专利名称：高压输电导线振动频率在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在线监测系统，尤其涉及一种高压输电导线振动频率在线监测系统。
背景技术：
我国能量资源主要集中在西部，东部地区资源相对匮乏。东部经济发展较快，需要较多的能源，电力输送是一种经济、清洁、高效的能源输送方式，高压输电线路是高压电力输送的载体，因此高压输电线路的健康状况就显得格外重要。高压输电线路通常置于自然环境中，易受环境的影响，比如微风。高压输电线路的微风振动是由于风的激励而引起的导线振动的一种现象，振动持 续时间较长，一般为数小时，有时可长达数天。长期振动的结果容易造成导线疲劳断股、金具磨损失效，振动严重时，甚至造成断线事故，危及线路安全稳定运行。为了防止微风振动的危害，需要对高压输电导线采取适当的防振措施，即科学合理的选择防振器。为此需要进行防振设计，而防振设计的最重要最直接的依据就是进行现场微风振动的测量。导线的微风振动不像导线舞动那样直观，可以用肉眼观察到。微风振动对导线的危害具有一定的隐蔽性，属于慢性劣化，一般在观察到导线疲劳断股或金具损坏等事故后，这时的微风振动对高压输电线路的危害已经很严重了。而且国内外统计资料及试验表明微风振动使导线产生疲劳断股，有时会从导线内层开始，外表发现不了。因此，只有通过现场测振，对导线的运行情况进行在线监测才能及时发现微风振动造成的隐患。所以加强高压输电线路的微风振动的监测具有重要的意义。过去，微风振动监测通常采用人工观察的方式，这种方式存在很大的缺陷，不仅人工成本高，而且测量结果不准确。这是因为在通常情况下，高压输电导线的微风振动的振幅的大小不会超过导线直径的三倍，肉眼不易观测，导线所经过的地区自然环境一般都比较偏远，不易于到现场观测。光作为传感量有着天然的优势，绝缘性好、体积小、重量轻、灵敏度高、很强的抗电磁干扰能力。高压输电线路周围有很强的电磁干扰，传统以电为传感量的器件易受这种环境的干扰，造成测量结果不准确甚至器件的损坏。光学器件作为传感元件，不易受到电磁干扰，适合在强电磁场环境下工作。因此，研究、发明一种简易、实用而且价格低廉的基于光纤技术的高压输电导线振动频率在线监测系统，对于我国电力输送线路的健康监测，将起到重要且十分现实的作用。WebGIS (web geographic information system,网络地理信息系统)是一种基于internet平台进行地理信息数据的分布，共享以及交流协作的系统，经过多年的发展，其在理论、技术及应用上取得了很大的进步，推动了地理信息系统的普及应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效、测量结果准确、提供大范围集中监测的高压输电导线振动频率在线监测系统。本发明利用光纤光栅抗电磁干扰能力强的特点，可以获得准确的振动频率结果，同时采集导线振动时候的周围环境中的温湿度，风速风向等气象数据，通过覆盖广泛的GSM网络发送回监控中心，智能化记录和分析导线的振动特点，在恶劣振动情况下发出预警，为后期的电力线路设计和改造提供参考，同时也能为客户提供实时地图查询显示。本发明所采用的技术方案是一种高压输电导线振动频率在线监测系统，它包括数据采集终端和数据监控中心，数据采集终端将采集到的数据信息通过GSM通信网络传递给数据监控中心；
所述的数据采集终端包括有光纤、FBG光纤应变传感器、第一控制器模块、SLED光源模块、光性能检测模块、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速测量模块、实时时钟模块、第一电平转换器； 所述的光纤通过紧固件与高压输电导线连接，所述的FBG光纤应变传感器设置在光纤
上；
所述的第一控制器模块分别与FBG光纤应变传感器、SLED光源模块、光性能检测模块、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速测量模块、实时时钟模块、第一电平转换器连接；
