基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，涉及輸電線路振動傾斜監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]針對輸電線路塔線振動傾斜問題，目前電網(wǎng)公司也有一些方法。具體方法如下:
[0003]1)、地面目測法:采用人工沿線逐塔巡視的作業(yè)方式，用肉眼或望遠(yuǎn)鏡對所轄設(shè)備及周邊環(huán)境進(jìn)行觀測。由于輸電線路分布點(diǎn)多面廣、地理?xiàng)l件復(fù)雜，巡線工人需要翻山越嶺、涉水過河、徒步或驅(qū)車巡檢。這種方法勞動強(qiáng)度大，工作效率和探測精度低，可靠性差。檢查的時候除非是塔線出現(xiàn)明顯的傾斜才可以被發(fā)現(xiàn)。
[0004]2)、直升機(jī)巡線:采用直升飛機(jī)沿輸電線路飛行，工作人員用肉眼或機(jī)載攝像設(shè)備觀測和記錄沿線異常點(diǎn)的情況。這種方法盡管距離接近，提高了探測效率和精度，但是一方面電力線從觀察者或攝錄設(shè)備的視野中快速通過，不易發(fā)現(xiàn)異常，增加了技術(shù)難度；另一方面運(yùn)行費(fèi)用較高。而且直升機(jī)無法發(fā)現(xiàn)塔線振動情況。
[0005]3)、移動機(jī)器人巡線:移動機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為架空電力線路巡檢提供了新的巡檢平臺。巡線機(jī)器人能夠在線工作，以一定的速度沿導(dǎo)線或地線運(yùn)動，并能跨越防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、桿塔等障礙物，利用攜帶的傳感器對桿塔、導(dǎo)線線路通道等進(jìn)行檢測，記錄設(shè)備缺陷情況，可以有效代替人工沿電力線路的巡檢工作，同時可以進(jìn)一步提高工作效率和巡檢精度。但是，移動機(jī)器人巡檢對地面要求非常高，而且還受陰雨天氣影響，不能對突然狀況進(jìn)行很迅速準(zhǔn)確的回應(yīng)。最主要的是機(jī)器人巡視需要人為設(shè)定檢測時間，不能隨時隨刻進(jìn)行檢測。
[0006]以上方法雖然在一定程度上能夠發(fā)現(xiàn)輸電線路的運(yùn)行狀況，但是這種檢測方法不能有效對輸電線路塔線進(jìn)行有效預(yù)警。因?yàn)闂U塔傾斜不是一蹴而就的過程，是需要時刻觀察檢測的，一旦塔線傾倒，對電網(wǎng)的損失是相當(dāng)大的。而且隨著國家智能電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃及實(shí)施，在線監(jiān)測技術(shù)作為智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目，也在朝著智能化的方向發(fā)展。基于這一思想和實(shí)際情況，依據(jù)振動產(chǎn)生原因以及自然環(huán)境對輸電線路塔線的影響，提出一種具有智能化的振動在線檢測裝置，以確保輸電線路塔線保持安全運(yùn)行顯得非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述問題，本實(shí)用新型提供一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，旨在利用加速度傳感器和傾斜傳感器對輸電線路塔線進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心的微處理器模塊判斷當(dāng)前線路的振動傾斜情況。通過對振動信號以及傾斜信號的分析處理得出塔線受到外部機(jī)械作用力的信號特征，從而有效實(shí)現(xiàn)塔線在受到外力破壞時的報警，并且聯(lián)動啟動攝像頭，對桿塔現(xiàn)場進(jìn)行拍照，并將視頻圖像通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給微處理器模塊，微處理器模塊經(jīng)過分析之后就會通過手機(jī)短信發(fā)送并通知工作人員對輸電線路塔線進(jìn)行保護(hù)。
[0008]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0009]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，包括
[0010]安裝在桿塔上的太陽能供電模塊；
[0011]安裝在桿塔上的桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊，
[0012]安裝在桿塔上的GSM通信模塊，
[0013]安裝在塔線上的上的攝像頭，其特征在于，
[0014]所述桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊通過無線ZigBee連接微處理器模塊；
[0015]所述GSM通信模塊連接微處理器模塊；
[0016]所述攝像頭連接微處理器模塊；
[0017]所述微處理器模塊連接語音提示模塊。
[0018]所述微處理器模塊、桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊均連接直流穩(wěn)壓電源豐旲塊。
[0019]所述桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊通過儀表放大器MAX4196連接微處理器模塊。
[0020]所述桿塔振動檢測模塊包括多個MMA7361型加速度傳感器，多個MMA7361型加速度傳感器連接微處理器模塊。
[0021 ] 所述桿塔傾斜檢測模塊包括一個BWH520型傾斜傳感器，傾斜傳感器連接微處理器模塊。
[0022]所述語音提示模塊包括WT588D型語音芯片，所述WT588D型語音芯片連接微處理器模塊，所述WT588D型語音芯片連接存儲器、喇叭P6。
[0023]所述GSM通信模塊為TC53i模塊，所述TC53i模塊通過RS-485總線與微處理器模塊連接。
[0024]所述微處理器模塊連接串口通信模塊，所述串口通信模塊包括MAXM芯片。
[0025]所述攝像頭通過繼電器驅(qū)動器ULN2803、繼電器連接微處理器模塊。
[0026]所述微處理器模塊包括芯片CC2530，芯片CC2530連接LED指示燈。
[0027]本實(shí)用新型一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，通過振動傳感器和傾斜傳感器對塔線進(jìn)行自動檢測，并且通過攝像頭對突發(fā)情況進(jìn)行抓拍，實(shí)現(xiàn)對輸電線路塔線的保護(hù)。
