一种输电线缆状态的在线监控装置、方法及设备与流程

1.本发明涉及输电线缆技术领域，尤其涉及一种输电线缆状态的在线监控装置、方法及设备。


背景技术：

2.目前对电力行业输电线缆的状态没有实时监控的系统，无法监控线缆的摆动幅度、是否断线、温度等状态。在电力行业中，输电线缆的检修一般处于中空作业，每次如台风、冰灾、火灾等灾害的侵蚀过后，均需要对电力行业输电线缆进行逐一检修，工程量大且效率低，也不能及时处理，造成供电问题。例如：高压线周围发生大火的时候，不能快速监测出线缆的温度过高，从而判断缺陷隐患及时应急处理；在台风和冰灾等灾难天气的情况下，无法监测出电缆的断线情况，不能及时进行物质调度抢修，延长故障时间。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种输电线缆状态的在线监控装置、方法及设备，用于解决现有对输电线缆的状态并无实时监控系统，不能及时对输电线缆异常进行修复的技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
5.一种输电线缆状态的在线监控装置，与数据处理设备通信连接并设置在输电线缆上，该输电线缆状态的在线监控装置包括电源模块以及与所述电源模块连接的姿态检测模块、温度检测模块和通信模块；
6.所述电源模块，用于自发电给所述姿态检测模块、所述温度检测模块和所述通信模块供电；
7.所述姿态检测模块，用于实时采集输电线缆的三维空间数据；
8.所述温度检测模块，用于实时采集输电线缆的温度；
9.所述通信模块，用于将采集的所述三维空间数据和所述温度传送至所述数据处理设备；
10.所述数据处理设备，用于对采集的所述三维空间数据和所述温度进行判断输电线缆是否存在高温损坏、断缆并监控所述输电线缆的状态。
11.优选地，该输电线缆状态的在线监控装置通过防震锤设置在所述输电线缆上，所述防震锤包括线夹、弹性连接件和锤头，所述电源模块设置在所述锤头上，所述电源模块包括弹性元件、磁性元件、储能元件和线圈，所述磁性元件的两端均与所述弹性元件连接，所述弹性元件还与所述锤头连接，所述线圈包裹所述弹性元件和所述磁性元件后与所述储能元件连接。
12.优选地，所述储能元件与所述线圈连接之间设置有整流电路。
13.优选地，所述温度检测模块通过温度传感器采集输电线缆的温度。
14.优选地，所述姿态检测模块通过三轴陀螺仪采集输电线缆的三维空间数据。
15.优选地，所述数据处理设备包括温度判断子模块和断缆判断子模块；
16.所述温度判断子模块，用于根据所述温度检测模块采集的温度高于温度阈值，发出告警；
17.所述断缆判断子模块，用于对所述姿态检测模块实时采集的三维空间数据分析，得到所述输电线缆的变量角度和三轴的变量距离，若任意一轴所述变量距离大于距离阈值且所述变量角度大于角度阈值，则所述输电线缆出现断缆。
18.优选地，所述断缆判断子模块通过matlab软件对所述姿态检测模块实时采集的三维空间数据分析，得到所述输电线缆的变量角度和三轴的变量距离。
19.优选地，所述数据处理设备还用于根据监控所述输电线缆的状态向用户发出告警信息，所述数据处理设备为主站监控服务器或移动终端，所述移动终端用于用户远程监控所述输电线缆的状态。
20.本发明还提供一种输电线缆状态的在线监控方法，包括以下步骤：
21.通过上述所述输电线缆状态的在线监控装置采集输电线缆的温度数据和三维空间数据；
22.对所述温度数据是否高于温度阈值，判断所述输电线缆是否处于高温状态；
23.对所述三维空间数据采用通过matlab软件进行分析，得到所述输电线缆的变量角度和三轴的变量距离；
24.若任意一轴所述变量距离大于距离阈值且所述变量角度大于角度阈值，则所述输电线缆处于断缆状态。
25.本发明还提供一种输电线缆状态的在线监控设备，包括处理器以及存储器；
26.所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
27.所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的输电线缆状态的在线监控方法。
28.从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：该输电线缆状态的在线监控装置、方法及设备，该装置与数据处理设备通信连接并设置在输电线缆上，包括电源模块以及与电源模块连接的姿态检测模块、温度检测模块和通信模块；电源模块用于自发电给姿态检测模块、温度检测模块和通信模块供电；姿态检测模块用于实时采集输电线缆的三维空间数据；温度检测模块用于实时采集输电线缆的温度；通信模块用于将采集的三维空间数据和温度传送至数据处理设备，数据处理设备用于对采集的三维空间数据和温度判断输电线缆是否存在高温损坏、断缆并监控输电线缆的状态。该输电线缆状态的在线监控装置结合数据处理设备实现对输电线缆的摆动姿态、线缆温度情况、线缆是否中断情况等进行实时监控，便于用户及时对输电线缆异常进行修复，解决了现有对输电线缆的状态并无实时监控系统，不能及时对输电线缆异常进行修复的技术问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