所述的FBG光纤应变传感器与环形器连接，所述的环形器分别与SLED光源模块、光性能检测模块(OPM)连接；
所述的第一 GSM无线网络通信模块与第一电平转换器连接；
所述的电源模块为数据采集终端的所有模块提供电源；
所述的数据监控中心包括上位机和数据接收单元，所述的上位机通过串口与数据接收单元连接；
所述的数据接收单元包括第二控制器模块、第二 GSM无线网络通信模块、第二电平转换器，所述的第二控制器模块分别与第二电平转换器和第二 GSM无线网络通信模块连接，所述的第二电平转换器与第二 GSM无线网络通信模块连接；
所述的第一控制器模块控制SLED光源发光，光经过环形器后入射到FBG光纤应变传感器，经FBG光纤应变传感器反射后的光经过环形器后到达光性能检测模块；所述的第一控制器模块读取光性能检测模块读出的波长信息；在高压输电导线振动时，FBG光纤应变传感器也随着振动，FBG光纤应变传感器发生形变，从而使经FBG光纤应变传感器反射回来的波长也发生变化，光性能检测模块将变化的波长信号传递给第一控制器模块，第一控制器模块在一帧数据采集完成后，进行快速傅里叶变换，根据变化的波长计算出导线的振动频率，之后读取温湿度检测模块和风速测量模块的数据，再将计算出的导线振动频率通过经第一电平转换器传递给第一 GSM无线通信网络模块，第一 GSM无线通信网络模块将导线振动频率传输至数据监控中心，同时传输的还有实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向，所述的第一控制器模块将导线振动频率、实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向的数据写进数据存储模块；数据监控中心的第二 GSM无线网络通信模块接收第一 GSM无线通信网络模块传来的数据信息，并将数据信息经过第二电平转换器传递给第二控制器模块，第二控制器模块将数据信息传递给上位机。
按上述方案，所述的FBG光纤应变传感器和光性能检测模块有多个。按上述方案,所述的光性能检测模块的扫描波长范围在1528nm-1568nm之间，属于扩展C波段；所述的FBG光纤应变传感器采用金属封装保护。按上述方案，所述的SLED光源的中心波长的范围在1528nm-1568nm之间，_3dB的光谱范围在35nm ;所述的光纤为单模光纤；所述的电源模块为充电式磷酸锂铁电池，所述的充电式磷酸锂铁电池的充电方式为太阳能电池板给蓄电池充电和/或用电磁感应线圈从高压输电导线取能给蓄电池充电。按上述方案，所述的第一 GSM无线通信网络 模块和第二 GSM无线通信网络模块采用MC52i模块；所述的第一控制器模块和第二控制器模块采用C8051F060低功耗单片机；所述的第一电平转换器和第二电平转换器采用MAX3232模块；所述的数据存储模块采用24C256芯片；所述的温湿度检测模块采用具有DB150法兰连接型温湿度探头的温湿度传感器；所述的风速测量模块采用数字风速传感器EC-9S(X)。按上述方案，所述的数据监控中心还包括有GIS服务器、WEB服务器和浏览器，数据监控中心的数据接收单元将接收到的数据传递给GIS服务器和WEB服务器；GIS服务器使用WebGIS技术，实时动态生成GIS图片，所述的浏览器经网络获得GIS图片和从Web服务器得到导线的位置信息、振动信息、气象信息，根据导线位置信息将导线图标添加到GIS地图上，在数据监控中心的上位机的显示器上显示。上位机通过网络访问WebGIS(地理信息系统)，针对不同的用户提供不同的访问权限。本发明所述的数据监控中心,是将WebGIS技术、JavaScript ( —种基于对象和事件驱动的客户端脚本语言)技术相结合，JavaScript可以使多种任务仅在客户端就可以完成而不需要网络和服务器的参与，从而支持分布式的运算和处理，大大减轻了网络传输和服务器的负担。在这种技术下，所有的操作都是在本地完成的，服务器仅需提供数据服务，网络也只需将数据一次性传输，利用JavaScript实现应用程序对用户行为的实时响应和处理，例如鼠标事件，页面载入、异步请求的发起和响应等。