具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，所述杆塔监测装置包括：数据采集单元，设于高压输电杆塔上、高压输电杆塔的基座上或高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集高压输电杆塔的环境数据，并传送至终端控制单元；终端控制单元，连接至所述数据采集单元，用于对来自所述数据采集单元的环境数据进行处理，并传送至终端通信单元；终端通信单元，连接至所述终端控制单元，用于在所述终端控制单元的控制下，将来自所述终端控制单元的环境数据发送至数据中心服务器，以对采集的环境数据进行处理、分析及存储。该装置可以对高压输电杆塔所处自然环境的变化情况进行监测。
【专利说明】具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电线路监测【技术领域】，特别涉及一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置。
【背景技术】
[0002]随着智能电网及超高压输电网建设力度不断加大，各类高压输电线路不断增加，高压输电线路杆塔的数量也随之不断增加。对于安装在滑坡上的高压输电线路杆塔，其塔基容易受到自然环境变化或地质灾害的影响，发生滑坡现象，从而严重危及杆塔及高压输电的安全。
[0003]在现有技术中，对高压输电线路杆塔安全性的监控大多侧重于防止一些人为的破坏和影响，如各类杆塔防盗报警系统，而没有杆塔所处自然环境对杆塔安全的影响的监测
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【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，该装置不仅可以对高压输电杆塔所处自然环境进行监测，而且节能环保，可长时间可靠工作。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，所述杆塔监测装置包括:
太阳能发电系统，包括太阳能电池板，设于高压输电杆塔上，用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池中存储；控制器，连接至所述太阳能电池板和蓄电池，用于控制太阳能发电系统工作；蓄电池，用于存储太阳电池板转换的电能，并为杆塔监测装置供电；
数据采集单元，设于高压输电杆塔上、高压输电杆塔的基座上或高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集高压输电杆塔的环境数据，并传送至终端控制单元；
终端控制单元，连接至所述数据采集单元，用于对来自所述数据采集单元的环境数据进行处理，并传送至终端通信单元；
终端通信单元，连接至所述终端控制单元，用于在所述终端控制单元的控制下，将来自所述终端控制单元的环境数据发送至数据中心服务器，以对采集的环境数据进行处理、分析及存储。
[0006]进一步的，所述数据采集单元包括:至少一个图像采集装置，设于所述高压输电杆塔上，用于采集所述高压输电杆塔周围的图像数据，并将所述图像数据传送至所述终端控制单兀。
[0007]进一步的，所述数据采集单元包括:至少一个倾斜度传感器，设于所述高压输电杆塔的基座上，用于采集所述基座的倾斜度数据，并将所述倾斜度数据传送至所述终端控制单元；
进一步的，所述数据采集单元包括:至少一个地下水位传感器，设于所述高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集所述基座下的地下水位数据，并将所述地下水位数据传送至所述终端控制单元。
[0008]进一步的，所述杆塔监测装置还包括:计时器，连接至所述数据采集单元和所述终端控制单元，用于计算距离所述杆塔监测装置启动或所述数据采集单元上一次进行数据采集的间隔时间，在所述间隔时间不小于预设的时间阈值时，向所述终端控制单元发送采集信号；以及所述终端控制单元在接收到来自所述计时器的采集信号后，控制所述数据采集单元进行所述环境数据的采集。
[0009]进一步的，所述终端通信单元包括:LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。
