jiān)測終端平臺包括主控制器、無線通訊傳輸模塊和電源管理模塊。數(shù)據(jù)采集模塊采集導(dǎo)線覆冰后的重量變化、導(dǎo)/地線軸向及徑向偏移與垂線夾角、水平張力和垂直拉力、溫度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向及現(xiàn)場圖像、視頻等信息。本實用新型還可以通過軟件平臺遠(yuǎn)程控制球機(jī)電源的開啟和關(guān)閉，遙控球機(jī)實時拍照，也可實時視頻監(jiān)控現(xiàn)場。還可對輸電線路的覆冰狀況預(yù)警預(yù)測。本實用新型具有數(shù)據(jù)采集自動化程度和準(zhǔn)確率高、穩(wěn)定性和安全性能好、運(yùn)行成本低、方便遠(yuǎn)程控制和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01L5/04GK201803742SQ20102026135
公開日2011年4月20日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者萬剛勇, 付萍萍, 劉顯明, 周淑芳, 朱正剛, 梁文, 馬勇 申請人:江西省電力公司信息通信中心