应用程序与服务器一次交互的过程如下用户在页面上执行某个操作，比如点击鼠标；根据用户的操作调用相应的JavaScript代码；通过该JavaScript代码向补服务器发送XMLHttpRequest请求；服务器根据发送过来的XMLHttpRequest请求进行一系列的处理，并将处理的结果发送回客户端；数据到达客户端后调用相应的JavaScript代码将数据显示在客户端，完成一次请求。由用户产生的页面事件交由JavaScript处理，它负责向服务器发送请求，服务器传回的是业务数据而非HTML，数据接受之后，进行渲染，通过浏览器的解析在页面上显示出来。就提供地理底图的方式来讲，再也不是传统的方式一服务器端将海量矢量地图临时生成栅格图发给客户端，而是事先生成好栅格图，用户请求时不必做任何处理就可以即时发给客户端，这将大大减轻服务器端计算及网络传输负担，同时也避免了仅仅为了基本视图进行的海量矢量数据传输。这样将事件监听与页面渲染的工作交给了浏览器，而后台服务器只负责业务逻辑的处理。采用B/S架构(brower/server，浏览器服务器结构)，数据中心作为数据服务器，通过GSM网络接收现场数据采集终端采集的信息，通过网络提供浏览查询服务，客户端安装浏览器应用程序，浏览器应用程序向服务器发出请求，服务器响应用户的请求数据，数据中心和用户之间的通信架构模式采用B/S架构。后台服务器端采用WebGIS (地理信息系统)技术，动态生成GIS地片，并获得位置信息、状态信息，前台浏览器端采用Javascript技术，根据导线现场地理位置信息，将导线图标和GIS地片相叠加，在WebGIS页面显示导线运行的实时状态。本发明采用B/S架构，从而快速准确的在WebGIS页面上定位显示导线运行的实时状态，并且当进行地图放大、缩小或移动操作时，WebGIS页面中的导线图标也进行相应的放大、缩小和移动，始终保持图标大小和地图大小比例适中，能够快速准确的定位导线的位置，实时显示其状态信息。本发明通过建立一个共享数据的地理信息平台，将地区内输电导线的运行状态集成到一个平台上，实现监测系统的统一管理，这样只需要较少的人员即可实现对大范围输电线路的实时监测与评估，确保系统能够最大化的发挥作用，保障了导线的安全运行，又能使采集的海量宝贵数据很好的用于研究中，同时在出现突发事故时，为主管部门的决策提供实时数据依据，减少事故产生的社会和经济损失。本发明的使用过程为高压输电导线振动频率在线监测系统由数据采集终端和数据监控中心组成，数据采集终端将采集到的导线振动频率、时间信息、温湿度、风速风向等数据信息通过GSM无线通信网络传递给数据监控中心。高压输电导线振动频率在线监测系统的使用，便于运行部门在紧急状况下制定应对措施，同时也为线路设计时考虑气候条件、设定预防水平提供可靠依据。
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本发明中的数据监控中心为网络服务器一客户端系统，数据采集终端向数据监控中心发送监测数据，客户端通过下载监测数据，实现对高压输电线路区域的实时监控。本发明集数据采集、数据传输、数据处理以及数据查询为一体，比以往的监测系统都更加完善，在导线发生振动时，反射回的波长发生变化，数据的采集在几秒钟内就能完成，实现了高效快速的检测；发明计算的导线振动频率所用的波长变化是相对值，温度造成的影响可以忽略，因此测量结果准备可靠。本发明具有以下的优点
(I)本发明利用FBG光纤应变传感器，有很好的抗高压输电线路周围的强电磁干扰的能力，能获得准确的振动结果；本发明采用GSM无线通信网络模块，只需利用现有的GSM网络即可实现无线传输数据，通过网络服务器客户端实现对检测数据的实时下载更新，便于即时的了解监测区的实时情况，以便在产生振动时，及时作出反应，提高了监测的准确度。(2)本发明可以根据现场监测的需求，使用一套SLED光源，使用多个FBG光纤应变传感器和光性能检测模块，实现多路复用分布式测量，在提高监测准确度的前提下节约了成本。(3)利用现有的商用GSM网络，不需要申请无线频点，GSM通信网本身具有较强的数据纠错能力，可保证数据传输的可靠性；通过GSM网络进行长途数据传输，即监测中心可远离监测区范围，实现了因地制宜的监测，特别适用于对偏远地区的监测。(4)本发明可以实现高效率的监测，能同时记录相关气象数据，自动化程度高，适合野外输电线路监测的应用。(5)本发明建立了统一的数据管理显示系统，WebGIS为用户提供良好的视图界面，能通过网络随时访问系统，获取导线运行状态情况，操作方便。
