基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型一种基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，涉及输电线路振动倾斜监测领域。
【背景技术】
[0002]针对输电线路塔线振动倾斜问题，目前电网公司也有一些方法。具体方法如下:
[0003]1)、地面目测法:采用人工沿线逐塔巡视的作业方式，用肉眼或望远镜对所辖设备及周边环境进行观测。由于输电线路分布点多面广、地理条件复杂，巡线工人需要翻山越岭、涉水过河、徒步或驱车巡检。这种方法劳动强度大，工作效率和探测精度低，可靠性差。检查的时候除非是塔线出现明显的倾斜才可以被发现。
[0004]2)、直升机巡线:采用直升飞机沿输电线路飞行，工作人员用肉眼或机载摄像设备观测和记录沿线异常点的情况。这种方法尽管距离接近，提高了探测效率和精度，但是一方面电力线从观察者或摄录设备的视野中快速通过，不易发现异常，增加了技术难度；另一方面运行费用较高。而且直升机无法发现塔线振动情况。
[0005]3)、移动机器人巡线:移动机器人技术的发展，为架空电力线路巡检提供了新的巡检平台。巡线机器人能够在线工作，以一定的速度沿导线或地线运动，并能跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、杆塔等障碍物，利用携带的传感器对杆塔、导线线路通道等进行检测，记录设备缺陷情况，可以有效代替人工沿电力线路的巡检工作，同时可以进一步提高工作效率和巡检精度。但是，移动机器人巡检对地面要求非常高，而且还受阴雨天气影响，不能对突然状况进行很迅速准确的回应。最主要的是机器人巡视需要人为设定检测时间，不能随时随刻进行检测。
[0006]以上方法虽然在一定程度上能够发现输电线路的运行状况，但是这种检测方法不能有效对输电线路塔线进行有效预警。因为杆塔倾斜不是一蹴而就的过程，是需要时刻观察检测的，一旦塔线倾倒，对电网的损失是相当大的。而且随着国家智能电网建设的规划及实施，在线监测技术作为智能电网输电环节的重点规划项目，也在朝着智能化的方向发展。基于这一思想和实际情况，依据振动产生原因以及自然环境对输电线路塔线的影响，提出一种具有智能化的振动在线检测装置，以确保输电线路塔线保持安全运行显得非常有必要。
【发明内容】
[0007]基于上述问题，本实用新型提供一种基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，旨在利用加速度传感器和倾斜传感器对输电线路塔线进行实时监测，及时通过GPRS发送到监控中心，由监控中心的微处理器模块判断当前线路的振动倾斜情况。通过对振动信号以及倾斜信号的分析处理得出塔线受到外部机械作用力的信号特征，从而有效实现塔线在受到外力破坏时的报警，并且联动启动摄像头，对杆塔现场进行拍照，并将视频图像通过无线网络传送给微处理器模块，微处理器模块经过分析之后就会通过手机短信发送并通知工作人员对输电线路塔线进行保护。
[0008]本实用新型所采用的技术方案是:
[0009]基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，包括
[0010]安装在杆塔上的太阳能供电模块；
[0011]安装在杆塔上的杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块，
[0012]安装在杆塔上的GSM通信模块，
[0013]安装在塔线上的上的摄像头，其特征在于，
[0014]所述杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块通过无线ZigBee连接微处理器模块；
[0015]所述GSM通信模块连接微处理器模块；
[0016]所述摄像头连接微处理器模块；
[0017]所述微处理器模块连接语音提示模块。
[0018]所述微处理器模块、杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块均连接直流稳压电源丰旲块。
[0019]所述杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块通过仪表放大器MAX4196连接微处理器模块。
[0020]所述杆塔振动检测模块包括多个MMA7361型加速度传感器，多个MMA7361型加速度传感器连接微处理器模块。
[0021 ] 所述杆塔倾斜检测模块包括一个BWH520型倾斜传感器，倾斜传感器连接微处理器模块。
[0022]所述语音提示模块包括WT588D型语音芯片，所述WT588D型语音芯片连接微处理器模块，所述WT588D型语音芯片连接存储器、喇叭P6。
[0023]所述GSM通信模块为TC53i模块，所述TC53i模块通过RS-485总线与微处理器模块连接。
[0024]所述微处理器模块连接串口通信模块，所述串口通信模块包括MAXM芯片。
[0025]所述摄像头通过继电器驱动器ULN2803、继电器连接微处理器模块。
[0026]所述微处理器模块包括芯片CC2530，芯片CC2530连接LED指示灯。
