一种架空输电线路覆冰监测系统的制作方法

本发明架空输电线路监测领域，具体是一种架空输电线路线路覆冰监测装置。

背景技术：

架空输电线路是电力输电系统的重要组成部分，随着电力系统快速发展，高压、超高压和特高压远距输电线路日益增多，架空输电线路故障对电力系统影响越来越大。我国能源集中分布在西部地区，随着国家“西电东送”的发展战略的落实，越来越多的架空线路分布于广泛的地理区域，其输电走廊穿越的区域地形复杂、环境恶劣，电力系统的安全稳定运行也受到严峻的挑战。近年来，我国不少南方地区多次因线路覆冰导致大范围停电事故，国民经济生活受到很大的影响，造成的经济损失巨大。

目前架空输电线路监测装置使用单一的且功耗大、运行不稳定的无线网络，难以保障监测系统的可靠性。本系统在授权网络信号覆盖不到的地方使用非授权频谱lora网络，结合使用授权频谱窄带物联网(narrowbandinternetofthings,nb-iot)提高信号传输的可靠性，这两种无线网络低功耗广域网技术(low-powerwide-areanetwork,lpwan)的典型代表，具有覆盖范围广、功耗低和成本低等特点，非常适合在输电线路监测中应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可靠性高的架空输电线路覆冰监系统；该系统利用先进低功耗无线传感模块和高精度传感器，可以解决目前市场上在恶劣环境中持续且安全可靠的架空输电线路监测的难题。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种架空输电线路覆冰监系统，主要由数据采集模块、中央处理单元、无线传输模块、电源模块以及物联网监控中心组成。其中中央处理单元主要控制数据采集模块的采集、无线传输模块信号传输以及电源模块的安全切换；电源模块主要为数据采集模块、中央处理单元以及无线传输模块提供稳定的电源；将采集到的数据通过无线传输模块发送至物联网监控中心；

本发明所述的数据采集模块特征在于：主要包括拉力传感器、倾斜传感器、电缆温度传感器以及微型气象站；其中电缆温度传感器使用接触数字集成式温度传感器ds18b20；微型气象站中包括环境温湿度传感器、风向风速传感器、气压传感器；

本发明所述的中央处理单元特征在于：系统主要工作在野外高空等恶劣的环境下，因而选用的主控芯片应具有模拟量处理、抗干扰能力强、低功耗控制电路等特点，系统采用stm32f103c8t6单片机作为主控芯片，主要作用控制外围各电路之间协调、可靠、高效的正常工作；外围时钟、复位电路和stm32f103c8t6芯片构成了单片机的最小系统；

本发明所述的无线传输模块特征在于：包括两种低功耗技术，lora无线传输模块和nb-iot无线传输模块，多个lora模块可以自主形成lora通信网络，在nb-iot信号覆盖不到的地方，可以通过信号多跳方式进行数据传输。

本发明所述的电源模块特征在于：采用太阳能电池和蓄电池组合电源供电，蓄电池可作为备用电源，当遇到连续阴雨天气或太阳能供电不足时使用。

本发明所述的物联网监控中心特征在于：系统采用onenet物联网平台，该平台适用于多种协议类型和各种网络环境。同时能够实现增加api和应用模板的种类，支持多种智能硬件的开发，提供大数据服务和快速接入各类传感器和智能硬件服务，做到物联网领域中设备连接、协议适配、数据保密、大数据分析等paas级目的，是一个功能强大数据存储中心。

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：系统采用多种传感器采集架空输电线路的覆冰状况，通过抗干扰性强的低功耗微处理器(mcu)，采用stm32f103c8t6单片机对数据进行安全可靠的处理；系统采用两种低功耗广域网技术lora无线传输技术和nb-iot无线传输技术，为数据的传输提供安全可靠的保障；利用onenet物联网云平台，搭建智能化软件监控系统，对架空输电线路信息进行实时在线监测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的架空输电线路覆冰监测系统的结构图。

图2是本发明实施例提供的架空输电线路覆冰监测系统的安装示意图。

图3是本发明实施例提供的架空输电线路覆冰监测系统监控中心结构图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，一种架空输电线路覆冰监测系统包括采集端的电缆中的拉力传感器、倾斜(角)传感器和电缆温度传感器，以及微型气象站主要监测输电线路的环境状况，其中包括温湿度传感器、气压传感器和风向风速传感器，对物理信息进行实时采集；将采集到的数据通过信号线传输至mcu进行数据处理后，通过lora或nb-iot有效的无线传输模块将信号传输至物联网监控中心；整个数据采集、处理、收发过程都由电源系统供电，其中电源系统包括太阳能电池和蓄电池结合使用。

如图2所示，图中：1导线、2铁塔、3绝缘子、4中央处理单元、5无线传输模块、6太阳能板、7电源系统、8微型气象站、9拉力传感器、10倾斜(角)传感器、11电缆温度传感器、12双绞屏蔽信号线。密封倾斜(角)传感器和温度传感器附着固定于电缆上，由于覆冰重力导致电缆倾斜，可测出其倾斜角度，贴附于电缆上的温度传感器可直接测出电缆温度。倾斜(角)传感器放置时在水平面调节好，放置时应注意参考面水平放置。拉力传感器安装于铁塔和绝缘子之间，当电缆覆冰后重力增加，使绝缘子与铁塔之间拉力增加，故可判断出电缆是否覆冰；安装注意：严禁安装时，少装紧固螺栓，将传感器垂直放置，防止偏载或受力不均匀，损坏传感器。使用封闭式铁箱放置中央处理单元和系统电源控制模块及蓄电池，箱上部采光点较好的部位稳固定放置太阳能板。风速风向传感器、温湿度传感器和气压传感器组成的微型气象站安装于铁塔上端，选择较为稳定的位置进行安装，可预判断是否有覆冰迹象。其中风向风速传感器放置于气象箱的顶部紧固，气压传感器和温湿度传感器放置于气象站内部。监测装置采用阻燃、防爆、防腐、防潮等设计；外壳的防护性能符合gb4208规定的ip65级要求，应尽可能采用不锈钢材料；电源和信号插口应采用防水航空插头，应具备防误插设计。

如图3所示，物联网监控中心主要包括数据管理和人机交互界面两部分组成。数据管理单元主要是在云平台的数据库中完成数据存储、查询、删除、上传等。人机交互界面是中移公司提供的onenet物联网开放平台，在一定的条件下自定义监控界面，显示输电线路的实时状态以及对编号的架空输电线路定位预警。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。