图I是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的数据采集终端的结构框图。图3是本发明的光纤和FBG光纤应变传感器与高压输电导线的连接结构示意图。图4是本发明的监控中心的结构示意图。图中1、数据监控中心，2、高压铁塔，3、数据采集终端，4、高压输电导线，5、FBG光纤应变传感器，6、紧固件，7、光纤。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的实施例。 参见图I、图2和图3，一种高压输电导线振动频率在线监测系统，它包括数据采集终端3和数据监控中心1，数据采集终端3将采集到的数据信息通过GSM通信网络传递给数据监控中心I ;所述的数据采集终端3包括有光纤7、FBG光纤应变传感器5、第一控制器模块、SLED光源模块、光性能检测模块(0ΡΜ)、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速测量模块、实时时钟模块和第一电平转换器；所述的数据采集终端3的第一控制器模块、SLED光源模块、光性能检测模块(0ΡΜ)、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速测量模块、实时时钟模块和第一电平转换器置于高压铁塔2上，所述的光纤7通过紧固件6与高压输电导线4连接，所述的FBG光纤应变传感器5设置在光纤7上；所述的第一控制器模块分别与FBG光纤应变传感器、SLED光源模块、光性能检测模块(0ΡΜ)、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速测量模块、实时时钟模块、第一电平转换器连接；所述的FBG光纤应变传感器与环形器连接，所述的环形器分别与SLED光源模块、光性能检测模块(OPM)连接；所述的第一GSM无线网络通信模块与第一电平转换器连接；所述的电源模块为数据采集终端的所有模块提供电源。所述的数据监控中心I包括上位机和数据接收单元，所述的上位机通过串口与数据接收单元连接；所述的数据接收单元包括第二控制器模块、第二 GSM无线网络通信模块、第二电平转换器，所述的第二控制器模块分别与第二电平转换器和第二 GSM无线网络通信模块连接，所述的第二电平转换器与第二 GSM无线网络通信模块连接。所述的数据监控中心还包括有GIS服务器、WEB服务器和浏览器，数据监控中心的数据接收单元将接收到的数据传递给GIS服务器和WEB服务器；所述的GIS服务器，使用WebGIS技术，实时动态生成GIS图片；所述的WEB服务器，经网络获得浏览器地图显示区域的大小，根据地图大小动态计算地图显示区域包含的所有导线的位置信息、振动信息、气象信息，并从实时数据库中获得这些导线的所动态信息；所述的浏览器经网络获得GIS图片和从Web服务器得到导线的位置信息、相关振动信息、气象信息，根据导线位置信息将导线图标添加到GIS地图上，在上位机的显示器上显示。