30.图1为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的示意图；
31.图2为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的框架图；
32.图3为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置设置在防震锤的结构示意图；
33.图4为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的电源模块结构示意图；
34.图5为本发明实施例的输电线缆状态的在线监控方法的步骤流程图。
具体实施方式
35.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.本技术实施例提供了一种输电线缆状态的在线监控装置、方法及设备，用于解决了现有对输电线缆的状态并无实时监控系统，不能及时对输电线缆异常进行修复的技术问题。
37.实施例一：
38.图1为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的示意图，图2为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的框架图。
39.如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种输电线缆状态的在线监控装置，与数据处理设备通信连接并设置在输电线缆1上，该输电线缆状态的在线监控装置包括电源模块10以及与电源模块10连接的姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40；
40.电源模块10，用于自发电给姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40供电；
41.姿态检测模块20，用于实时采集输电线缆1的三维空间数据；
42.温度检测模块30，用于实时采集输电线缆1的温度；
43.通信模块40，用于将采集的三维空间数据和温度传送至数据处理设备；
44.数据处理设备，用于对采集的三维空间数据和温度进行判断输电线缆1是否存在高温损坏、断缆并监控输电线缆1的状态。
45.图3为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置设置在防震锤的结构示意图。
46.如图1和图3所示，本发明实施例中，该输电线缆状态的在线监控装置通过防震锤2设置在输电线缆1上，防震锤2包括线夹3、弹性连接件4和锤头5，电源模块10设置在锤头5上。配电网的输电线缆1通过两个杆塔6连接，并且该输电线缆状态的在线监控装置安装在靠近杆塔6的输电线缆1上，每条输电线缆的两端均安装有该输电线缆状态的在线监控装置。
47.需要说明的是，防震锤2通过金属外壳将该输电线缆状态的在线监控装置进行密封包装，避免雨水等侵蚀。其中，线夹3与输电线缆1刚性连接将防震锤2安装在输电线缆1上，锤头5通过弹性连接件4与线夹3连接。
48.在本发明实施例中，电源模块10主要是用于给姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40供电，保证姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40的正常运作。其中，电源模块10能够自动发电，实现自给自足供电。
49.需要说明的是，电源模块10的自发电主要是由于该输电线缆状态的在线监控装置安装在输电线缆1上，不方便对输电线缆1进行检修，需要检修的时候都要停电，该输电线缆状态的在线监控装置融合了防震锤的功能即利用了安装在输电线缆1两端防震锤2的锤体的震动来缓冲输电线缆1的摆动幅度，并且在输电线缆1两端防震锤2的锤体震动的动能转换为电能，实现电源模块自发电，解决了该输电线缆状态的在线监控装置的电源问题。
50.在本发明实施例中，姿态检测模块20主要是用于检测输电线缆1的三维空间数据。