[0010]本发明的有益效果是提供了一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，该装置通过由图像采集装置、倾斜度传感器、地下水位传感器等组成的数据采集装置采集高压输电杆塔的环境数据，以上传至数据中心服务器进行相关处理，从而实现了对高压输电杆塔所处自然环境，特别是滑坡的变化情况的有效监测，便于针对杆塔所处环境进行安全性防护和管理，具有很强的实用性。此外，该杆塔监测装置通过太阳能供电，节能环保，可在不更换电池的前提下长时间稳定、可靠工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明实施例的装置结构示意图。
[0012]图2是本发明实施例中数据采集单元的安装状态示意图。
[0013]图3是本发明实施例中多个杆塔监测装置与数据中心服务器连接的连接状态示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0015]图1是本发明实施例的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置结构示意图。
[0016]如图1所示，本发明具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置100，包括:
太阳能发电系统110，包括太阳能电池板1101，设于高压输电杆塔上，用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池1103中存储；控制器1102，连接至太阳能电池板1101和蓄电池1103，用于控制太阳能发电系统工作；蓄电池1103，用于存储太阳电池板1101转换的电能，并为杆塔监测装置100供电；
数据采集单元102，设于高压输电杆塔上、高压输电杆塔的基座上或高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集高压输电杆塔的环境数据，并传送至终端控制单元104 ；
终端控制单元104，连接至数据采集单元102，用于对来自数据采集单元102的环境数据进行处理，并传送至终端通信单元106 ；
终端通信单元106，连接至终端控制单元104，用于在终端控制单元104的控制下，将来自终端控制单元104的环境数据发送至数据中心服务器，以对采集的环境数据进行处理、分析及存储。
[0017]在该技术方案中，对于被安装在滑坡上的高压输电杆塔，相比于安装在较平坦的地区，更易于受到自然环境的影响，如滑坡的质地、地下水位的高低、周边地势、树木等各种自然因素都可能使杆塔的状态发生变化，进而影响到高压输电的进程。而通过对自然环境的监测，可以随时了解到杆塔的工作环境和状态，并根据采集到的数据进行安全性评估，t匕如针对上述技术方案中的变化量所处的变化范围，可以针对不同的范围预设一些警示级另IJ，当变化量过大时，可能是遭遇到自然环境的较大变化，可能对杆塔的工作状态造成较大影响，从而向用户输出高警示级别的判断结果，便于用户进行现场勘查和修护。
[0018]在本实施例中，数据采集单元102具体包括:
至少一个图像采集装置1020，设于高压输电杆塔上，用于采集高压输电杆塔周围的图像数据，并将图像数据传送至终端控制单元104 ；
至少一个倾斜度传感器1022，设于高压输电杆塔的基座上，用于采集基座的倾斜度数据，并将倾斜度数据传送至终端控制单元104 ；
至少一个地下水位传感器1024，设于高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集基座下的地下水位数据，并将地下水位数据传送至终端控制单元104。
[0019]其中，图像采集装置1020可以采用高分辨率、高像素的摄像头，使得拍摄到的画面更清晰，还可以通过提升摄像头的精度，确保其实现水平、垂直方向上各个角度上的旋转以及旋转过程中的拍照或摄像。倾斜度传感器1022被安装在杆塔的基座上，可以采用多个倾斜度传感器同时安装在基座上，以保证更高的判断准确率，如采用4个倾斜度传感器分别安装在基座的4个角上，从而若滑坡发生泥土或岩石滑落、移动等造成杆塔的倾斜时，可以及时发现。地下水位传感器1024被安装在基座下的地下，监测杆塔下方的地下水位，而水位的高低对于滑坡的地质、倾斜度、是否可能发生地质灾害等具有重要的参考价值。当然，这里显然并不只上述几种数据采集单元，应该理解为，凡是可以用于杆塔周边的自然环境数据采集的装置或传感器，均应认为在此处的保护范围之内。