所述的第一控制器模块控制SLED光源发光，光经过环形器后入射到FBG光纤应变传感器，经FBG光纤应变传感器反射后的光经过环形器后到达光性能检测模块(OPM);所述的第一控制器模块读取光性能检测模块(OPM)读出的波长信息；在高压输电导线振动时，FBG光纤应变传感器也随着振动，FBG光纤应变传感器发生形变，从而使经FBG光纤应变传感器反射回来的波长也发生变化，光性能检测模块(OPM)将变化的波长信号传递给第一控制器模块，第一控制器模块在一帧数据采集完成后，进行快速傅里叶变换，根据变化的波长计算出导线的振动频率，之后读取温湿度检测模块和风速测量模块的数据，再将计算出的导线振动频率通过经第一电平转换器传递给第一 GSM无线通信网络模块，第一 GSM无线通信网络模块将导线振动频率传输至数据监控中心，同时传输的还有实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向，所述的第一控制器模块将导线振动频率、实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向的数据写进数据存储模块；数据监控中心的第二 GSM无线网络通信模块接收第一 GSM无线通信网络模块传来的数据信息，并将数据信息经过第二电平转换器传递给第二控制器模块，第二控制器模块将数据信息传递给上位机。本实施例中，所述的光性能检测模块(OPM)的扫描波长范围在1528nm-1568nm之间，属于扩展C波段；所述的FBG光纤应变传感器5采用金属封装保护；所述的SLED光源的中心波长的范围在1528nm-1568nm之间，-3dB的光谱范围在35nm ;所述的光纤为单模光纤；所述的电源模块为充电式磷酸锂铁电池，所述的充电式磷酸锂铁电池的充电方式为太 阳能电池板给蓄电池充电和/或用电磁感应线圈从高压输电导线取能给蓄电池充电。本实施例中，所述的第一 GSM无线通信网络模块和第二 GSM无线通信网络模块采用MC52i模块；所述的第一控制器模块和第二控制器模块采用C8051F060低功耗单片机；所述的第一电平转换器和第二电平转换器采用MAX3232模块；所述的数据存储模块采用24C256芯片；所述的温湿度检测模块采用具有DB150法兰连接型温湿度探头的温湿度传感器；所述的风速测量模块采用数字风速传感器EC-9S(X)。本发明中，可以只使用一套SLED光源，使用多个FBG光纤应变传感器和光性能检测模块(0ΡΜ)，实现多路复用。本发明所述的数据采集终端，用于现场数据的采集，向数据监控中心发送采集的数据，并接收来自数据监控中心的指令，执行相应的动作其中，采集的参数包括，反射的光波长，高压输电导线的振动频率，周围的环境参数，温度湿度，风速风向。本发明中所述的SLED光源是非相干光源，输出固定了输出波长的光；所述的FBG光纤应变传感器(光纤布拉格光栅)具有反射波长带域，反射从所述SLED光源输出的光,所述的光性能检测模块(OPM)与所述FBG光纤应变传感器(光纤布拉格光栅)分别对应设置，接收所对应的FBG光纤应变传感器(光纤布拉格光栅)所反射的光，通过检测所述FBG光纤应变传感器(光纤布拉格光栅)产生的应变而移动变化的反射光量，检测所述应变。本发明中，所述的数据采集终端还包括光源输出控制机构，控制所述SLED光源的输出。本发明中，所述的光性能检测模块(OPM)能高速采集FBG光纤应变传感器(光纤布拉格光栅)反射回来的光波长，其采集频率可达700Hz，能覆盖高压输电导线频率振动的范围。本发明中，所述的第一控制器模块采用快速傅里叶变换(FFT)，根据采集到的光波长变化，采用快速傅里叶变换算法计算出导线的振动频率。本发明中，所述的环形器具有单向传光特性，从SLED光源入射的光只能入射到FBG光纤应变传感器上，从FBG光纤应变传感器反射回来的光只能入射到光性能检测模块(OPM)上。
本发明的数据的交互传递采用国内覆盖广泛的GSM通信网络，数据通信可靠、通信成本低廉、高效。本发明中，所述的上位机与数据接收单元通过串口通信，进行数据的交互，数据接收单元与数据采集终端通过GSM网络通信。本发明中，所述的数据监控中心建立了数据库系统，以存储接收到的数据，在上位机上建立WebGIS系统，以显示接收到的线路数据。本发明包括基于WebGIS平台的地区地理信息库和网络电子地图，在地理信息数据库中嵌入导线振动和气象相关信息，并在网络平台电子地图中予以显示；上位机通过网络访问导线的位置信息、振动信息和气象信息，根据导线所处的位置信息将相关振动和气象信息添加到GIS地图上，在显示器上显示。