[0028]本實(shí)用新型一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，通過振動傳感器以及傾斜傳感器自動監(jiān)測輸電線路桿塔運(yùn)行狀況，一旦遇到桿塔振動或者傾斜狀況，可以通過系統(tǒng)微處理器發(fā)出控制命令，并且通過系統(tǒng)紅外攝像頭對此事故進(jìn)行閃光拍照，并且將現(xiàn)場情況通過聲音報警器報警，并以短信形式發(fā)送給系統(tǒng)中心，實(shí)現(xiàn)對輸電線路塔線全方位保護(hù)。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型裝置的模塊連接框圖；
[0030]圖2為本實(shí)用新型裝置的主控制電路圖；
[0031]圖3為本實(shí)用新型裝置的加速度傳感器電路圖；
[0032]圖4為本實(shí)用新型裝置的傾斜傳感器檢測電路圖；
[0033]圖5為本實(shí)用新型裝置的語音提示模塊電路圖；
[0034]圖6為本實(shí)用新型裝置的GSM通信模塊的接口電路；
[0035]圖7為本實(shí)用新型裝置的直流穩(wěn)壓電源模塊電路原理圖；
[0036]圖8為本實(shí)用新型裝置的串口通信模塊電路圖；
[0037]圖9為本實(shí)用新型裝置的攝像頭開關(guān)電路原理圖；
[0038]圖10為本實(shí)用新型裝置的傳感器信號放大電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，包括
[0040]安裝在桿塔上的太陽能供電模塊；
[0041]安裝在桿塔上的桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊，
[0042]安裝在桿塔上的GSM通信模塊，
[0043]安裝在塔線上的上的攝像頭，其特征在于，
[0044]所述桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊通過無線ZigBee連接微處理器模塊；
[0045]所述GSM通信模塊連接微處理器模塊；
[0046]所述攝像頭連接微處理器模塊；
[0047]所述微處理器模塊連接語音提示模塊。
[0048]所述微處理器模塊、桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊均連接直流穩(wěn)壓電源豐旲塊。
[0049]所述桿塔振動檢測模塊、桿塔傾斜檢測模塊通過儀表放大器MAX4196連接微處理器模塊。
[0050]所述桿塔振動檢測模塊包括多個MMA7361型加速度傳感器，多個MMA7361型加速度傳感器連接微處理器模塊。
[0051 ] 所述桿塔傾斜檢測模塊包括一個BWH520型傾斜傳感器，傾斜傳感器連接微處理器模塊。
[0052]所述語音提示模塊包括WT588D型語音芯片。
[0053]本實(shí)用新型一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合輸電線路桿塔異常預(yù)警裝置，采用太陽能供電模塊集中供電，太陽能供電模塊包括太陽能蓄電池，太陽能蓄電池集中供電部分安裝在桿塔上。有嵌入式系統(tǒng)作為監(jiān)控終端的主節(jié)點(diǎn)，各個檢測子系統(tǒng)作為從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)通過RS-485總線獲取振動和傾角信號采集，同時通過RS-485總線發(fā)送攝像機(jī)云臺的控制指令，并且將檢測結(jié)果和視頻數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心主站，通過短程無線通訊ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)與獨(dú)立無源無線檢測子系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
[0054]本實(shí)用新型裝置，桿塔上監(jiān)測終端采用4個加速度傳感器和I個傾角傳感器檢測塔線系統(tǒng)數(shù)據(jù)，結(jié)合多傳感器數(shù)據(jù)融合，得到桿塔由于機(jī)械外力破壞、桿塔基礎(chǔ)劣化引起的異常載荷預(yù)警判據(jù)。本實(shí)用新型所采用的加速度傳感器型號為MMA7361，該加速度傳感器是一種超低功耗、小型電容式的微機(jī)械加速度傳感器。它可為多功能應(yīng)用提供靈活的可選量程，功耗低，開機(jī)響應(yīng)時間短，噪音低、靈敏度高，頻率及解析度高，提供精確的墜落、傾斜、移動、放置、震動和搖擺感應(yīng)靈敏度不同應(yīng)用的建議重力加速度級別。它的主要作用是在輸電線路塔線發(fā)生振動時，檢測振動的加速度。當(dāng)檢測振動的加速度達(dá)到系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的閾值時，就會將信號通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心判斷并發(fā)出控制命令，從而采取一定的補(bǔ)救措施。傾斜傳感器的型號為BWH520，這是一款高精度電壓輸出的雙軸傾角傳感器，最高精度可達(dá)到0.005°。內(nèi)部采用高分辨率差分?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器，通過自動補(bǔ)償方法，減小了環(huán)境變化引起的誤差。內(nèi)置微型固體擺錘，通過測量靜態(tài)重力場變化，轉(zhuǎn)換成傾角變化，變化通過電壓方式輸出。本產(chǎn)品采用非接觸式測量原理，能實(shí)時輸出當(dāng)前的姿態(tài)傾角，使用簡單，高精度，體積小，抗外界電磁干擾能力強(qiáng)，承受沖擊震動能力強(qiáng)。
[0055]本實(shí)用新型裝置中的GSM通信模塊安裝在桿塔上，并且與微處理器模塊連接，能夠與遠(yuǎn)程系統(tǒng)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。GSM通信模塊通過RS-485總線與微處理器模塊連接，用于和外部系統(tǒng)通訊，向外部系統(tǒng)發(fā)出各種報警信息。采用無線通信方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)測終端與遠(yuǎn)程系統(tǒng)中心的數(shù)據(jù)通信。
[0056]本實(shí)用新型裝置中使用的攝像頭為SAT系列，該紅外攝像頭采用多晶硅材料制備的單片機(jī)電阻型微測輻射熱計(jì)技術(shù)，具有76800個探測器單元同時測量全畫面中76800個像素點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并把振動、傾斜圖像轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)視