专利名称：一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电线路监测技术，尤其涉及一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统。
背景技术：
随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量(稳定性、不间断性及伴随服务)要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。目前影响高压输电线路运行安全的因素主要有以下方面:人为外力破坏塔基严重影响输电线路安全。近年来随着金属材料的上涨，不法分子大量偷盗电力铁塔塔材、斜拉线等设备，导致输电线路塔基倒塌，输电中断，严重影响了输电线路的安全。恶劣的冰灾天气严重影响输电安全。2007年底的冰灾让人们重新认识了覆冰的危害，大量的覆冰导致导线压断、塔基倒塌，严重影响了输电线路的安全。山区高树成长压线严重影响输电线路安全；山区树木随着成长会越来越高，经常会压到穿越山区的导线，导致导线压断或短路，严重影响了输电线路的安全。偏远山区人工巡线困难的线路也是影响输变电线路安全的一个因素；定期的巡线是保证输电线路安全的一个重要手段，然而穿越偏远山区的线路人工巡线非常困难，无法确定输电线路是否存在安全隐患，也将严重影响了输电线路的安全。塔基周围挖沙石、挖土方破坏塔基的地基也是影响输电线路安全的一个因素；塔基周围经常有挖沙石、玩土方的情况，一旦接近地基就有可能影响塔基的稳定，也将严重影响了输电线路的安全。综上所述影响输电线路的安全因素，各超高压输电网局及电力公司迫切需要采取措施监视、防范影响输电线路安全的各种情况发生。输电线路在线监测系统通信技术。传统的输电线路在线监测系统使用的通信方式有:WIF10该方式适合较近距离有可接入Internet的环境。优点在于接入简单，容错性好，带宽高，成本较低。缺点在于传输距离短，功耗较高。无线网桥接力传输。该方式适合中等距离(Ikm-1OOkm)的环境，优点在于接入比较简单，便于实现且传输带宽高。缺点在于功耗较高，成本较高，只要有一个中继网桥失效整个网络受影响，容错性低，传输距离有限。GPRS/3G。该方式适合长距离传输。优点在于接入实现比较简单，距离远。缺点在于带宽较小，依赖电信运营商的设备与服务。OPGW(光纤复合架空地线)。该方案适合于铺设OPGW的线路。优点在于带宽极高，有线的方式可靠性较好。缺点在于仅限于铺设OPGW方式的线路，且施工时较困难。以上四种方式混合传输，如:无线网桥接力+0PGW、无线网桥+WIF1、WIFI+GPRS/3G
坐坐寸寸o在以前，传统的输电线路在线监测系统大多用于一般的城市和乡镇，往往能得到较多的支持，比如GPRS/3G、有线以太网甚至wifi，市电供应也较容易实现，但对于人迹罕至、基础设施缺乏的山区，尤其是类似于高原山区等，很可能得不到任何基础设施的支持，例如输电线路青藏线上的诸多位置没有wif1、无法连接互联网甚至没有移动运营商的信号覆盖和市电供应，同时距离也非常偏远，在这种情况下，传统在线监测系统的通信方式就无法使用。但是往往在这种地区，由于人工巡检更为困难，在线监测的意义更为重大，这方面的需求也更为强烈。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，以实现高海拔山区输电线路状态监测。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统包括:地基基础监测装置，杆塔监测装置，状态监测代理装置和基于卫星的通信系统，其中:地基基础监测装置，采集输电线路的地基基础监测参数；杆塔监测装置，采集铁塔的杆塔监测参数；状态监测代理装置，采用无线宽带WIFI方式与地基基础监测装置通讯，获取输电线路的地基基础监测参数，采用WIFI方式与杆塔监测装置通讯，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测。优选的，在本实用新型一实施例中，所述地基基础监测装置包括:地质沉降传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的地基基础沉降参数数据；热棒温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的热棒运行状态参数数据；土壤表面温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的土壤表面温度参数数据。优选的，在本实用新型一实施例中，所述地质沉降传感器包括静力水准传感器。优选的，在本实用新型一实施例中，所述地基基础监测装置还包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述地基基础监测装置中的用电部件供电。优选的，在本实用新型一实施例中，所述杆塔监测装置包括:杆塔倾斜传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的杆塔倾斜参数数据；气象环境传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的气象环境参数数据，所述气象环境参数数据包括输电线路的杆塔周围的风速、风向、环境温度、环境湿度参数数据。优选的，在本实用新型一实施例中，所述杆塔监测装置还包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述杆塔监测装置中的用电部件供电。优选的，在本实用新型一实施例中，所述状态监测代理装置包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述状态监测代理装置中的用电部件供电。优选的，在本实用新型一实施例中，所述基于卫星的通信系统包括:基于北斗卫星的通信系统。[0027]优选的，在本实用新型一实施例中，所述基于北斗卫星的通信系统包括:北斗一代用户设备、前端数据采集存储设备、北斗一代指挥型用户机、后端服务器和用户监控管理中心。