专利名称：一种光纤传感的输电塔架覆冰预警系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，属于输电线路在线监测技术领域。
背景技术：
冰雪对电力系统来讲是个季节性危害，输电线路冬季因受冰雪危害引起的供电中断事故都是较严重的，其修复工作难度大，周期长，停电影响面积广，如何在达到覆冰条件以前就做出反应，提前采取各种方式避免供电中断事故的发生，一直是全世界范围内需要解决的难点问题。现有技术中采用带电传感器进行信号传输，但是带电传感器在强电磁环境下受电 磁干扰造成检测不准确的问题；同时，主要是对单点检测，大大降低了检测的精度和对状态判断的准确性。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种光纤传感的输电塔架覆冰
预警系统。本实用新型的目的通过以下方案实现一种光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，包括主控制器CPU I、光纤湿度传感器12、光纤温度传感器13、无线通信模块4、吸湿容水槽5、远程控制PC6、电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8、光纤温度在线分析仪9、光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll组成，其特征在于光纤湿度传感器12的输入端与吸湿容水槽5连接，光纤湿度传感器12和光纤湿度传感器IIlO的输出端与光纤湿度在线分析仪8的输入端连接,光纤温度传感器13和光纤温度传感器IIll的输出端与光纤温度在线分析仪9连接，电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8的输出端和光纤温度在线分析仪9的输出端分别通过I/O端口与主控制器CPU I连接，主控制器CPU I通过无线通信模块4与远程控制PC6连接。所述的光纤湿度传感器12，光纤温度传感器13，无线通信模块4和吸湿容水槽5一起固定于塔架；光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll分别固定于相邻塔架之间的电缆最低点。所述的光纤湿度传感器12和光纤湿度传感器1110，光纤温度传感器13和光纤温度传感器IIll为两组相同的传感器；光纤湿度传感器I和光纤湿度传感器II由光纤光栅(FBG)涂覆聚酰亚胺(PI)薄膜制成。。所述的无线通信模块4、光纤湿度在线分析仪8的输出端和光纤温度在线分析仪9的输出端通过USB，RS232，以太网中的任一种方式与主控制器CPU连接。所述的主控制器CPU I、光纤湿度传感器12、光纤温度传感器13、无线通信模块4、吸湿容水槽5、远程控制PC6、电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8、光纤温度在线分析仪9、光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll都是市售的普通元件。[0010]本实用新型的有益效果是I、采用光纤传感器进行温度和湿度检测，避免了以往带电传感器在强电磁环境下受电磁干扰的问题；2、从原始的单点检测，升级到多点检测，大大提高了检测的精度和对状态判断的准确性，同时与以往单点式检测相比，并没有增加系统成本；3、系统设置有吸湿容水槽，能在环境达到覆冰条件以前就做出响应，具有报警的超前性；本系统机构简单，同时采用定时发送，定点发送和点播发送，避免了在不需要检测的时候连续工作，降低了成本。
图I为本实用新型的结构示意图；图中1_主控制器CPU、2_光纤湿度传感器1、3_光纤温度传感器1、4_无线通信模块、5-吸湿容水槽、6-远程控制PC、7-电源控制系统、8-光纤湿度在线分析仪、9-光纤温度在线分析仪、10-光纤湿度传感器IIUl-光纤温度传感器II。
具体实施方式