[0020]在本实施例中，杆塔监测装置100还包括:计时器108，连接至数据采集单元102和终端控制单元104，用于计算距离杆塔监测装置100启动或数据采集单元102上一次进行数据采集的间隔时间，在间隔时间不小于预设的时间阈值时，向终端控制单元104发送采集信号；以及终端控制单元104在接收到来自计时器108的采集信号后，控制数据采集单元102进行环境数据的采集。计时器108位于终端控制单元104中或终端控制单元104的外部。其中，由于地质变化往往并不是一瞬间发生，而是经过长时间累积导致，不间断的数据采集只会带来资源的浪费，因而可以通过计时器，对杆塔周边的环境信息进行定时采集，合理利用资源的同时，确保采集到的数据的准确性。
[0021]在本实施例中，数据中心服务器202包括:
服务器通信单元204，用于接收来自杆塔监测装置100的环境数据，并传送至数据处理装置206 ；
数据处理装置206，连接至服务器通信单元204，用于对来自服务器通信单元204的环境数据进行处理；具体的，数据处理装置206包括:
比较单元2060，连接至服务器通信单元204，用于将每次从服务器通信单元204获取的环境数据与存储单元2062中的历史数据进行比较，计算出环境数据相较于历史数据的变化量；存储单元2062，连接至比较单元2060，用于存储历史数据，以及在比较单元2060计算出变化量之后，将环境数据作为历史数据进行存储；判断单元2064，连接至比较单元2060，用于判断每次得到的变化量是否超出预设的变化范围；生成单元2066，连接至判断单元2064，根据判断单元2064的判断结果生成安全性评估结果；输出单元2068，连接至生成单元2066，用于将安全性评估结果输出给用户；其中，通过针对采集到的数据进行的安全性评估分析，可以生成安全性评估结果并向用户展示，这里的评估结果可能是针对不同预设变化量范围的安全性阈值，也可以是针对这些阈值进一步生成的更为直观的结果，如存在10个安全性阈值，而针对I至5级为安全，6至8级为危险，9至10级为极危险，在用户认为需要进行相应维护时，进行现场勘探或维护等；以及报警器2069，连接至判断单元2064和输出单元2068，若判断单元2064判断环境数据的变化量超出预设的变化范围，则通过输出单元2068向用户发出警报；其中，通过如亮灯、播放警告音等方式或其组合，向用户进行经警报，使用户能够尽早对可能发生的灾害进行处理。
[0022]在本实施例中，终端通信单元106和服务器通信单元204包括:LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。其中，通过无线通信，便于装置的现场布置，节省资源，且保证了数据处理的及时、准确性。
[0023]图2是本发明实施例中数据采集单元的安装状态示意图。
[0024]如图2所示，杆塔302通过杆塔基座304被安装在滑坡300上，由于处于滑坡300上，杆塔302可能受到更多的干扰，因此需要对其进行监测，以便随时进行现场进一步勘探和处理。
[0025]具体的监测方式有很多种，只要是可以针对杆塔302周边的环境情况进行检测的方式都可以进行采用。比如这里使用了摄像头306，从而对杆塔302周边的图像数据进行采集，对于图像数据的清晰度，可以通过使用更高分辨率、更高像素的摄像头306，还可以通过提高摄像头306的调节精度，使得摄像头306可以在垂直、水平甚至更多个方向上进行各个角度的图像采集，当然，也可以采用多个摄像头306，从而可以相应地降低摄像头306的要求，以降低系统搭建成本。图中还采用了安装在杆塔底座304上的倾斜度传感器308，来对杆塔302的倾斜度进行数据采集，从而通过对倾斜度的变化量的监测，得知杆塔302是否可能遭受到了自然因素的影响。图中还采用了安装在杆塔基座304下方的地下水位传感器310，该地下水位传感器310可以对杆塔基座304下方的地下水312的水位进行监测，从而防止由于地下水312的水位高低，造成对杆塔302或是杆塔基座304的影响，并在出现影响时，及时进行现场勘查和处理。当然，还可以结合很多其它的采集和监测方式，从而可以通过更多的方面和角度对杆塔302或杆塔基座304所处的环境因素进行监测，了解其自然环境对其造成的影响。最后，将由摄像头306、倾斜度传感器308、地下水位传感器310等装置采集到的自然环境的数据信息通过无线通信设备314发送至数据中心服务器进行数据处理，这里通过使用无线通信技术，使得整个系统的搭建及通信过程更便捷。需要指出的是，这里使用的摄像头306、倾斜度传感器308、地下水位传感器310等装置并不是单独作用，而是与无线通信设备314以及图中未标出的处理设备共同构成了杆塔监测装置，该处理设备用于将来自摄像头306、倾斜度传感器308、地下水位传感器310等装置的数据进行处理后，通过无线通信设备314进行数据传输，以供用户进行进一步分析。
[0026]图3是本发明实施例中多个杆塔监测装置与数据中心服务器连接的连接状态示意图。