上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统包括:地基基础监测装置，杆塔监测装置，状态监测代理装置和基于卫星的通信系统，其中:地基基础监测装置，采集输电线路的地基基础监测参数；杆塔监测装置，采集铁塔的杆塔监测参数；状态监测代理装置，采用无线宽带WIFI方式与地基基础监测装置通讯，获取输电线路的地基基础监测参数，采用WIFI方式与杆塔监测装置通讯，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测的技术手段，所以达到了如下的技术效果:实现了高海拔山区输电线路状态监测。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统组成示意图；图2为本实用新型应用实例基于北斗卫星通信的高海拔山区在线监测系统框架图；图3为本实用新型应用实例基于北斗卫星通信的在线监测系统网络传输图；图4为本实用新型应用实例状态监测代理装置的原理图；图5为本实用新型应用实例状态监测代理装置的软件整体流程图；图6为本实用新型应用实例热棒的工作原理图；图7为本实用新型应用实例静力水准法的工作原理图；图8为本实用新型应用实例地基基础监测装置系统原理图；图9为本实用新型应用实例杆塔倾斜监测装置的监测原理图；图10为本实用新型应用实例杆塔监测装置的原理图；图11为本实用新型应用实例杆塔监测装置的太阳能供电方式设计示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。如图1所示，为本实用新型实施例一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统组成示意图，所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统包括:地基基础监测装置11，杆塔监测装置12，状态监测代理装置13和基于卫星的通信系统14，其中:地基基础监测装置11，采集输电线路的地基基础监测参数；杆塔监测装置12，采集铁塔的杆塔监测参数；状态监测代理装置13，采用无线宽带WIFI方式与地基基础监测装置通讯，获取输电线路的地基基础监测参数，采用WIFI方式与杆塔监测装置通讯，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统14，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测。优选的，所述地基基础监测装置11包括:地质沉降传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的地基基础沉降参数数据；热棒温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的热棒运行状态参数数据；土壤表面温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的土壤表面温度参数数据。优选的，所述地质沉降传感器包括静力水准传感器。优选的，所述地基基础监测装置11还包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述地基基础监测装置中的用电部件供电。优选的，所述杆塔监测装置12包括:杆塔倾斜传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的杆塔倾斜参数数据；气象环境传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的气象环境参数数据，所述气象环境参数数据包括输电线路的杆塔周围的风速、风向、环境温度、环境湿度参数数据。优选的，所述杆塔监测装置12还包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述杆塔监测装置中的用电部件供电。优选的，所述状态监测代理装置13包括:太阳能电池和蓄电池，用于对所述状态监测代理装置中的用电部件供电。优选的，所述基于卫星的通信系统14包括:基于北斗卫星的通信系统。优选的，所述基于北斗卫星的通信系统包括:北斗一代用户设备、前端数据采集存储设备、北斗一代指挥型用户机、后端服务器和用户监控管理中心。本实用新型实施例上述技术方案具有如下有益效果:因为采用所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统包括:地基基础监测装置，杆塔监测装置，状态监测代理装置和基于卫星的通信系统，其中:地基基础监测装置，采集输电线路的地基基础监测参数；杆塔监测装置，采集铁塔的杆塔监测参数；状态监测代理装置，采用无线宽带WIFI方式与地基基础监测装置通讯，获取输电线路的地基基础监测参数，采用WIFI方式与杆塔监测装置通讯，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测的技术手段，所以达到了如下的技术效果:实现了高海拔山区输电线路状态监测。以下举应用实例进行详细说明:为了对电力系统中高海拔冻土层输电线路的铁塔倾斜、铁塔地基基础、热棒运行状态、气象环境等参数准确、可靠无误地监测，进而为高海拔输电线路冻土层的安全运行提供判定依据，提供了高海拔冻土层输电线路在线监测系统及方法。高海拔冻土层输电线路铁塔基础在线监测系统由基于北斗卫星的通信系统、输电线路状态监测代理装置、输电线路在线监测装置、输电线路杆塔监测装置四部分组成。如图2所示，为本实用新型应用实例基于北斗卫星通信的高海拔山区在线监测系统框架图，以下详述:第一部分:基于北斗卫星的通信系统由于高海拔冻土层地区多属于人烟稀少的地方，公网信号覆盖差，通讯效果相对比较差，故输电线路状态监测代理装置的通讯设计采用了 WIFI+北斗卫星通讯方式。北斗一代卫星导航系统(以下简称“北斗一代”)是我国自主建立的区域性导航定位系统，系统的英文简称为BD，在ITU (国际电信联合会)登记的无线电频段为L波段1615MHz (发射)和S波段2491MHz (接收)。该系统由四颗(两颗工作卫星、2颗备用卫星)北斗地球同步卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗一代可向中国及周边用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务、授时和通信服务。