根据导线所处的位置和不同电压等级，以不同颜色区分，动态创建更新导线的颜色图标。一种使用本发明高压输电导线振动频率在线监测系统的方法 将FBG光纤应变传感器固定在高压输电导线上，导线的振动会引起FBG光纤应变传感器的应变，FBG光纤应变传感器反射的光波长也发生变化，光波长变化的规律反映了导线振动的规律，通过计算光波长的变化频率来得到导线的振动频率。第一控制器模块先打开SLED光源，SLED光源的光经FBG光纤应变传感器反射后，入射到光性能监测模块，第一控制器模块控制光性能监测模块完成波长数据的采样，判断导线是否发生振动；若发生振动，对所采集的数据进行快速傅里叶变换，得到导线振动频率，接着读取温湿度传感器得到温湿度，读取风速风向传感器得到风速风向，读取实时时钟模块的时间信息，将时间、温湿度、风速风向、导线振动频率数据、杆塔位置信息打包以后，通过GSM无线通信网络模块发给数据监控中心。随着数据采集终端随时间不断进入工作状态，将传回数据序列。本发明所用的控制系统为监控中心一客户端系统，数据采集终端通过GSM无线通信网络模块向监控中心发送监测数据，客服端通过从监控中心下载监测数据，实现对待监测区的实时监控，同时也可以在数据监控中心直接查看数据。通过对下载更新的监测数据分析，判断是否有振动产生。高压输电导线振动频率在线监测系统正常运行后，通过数据监控中心对数据监测终端进行指令控制，可以设置数据终端工作模式，重新对实时时钟模块进行时间校正，重新启动数据终端，重新设置采样点数，重新设置光性能检测模块参数，读取和清除数据存储模块的数据。在上位机可以查看高压输电线路的振动数据，还可以绘制出一段连续时间的振动情况曲线，供分析使用。在导线振动强烈的地区，还可以作出相应的预警，系统能为后期的输电线路设计提供详细准确的资料。高压输电导线振动频率在线监测系统可为监测点所在线路设计和风偏校验提供实测依据；通过预警促使运行部门采取合理的风偏防范措施；通过数据监测中心对送电线路所经区域气象资料的观测、记录、收集，积累运行资料，完善风偏计算方法，同时准确地记录输电线路杆塔上最大瞬时风速、风压不均匀系数、强风下的导线运动轨迹等，为制定合理的设计标准提供技术数据。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本发明的保护范 围内。
权利要求
1.ー种高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于包括数据采集終端和数据监控中心，数据采集終端将采集到的数据信息通过GSM通信网络传递给数据监控中心； 所述的数据采集終端包括有光纤、FBG光纤应变传感器、第一控制器模块、SLED光源模块、光性能检测模块、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速測量模块、实时时钟模块、第一电平转换器； 所述的光纤通过紧固件与高压输电导线连接，所述的FBG光纤应变传感器设置在光纤上； 所述的第一控制器模块分别与FBG光纤应变传感器、SLED光源模块、光性能检测模块、环形器、电源模块、数据存储模块、温湿度检测模块、第一 GSM无线网络通信模块、风速測量模块、实时时钟模块、第一电平转换器连接； 所述的FBG光纤应变传感器与环形器连接，所述的环形器分别与SLED光源模块、光性能检测模块(OPM)连接； 所述的第一 GSM无线网络通信模块与第一电平转换器连接； 所述的电源模块为数据采集终端的所有模块提供电源； 所述的数据监控中心包括上位机和数据接收単元，所述的上位机通过串ロ与数据接收单元连接； 所述的数据接收単元包括第二控制器模块、第二 GSM无线网络通信模块、第二电平转换器，所述的第二控制器模块分别与第二电平转换器和第二 GSM无线网络通信模块连接，所述的第二电平转换器与第二 GSM无线网络通信模块连接； 