51.需要说明的是，姿态检测模块20主要是通过三轴陀螺仪这个传感器采集输电线缆1的三维空间位置变化量，通过x轴、y轴、z轴三个方向的数据变化量，可以显示出三轴陀螺仪检测点的运动轨迹，三轴陀螺仪会随着输电线缆1摆动，三轴陀螺仪的采集三维空间数据可以反映输电线缆1的摆动姿态。
52.在本发明实施例中，温度检测模块30主要是用于检测输电线缆1的温度。
53.需要说明的是，温度检测模块30通过温度传感器检测输电线缆1的温度，由于该输电线缆状态的在线监控装置内置在防震锤2中，并通过金属外壳将输电线缆状态的在线监控装置包裹，金属外壳具有良好的导热性，所以安装在外壳内壁的温度检测模块30采集的温度基本等于输电线缆1的温度。
54.在本发明实施例中，数据处理设备主要是对采集的温度数据和三维空间数据进行分析判断输电线缆1是否处于高温状态、断缆状态并监控输电线缆1的状态。
55.需要说明的是，数据处理设备还用于根据监控输电线缆的状态1向用户发出告警信息，数据处理设备为主站监控服务器或移动终端，移动终端用于用户远程监控输电线缆1的状态。其中，数据处理设备通过通信模块发出输电线缆1处于高温状态和/或断缆状态的告警信息，便于用户对输电线缆1的维修。其中，在选择通信方式时，需要考虑输电线缆状态的在线监控装置的应用场景需求，需求包括：需要大量的终端接入、由于线路比较偏僻对信号覆盖要求要广、由于终端的安装位置不方便运维，且需要降低装置功耗、由于终端数量庞大通信资费需要降低。由此，通信模块40选用nb
‑
iot(窄带物联网)通信模块。
56.本发明提供的一种输电线缆状态的在线监控装置，与数据处理设备通信连接并设置在输电线缆上，包括电源模块以及与电源模块连接的姿态检测模块、温度检测模块和通信模块；电源模块用于自发电给姿态检测模块、温度检测模块和通信模块供电；姿态检测模块用于实时采集输电线缆的三维空间数据；温度检测模块用于实时采集输电线缆的温度；通信模块用于将采集的三维空间数据和温度传送至数据处理设备，数据处理设备用于对采集的三维空间数据和温度判断输电线缆是否存在高温损坏、断缆并监控输电线缆的状态。该输电线缆状态的在线监控装置结合数据处理设备实现对输电线缆的摆动姿态、线缆温度情况、线缆是否中断情况等进行实时监控，便于用户及时对输电线缆异常进行修复，解决了现有对输电线缆的状态并无实时监控系统，不能及时对输电线缆异常进行修复的技术问题。
57.需要说明的是，该输电线缆状态的在线监控装置融合了防震锤的功能，不会给输电线缆增加额外多余的配件，并在该输电线缆状态的在线监控装置中结合了通信模块、姿
态检测模块、温度检测模块和电源模块等，并将该输电线缆状态的在线监控装置结合数据护理设备可以实现对输电线缆的摆动姿态、线缆温度情况、线缆是否中断情况等进行实时监控。
58.图4为本发明实施例所述的输电线缆状态的在线监控装置的电源模块结构示意图。
59.如图4所示，在本发明的一个实施例中，电源模块10包括弹性元件11、磁性元件12、储能元件13和线圈14，磁性元件12的两端均与弹性元件11连接，弹性元件11还与锤头5连接，线圈14包裹弹性元件11和磁性元件12后与储能元件13连接。储能元件13与线圈14连接之间设置有整流电路15。
60.需要说明的是，弹性元件11可以选用弹簧，磁性元件12可以选用铷磁铁，储能元件13可以选用电池，在其他实施例中，弹性元件11、磁性元件12、储能元件13也可以选用其他具有相同功能的元件。整流电路15主要由多个二极管组成。在本实施例中，两个电源模块10分别通过弹性金属条连接姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40，弹性金属条中间穿有绝缘皮包裹的电源线，用于连接姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40。其中，电源模块10自发电的工作原理是：当输电线缆1晃动时，会带动电源模块10运动，在电源模块10运动的过程中，电源模块10的磁性元件12将会上下反复移动，使得磁性元件12周围的线圈14对磁性元件12产生的磁感线进行切割，从而形成电流，再通过4个二极管的整流电路15，将充电电流的方向保持一致向储能元件13充电，最后储能元件13通过绝缘电源线穿过弹性金属条连接姿态检测模块20、温度检测模块30和通信模块40为其供电。
61.在本发明实施例中，电源模块10也可以选用太阳能发电，太阳能发电是现有技术，此处不作详述。
62.需要说明的是，电源模块10能够自发电，实现该输电线缆状态的在线监控装置供电的自给自足，可以避免该输电线缆状态的在线监控装置的储能元件更换的问题。
63.在本发明的一个实施例中，数据处理设备包括温度判断子模块和断缆判断子模块；
64.温度判断子模块，用于根据温度检测模块采集的温度高于温度阈值，发出告警；