“北斗一代”卫星定位系统的主要功能是:1、定位:快速确定用户所在地的地理位置，向用户及主管部门提供导航信息。2、通讯:用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。3、授时:中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正。基于北斗卫星通信的高海拔山区在线监测系统的通信系统主要是通过北斗一代用户设备建立卫星数据传输链路，传输前端设备采集到的电力监测数据，并实时监测调度各个监控点(主要针对移动点)的位置分布。系统由北斗一代用户设备、前端数据采集存储设备、北斗一代指挥型用户机、后端服务器和用户监控管理中心组成。该应用组网方便、结构简单，由于采用北斗一代卫星链路传输信息数据，很好的解决了极端自然条件和应急突发等情况下数据回传处理问题。北斗通信系统组网中，首先前端状态监测代理收集在线监测装置(传感器)采集到的电力监测数据，将这些数据通过数据总线传输给北斗一代用户设备，经过北斗卫星通信链路，数据到达北斗指挥型通信后端，然后通过数据总线将数据传输给后端服务器；同时，监控中心根据经过处理的数据结果，做出反馈指令，传输给北斗通信后端或其他电网职能部门，进行相应处置。通信数据报文的编码与协议:由于北斗卫星通信系统的带宽较小，为了满足在线监测系统的命令下发与数据回传的大数据量需求，对信息进行了重新数据压缩编码设计。系统数据采用BCD编码的命令和数据进行交互，将交互的信息分为系统命令与数据报文。表I数据报总体格式:
权利要求1.一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统包括:地基基础监测装置，杆塔监测装置，状态监测代理装置和基于卫星的通信系统，其中: 地基基础监测装置，采集输电线路的地基基础监测参数； 杆塔监测装置，采集铁塔的杆塔监测参数； 状态监测代理装置，采用无线宽带WIFI方式与地基基础监测装置通讯，获取输电线路的地基基 础监测参数，采用WIFI方式与杆塔监测装置通讯，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测。
2.如权利要求1所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述地基基础监测装置包括: 地质沉降传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的地基基础沉降参数数据； 热棒温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的热棒运行状态参数数据； 土壤表面温度传感器，采集输电线路的地基基础监测参数中的土壤表面温度参数数据。
3.如权利要求2所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于， 所述地质沉降传感器包括静力水准传感器。
4.如权利要求1或2所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述地基基础监测装置还包括: 太阳能电池和蓄电池，用于对所述地基基础监测装置中的用电部件供电。
5.如权利要求1所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述杆塔监测装置包括: 杆塔倾斜传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的杆塔倾斜参数数据； 气象环境传感器，采集输电线路的杆塔监测参数中的气象环境参数数据，所述气象环境参数数据包括输电线路的杆塔周围的风速、风向、环境温度、环境湿度参数数据。
6.如权利要求1或5所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述杆塔监测装置还包括: 太阳能电池和蓄电池，用于对所述杆塔监测装置中的用电部件供电。
7.如权利要求1所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述状态监测代理装置包括: 太阳能电池和蓄电池，用于对所述状态监测代理装置中的用电部件供电。
8.如权利要求1所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述基于卫星的通信系统包括:基于北斗卫星的通信系统。
9.如权利要求8所述基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，其特征在于，所述基于北斗卫星的通信系统包括:北斗一代用户设备、前端数据采集存储设备、北斗一代指挥型用户机、后端服务器和用户监控管理中心。
专利摘要本实用新型提供一种基于卫星通信的高海拔山区输电线路状态监测系统，所述系统包括地基基础监测装置，采集输电线路的地基基础监测参数；杆塔监测装置，采集铁塔的杆塔监测参数；状态监测代理装置，获取输电线路的地基基础监测参数，获取铁塔的杆塔监测参数；基于卫星的通信系统，用于与输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站通讯，将获取的输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数发送给输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站，以便输电线路铁塔地基基础在线监测与预警主站利用输电线路的地基基础监测参数和铁塔的杆塔监测参数进行高海拔山区输电线路状态监测。本实用新型实现了高海拔山区输电线路状态监测。
文档编号G08C17/02GK203084912SQ20122066709
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者何红太, 于钦刚, 李红旗, 郭志广, 秦源汛, 齐勇, 裴冠荣, 李红云, 段鹏, 李军, 郅啸, 吴童生 申请人:北京国网富达科技发展有限责任公司, 青海省电力公司检修公司