所述的第一控制器模块控制SLED光源发光，光经过环形器后入射到FBG光纤应变传感器，经FBG光纤应变传感器反射后的光经过环形器后到达光性能检测模块；所述的第一控制器模块读取光性能检测模块读出的波长信息；在高压输电导线振动时，FBG光纤应变传感器也随着振动，FBG光纤应变传感器发生形变，从而使经FBG光纤应变传感器反射回来的波长也发生变化，光性能检测模块将变化的波长信号传递给第一控制器模块，第一控制器模块在ー帧数据采集完成后，进行快速傅里叶变换，根据变化的波长计算出导线的振动频率，之后读取温湿度检测模块和风速測量模块的数据，再将计算出的导线振动频率通过经第一电平转换器传递给第一 GSM无线通信网络模块，第一 GSM无线通信网络模块将导线振动频率传输至数据监控中心，同时传输的还有实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向，所述的第一控制器模块将导线振动频率、实时时钟模块的时间信息、温湿度检测模块的温湿度、风速测量模块的风速风向的数据写进数据存储模块；数据监控中心的第二 GSM无线网络通信模块接收第一 GSM无线通信网络模块传来的数据信息，并将数据信息经过第二电平转换器传递给第二控制器模块，第二控制器模块将数据信息传递给上位机。
2.如权利要求I所述的高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于所述的FBG光纤应变传感器和光性能检测模块有多个。
3.如权利要求I或2所述的高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于 所述的光性能检测模块的扫描波长范围在1528nm-1568nm之间，属于扩展C波段； 所述的FBG光纤应变传感器采用金属封装保护。
4.如权利要求I所述的高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于所述的SLED光源的中心波长的范围在1528nm-1568nm之间，_3dB的光谱范围在35nm ； 所述的光纤为单模光纤； 所述的电源模块为充电式磷酸锂铁电池，所述的充电式磷酸锂铁电池的充电方式为太阳能电池板给蓄电池充电和/或用电磁感应线圈从高压输电导线取能给蓄电池充电。
5.如权利要求I所述的高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于 所述的第一 GSM无线通信网络模块和第二 GSM无线通信网络模块采用MC52i模块； 所述的第一控制器模块和第二控制器模块米用C8051F060低功耗单片机； 所述的第一电平转换器和第二电平转换器采用MAX3232模块； 所述的数据存储模块采用24C256芯片； 所述的温湿度检测模块采用具有DB150法兰连接型温湿度探头的温湿度传感器； 所述的风速測量模块采用数字风速传感器EC-9S(X)。
6.如权利要求I所述的高压输电导线振动频率在线监测系统，其特征在于所述的数据监控中心还包括有GIS服务器、WEB服务器和浏览器，数据监控中心的数据接收单元将接收到的数据传递给GIS服务器和WEB服务器；GIS服务器使用WebGIS技术，实时动态生成GIS图片，所述的浏览器经网络获得GIS图片和从Web服务器得到导线的位置信息、振动信息、气象信息，根据导线位置信息将导线图标添加到GIS地图上，在数据监控中心的上位机 的显示器上显示。
全文摘要
本发明涉及一种高压输电导线振动频率在线监测系统，它包括数据采集终端、数据监控中心，数据采集终端将采集到的数据信息通过GSM通信网络传递给数据监控中心本发明利用光纤光栅抗电磁干扰能力强的特点，可以获得准确的振动频率结果，同时采集导线振动时候的周围环境中的温湿度，风速风向等气象数据，通过覆盖广泛的GSM网络发送回监控中心，智能化记录和分析导线的振动特点，在恶劣振动情况下发出预警，为后期的电力线路设计和改造提供参考。
文档编号G08C17/02GK102706438SQ20121020032
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者代红波, 许进 申请人:中国地质大学(武汉)