下面结合图I对本实用新型做进一步详细的说明。如图I所示输电塔架覆冰预警系统，包括主控制器CPU I、光纤湿度传感器12、光纤温度传感器13、无线通信模块4、吸湿容水槽5、远程控制PC6、电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8、光纤温度在线分析仪9、光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll组成，其特征在于光纤湿度传感器12的输入端与吸湿容水槽5连接,光纤湿度传感器12和光纤湿度传感器IIlO的输出端与光纤湿度在线分析仪8的输入端连接，光纤温度传感器13和光纤温度传感器IIll的输出端与光纤温度在线分析仪9连接，电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8的输出端和光纤温度在线分析仪9的输出端分别通过I/O端口与主控制器CPUI连接，主控制器CPU I通过无线通信模块4与远程控制PC6连接。所述的光纤湿度传感器12和光纤湿度传感器1110，光纤温度传感器13和光纤温度传感器IIll为两组相同的传感器；光纤湿度传感器12和光纤湿度传感器IIlO由光纤光栅(FBG)涂覆聚酰亚胺(PI)薄膜制成。光纤布拉格光栅湿度传感器采用的聚酰亚胺湿敏薄膜，具有湿膨胀线性度好、耐高温、耐腐蚀、响应速度快的突出优点。该传感器又集光纤光栅型传感器测量精度高、小型化、易复用等特点于一身，解决了易燃、易爆、电磁干扰等环境下湿度难以测量与控制的难题。湿敏聚合物聚酰亚胺(P1)，是典型的高分子湿敏材料，尽管它的湿度膨胀能力不如其他湿敏聚合物的灵敏度高，但它的湿度膨胀效应是线性和可逆的，因此光纤光栅(FBG)涂覆聚酰亚胺(PD薄膜，FBG的湿度传感效应好。所述的无线通信模块4、光纤湿度在线分析仪8的输出端和光纤温度在线分析仪9的输出端通过USB，RS232，以太网中的任一种方式与主控制器CPU连接。所述的主控制器CPU I、光纤湿度传感器12、光纤温度传感器13、无线通信模块4、吸湿容水槽5、远程控制PC6、电源控制系统7、光纤湿度在线分析仪8、光纤温度在线分析仪
9、光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll都是市售的普通元件。所述的光纤湿度传感器12，光纤温度传感器13，无线通信模块4和吸湿容水槽5一起固定于塔架；光纤湿 度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll分别固定于相邻塔架之间的电缆最低点；根据电力部门的提供的数据，当大气的温度达到0°c以下、湿度达到90%以上时就有可能结冰，塔架和两塔架之间电缆最低点是最容易覆冰的位置，所以同时检测塔架和两塔架之间电缆最低点的覆冰条件，增加了判断的准确性。在传感的过程中，光源发出的光波由传输通道进入传感光栅，传感光栅在外场的作用下，对光波进行调制，带有外场信息的光波被传感光栅反射，进入接收通道解调并输出，由于在线分析仪接收的光谱包含了外场作用的信息，因而光谱分析仪探测出光谱分析及相关变化，即可获得外场信息的细致描述。具体方法利用宽带光源(如发光二极管LED)，输入光纤光栅，再用在线分析仪检测输出光的波长差A入。本实用新型采用上述光纤传感器，是使用封闭式光纤方式进行传输，对波长检测而不是对强度检测，避免了传统传感器采用模拟量方式测量和传输带来的信号偏差。光纤传感器采用光学方法测量，测量现场不带电，不受强电磁环境下电磁干扰。本系统是为高海拔地区的输电塔架设计，下面结合图I对系统的工作过程并结合监控系统的要求加以叙述。监控系统考虑到无线传输流量，耗电量及成本等因素，本系统没有采用实时发送，即采集一次发送给远端服务器一次，而是采用实时采集、定时发送或定点发送或点播观察，具体工作过程如下第一步启动阶段光纤湿度传感器12、光纤温度传感器13、光纤湿度传感器IIlO和光纤温度传感器IIll联网后并安装、启动以后，进行初始化，同时无线通信模块也会进入到配置模式即通过主控制器CPUl，对无线通信模块发送AT命令进行相应配置。配置完成之后即开始接收数据信息，同时无线通信模块也通过设定好的远程控制PC6的地址和端口号与远程控制PC6进行连接。连接到远程控制PC6以后，无线通信模块会发送一个数据包，数据包里面包含塔架设备ID号，设备名称等信息，这些信息也会显示在远程控制PC6的界面上。用户此时就可以向采集前端发送一些采集发送控制命令如采集大小、频率和请求发送数据等命令，前端接收到命令以后对终端进行相应调整，并发送当前的温、湿度数据信息发送到远程控制PC6，远程控制PC6记录、保存并监视该前端与服务器的连接。此时，可以打开远程控制PC6的WEB页面可以看到数据的更新。