[0027]如图3所示，N个(NS I)杆塔监测装置404与数据中心服务器402相连接。N个杆塔监测装置404的结构完全相同，每个杆塔监测装置404安装在一个高压输电杆塔上，采集该输电杆塔周边的自然环境信息(周边环境图像、地下水位情况、杆塔的倾斜度情况等)，并将该信息通过无线传输的方式(通过GPRS、GSM短消息或其他可行的方式)发送到数据中心服务器402。数据中心服务器402由一台PC(或一台工控机)加配一些通信板卡组成。数据中心服务器402对收到的各个杆塔各个时期的数据进行对比分析，得出杆塔安全性评估结果供操作人员参考，当评估结果超出某一设定的门限值时自动报警，提请人工处理。
[0028]以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到在相关技术中，对高压输电杆塔安全性的监控大多侧重于防止一些人为的破坏和影响，而没有杆塔所处自然环境对杆塔安全的影响的监测装置。因此，本发明提供了一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，可以对高压输电线路中的杆塔所处自然环境进行监测，便于针对杆塔所处环境进行安全性防护和管理。
[0029]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述杆塔监测装置包括: 太阳能发电系统，包括太阳能电池板，设于高压输电杆塔上，用于将太阳能转换为电能，并送往蓄电池中存储；控制器，连接至所述太阳能电池板和蓄电池，用于控制太阳能发电系统工作；蓄电池，用于存储太阳电池板转换的电能，并为杆塔监测装置供电； 数据采集单元，设于高压输电杆塔上、高压输电杆塔的基座上或高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集高压输电杆塔的环境数据，并传送至终端控制单元； 终端控制单元，连接至所述数据采集单元，用于对来自所述数据采集单元的环境数据进行处理，并传送至终端通信单元； 终端通信单元，连接至所述终端控制单元，用于在所述终端控制单元的控制下，将来自所述终端控制单元的环境数据发送至数据中心服务器，以对采集的环境数据进行处理、分析及存储。
2.根据权利要求1所述的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述数据采集单元包括:至少一个图像采集装置，设于所述高压输电杆塔上，用于采集所述高压输电杆塔周围的图像数据，并将所述图像数据传送至所述终端控制单元。
3.根据权利要求1所述的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述数据采集单元包括:至少一个倾斜度传感器，设于所述高压输电杆塔的基座上，用于采集所述基座的倾斜度数据，并将所述倾斜度数据传送至所述终端控制单元。
4.根据权利要求1所述的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述数据采集单元包括:至少一个地下水位传感器，设于所述高压输电杆塔的基座下的地下，用于采集所述基座下的地下水位数据，并将所述地下水位数据传送至所述终端控制单元。
5.根据权利要求1所述的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述杆塔监测装置还包括:计时器，连接至所述数据采集单元和所述终端控制单元，用于计算距离所述杆塔监测装置启动或所述数据采集单元上一次进行数据采集的间隔时间，在所述间隔时间不小于预设的时间阈值时，向所述终端控制单元发送采集信号；以及所述终端控制单元在接收到来自所述计时器的采集信号后，控制所述数据采集单元进行所述环境数据的采集。
6.根据权利要求1所述的具有太阳能发电系统的高压输电杆塔监测装置，其特征在于，所述终端通信单元包括=LTE通信装置、WIMAX通信装置、TD-SCDMA通信装置、WCDMA通信装置、GPRS通信装置、CDMA通信装置、EDGE通信装置、CDMA-2000通信装置、GSM通信装置、WIFI通信装置、红外通信装置或蓝牙通信装置。
【文档编号】G01D21/02GK104359508SQ201410661928
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】林福, 章浦军, 林桂, 阮肇华, 王涛, 阮金钟, 陈言团, 苏励农, 高海群, 吴勇, 吴锦清 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司宁德供电公司