65.断缆判断子模块，用于对姿态检测模块实时采集的三维空间数据分析，得到输电线缆的变量角度和三轴的变量距离，若任意一轴变量距离大于距离阈值且变量角度大于角度阈值，则输电线缆出现断缆。
66.在本发明实施例中，断缆判断子模块通过matlab软件对姿态检测模块实时采集的三维空间数据分析，得到输电线缆的变量角度和三轴的变量距离。
67.需要说明的是，温度阈值、距离阈值和角度阈值可以根据需求进行设置，此处不做详述。
68.在本发明的实施例中，温度判断子模块可以通过温度达到温度阈值时，移动终端发出声光告警和告警短信。例如，遇到火灾时，能够及时的告警能够为应急响应提供足够应急时间，将电网的风险大大降低。
69.在本发明的实施例中，主要是通过就是得到3轴的三维空间数据，断缆判断子模块通过matlab软件模拟出采集点随时间变化的位置图。移动终端可以直观地观测到采集点的运动轨迹。通过设置三轴方向的距离阈值xmax，ymax，zmax。当采集的三维空间数据超过相
应方向的阈值，将产生告警；当：x、y、z轴任何一个方向的变量距离在3s之内超过2米，且观察采集点的运动轨迹图，如果发现轨迹线出现大角度突变，变量角度大于45度，则判断该输电线缆处于断缆状态。
70.需要说明的是，在配电网中，通过该输电线缆状态的在线监控装置检测输电线缆的运动轨迹，可以间接地判断出哪片区域的受到风力影响比较大，可以提前对该片区域的电网风险进行评估，提前做好应急预案。例如：通过该输电线缆状态的在线监控装置采集的数据在数据处理设备进行分析处理得到输电线缆处于断缆状态，便于加快灾后抢修工作，避免抢修不及时造成损失。
71.实施例二：
72.图5为本发明实施例的输电线缆状态的在线监控方法的步骤流程图。
73.如图5所示，本发明实施例还提供一种输电线缆状态的在线监控方法，包括以下步骤：
74.s1.通过上述输电线缆状态的在线监控装置采集输电线缆的温度数据和三维空间数据；
75.s2.对温度数据是否高于温度阈值，判断输电线缆是否处于高温状态；
76.s3.对三维空间数据采用通过matlab软件进行分析，得到输电线缆的变量角度和三轴的变量距离；
77.s4.若任意一轴变量距离大于距离阈值且变量角度大于角度阈值，则输电线缆处于断缆状态。
78.需要说明的是，实施例二方法中步骤的内容已在实施例一装置中阐述，实施例一已对输电线缆状态的在线监控装置中的内容详细阐述了，在此实施例二中不再对方法步骤的内容进行详细阐述。
79.实施例三：
80.本发明实施例提供了一种输电线缆状态的在线监控设备，包括处理器以及存储器；
81.存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
82.处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的输电线缆状态的在线监控方法。
83.需要说明的是，处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种输电线缆状态的在线监控方法实施例中的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能。
84.示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本技术。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
85.终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
86.所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其
他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
87.存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
88.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
89.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
90.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
91.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
92.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
93.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。