第二步自动检测阶段启动完成之后，在处理远程控制PC6的WEB页面上可以显示数据信息，而在温、湿度信息采集的同时，不断监控这两项信息的变化，当吸湿容水槽5出现积水时，发出一级报警。温度达到0°C以下，湿度到90%以上时，发出二级报警。温度上升至0°C以上，或湿度小于90%时，解除报警状态。本系统还包括一些其他的功能I、定时发送功能[0036]定时功能在本系统中由检测终端的主控制器CPUl实现。即主控制器CPUl定时将当前的数据信息向无线通信模块4发送一次。定时时间设置由远程控制PC6端的设置功能实现。在夏季等不可能发生覆冰的时间段里，可以关闭检测系统，节约电量。2、定点发送功能温度到达某个点的时候通过无线通信模块4向远程控制PC6端发送一次，本系统中设置的定点是-10°C，-3°C，0°C，3°C，10°C。3、点播发送功能当用户无定时监控的要求，或者用户设置的定时时间较长，或者未到定点发送的时间，但在定时间隔中间有查看现场的要求的时候，用户可以启动点播功能。在远程控制PC6端上通过向处理终端发送请求发送的命令，当前现场的温、湿度便传送给远程控制PC6
端。 本实用新型是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求1.一种光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，其特征在于系统包括主控制器CPU、光纤湿度传感器I、光纤温度传感器I、无线通信模块、吸湿容水槽、远程控制PC、电源控制系统、光纤湿度在线分析仪、光纤温度在线分析仪、光纤湿度传感器II和光纤温度传感器II组成，光纤湿度传感器I的输入端与吸湿容水槽连接，光纤湿度传感器I和光纤湿度传感器II的输出端与光纤湿度在线分析仪的输入端连接，光纤温度传感器I和光纤温度传感器II的输出端与光纤温度在线分析仪连接，电源控制系统、光纤湿度在线分析仪的输出端和光纤温度在线分析仪的输出端分别通过I/o端口与主控制器CPU连接，主控制器CPU通过无线通信模块与远程控制PC连接。
2.根据权利要求I所述的光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，其特征在于所述的光纤湿度传感器I，光纤温度传感器I，无线通信模块和吸湿容水槽一起固定于塔架；光纤湿度传感器II和光纤温度传感器II分别固定于相邻塔架之间的电缆最低点。
3.根据权利要求I所述的光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，其特征在于所述的光纤湿度传感器I和光纤湿度传感器II，光纤温度传感器I和光纤温度传感器II为两组相同 的传感器。
4.根据权利要求I所述的光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，其特征在于所述的无线通信模块、光纤湿度在线分析仪的输出端和光纤温度在线分析仪的输出端通过USB，RS232，以太网中的任一种方式与主控制器CPU连接。
5.根据权利要求I所述的光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，其特征在于光纤湿度传感器I和光纤湿度传感器II由光纤光栅(FBG)涂覆聚酰亚胺(PI)薄膜制成。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤传感的输电塔架覆冰预警系统，属于输电线路在线监测技术领域，系统中光纤湿度传感器I的输入端与吸湿容水槽连接，光纤湿度传感器I和光纤湿度传感器II的输出端与光纤湿度在线分析仪的输入端连接，光纤温度传感器I和光纤温度传感器II的输出端与光纤温度在线分析仪连接，电源控制系统、光纤湿度在线分析仪的输出端和光纤温度在线分析仪的输出端分别通过I/O端口与主控制器CPU连接，主控制器CPU通过无线通信模块与远程控制PC连接；本实用新型采用光纤传感器，提高了准确度；系统设置有吸湿容水槽，具有报警的超前性；本系统机构简单，同时具有定时发送，定点发送和点播发送功能，不需连续工作，降低了成本。
文档编号G08B19/02GK202650190SQ201220092590
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者许江淳, 刘玺, 赵松, 周靖 申请人:昆明理工大学