[0027]本实用新型一种基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，通过振动传感器和倾斜传感器对塔线进行自动检测，并且通过摄像头对突发情况进行抓拍，实现对输电线路塔线的保护。
[0028]本实用新型一种基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，通过振动传感器以及倾斜传感器自动监测输电线路杆塔运行状况，一旦遇到杆塔振动或者倾斜状况，可以通过系统微处理器发出控制命令，并且通过系统红外摄像头对此事故进行闪光拍照，并且将现场情况通过声音报警器报警，并以短信形式发送给系统中心，实现对输电线路塔线全方位保护。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型装置的模块连接框图；
[0030]图2为本实用新型装置的主控制电路图；
[0031]图3为本实用新型装置的加速度传感器电路图；
[0032]图4为本实用新型装置的倾斜传感器检测电路图；
[0033]图5为本实用新型装置的语音提示模块电路图；
[0034]图6为本实用新型装置的GSM通信模块的接口电路；
[0035]图7为本实用新型装置的直流稳压电源模块电路原理图；
[0036]图8为本实用新型装置的串口通信模块电路图；
[0037]图9为本实用新型装置的摄像头开关电路原理图；
[0038]图10为本实用新型装置的传感器信号放大电路图。
【具体实施方式】
[0039]基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，包括
[0040]安装在杆塔上的太阳能供电模块；
[0041]安装在杆塔上的杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块，
[0042]安装在杆塔上的GSM通信模块，
[0043]安装在塔线上的上的摄像头，其特征在于，
[0044]所述杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块通过无线ZigBee连接微处理器模块；
[0045]所述GSM通信模块连接微处理器模块；
[0046]所述摄像头连接微处理器模块；
[0047]所述微处理器模块连接语音提示模块。
[0048]所述微处理器模块、杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块均连接直流稳压电源丰旲块。
[0049]所述杆塔振动检测模块、杆塔倾斜检测模块通过仪表放大器MAX4196连接微处理器模块。
[0050]所述杆塔振动检测模块包括多个MMA7361型加速度传感器，多个MMA7361型加速度传感器连接微处理器模块。
[0051 ] 所述杆塔倾斜检测模块包括一个BWH520型倾斜传感器，倾斜传感器连接微处理器模块。
[0052]所述语音提示模块包括WT588D型语音芯片。
[0053]本实用新型一种基于多传感器数据融合输电线路杆塔异常预警装置，采用太阳能供电模块集中供电，太阳能供电模块包括太阳能蓄电池，太阳能蓄电池集中供电部分安装在杆塔上。有嵌入式系统作为监控终端的主节点，各个检测子系统作为从节点，主节点通过RS-485总线获取振动和倾角信号采集，同时通过RS-485总线发送摄像机云台的控制指令，并且将检测结果和视频数据通过GPRS发送给远程监控中心主站，通过短程无线通讯ZigBee模块实现与独立无源无线检测子系统进行通讯。
[0054]本实用新型装置，杆塔上监测终端采用4个加速度传感器和I个倾角传感器检测塔线系统数据，结合多传感器数据融合，得到杆塔由于机械外力破坏、杆塔基础劣化引起的异常载荷预警判据。本实用新型所采用的加速度传感器型号为MMA7361，该加速度传感器是一种超低功耗、小型电容式的微机械加速度传感器。它可为多功能应用提供灵活的可选量程，功耗低，开机响应时间短，噪音低、灵敏度高，频率及解析度高，提供精确的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆感应灵敏度不同应用的建议重力加速度级别。它的主要作用是在输电线路塔线发生振动时，检测振动的加速度。当检测振动的加速度达到系统预先设置的阈值时，就会将信号通过GPRS发送到监控中心，由监控中心判断并发出控制命令，从而采取一定的补救措施。倾斜传感器的型号为BWH520，这是一款高精度电压输出的双轴倾角传感器，最高精度可达到0.005°。内部采用高分辨率差分数模转换器，通过自动补偿方法，减小了环境变化引起的误差。内置微型固体摆锤，通过测量静态重力场变化，转换成倾角变化，变化通过电压方式输出。本产品采用非接触式测量原理，能实时输出当前的姿态倾角，使用简单，高精度，体积小，抗外界电磁干扰能力强，承受冲击震动能力强。
[0055]本实用新型装置中的GSM通信模块安装在杆塔上，并且与微处理器模块连接，能够与远程系统中心进行数据通信。GSM通信模块通过RS-485总线与微处理器模块连接，用于和外部系统通讯，向外部系统发出各种报警信息。采用无线通信方式实现监测终端与远程系统中心的数据通信。
[0056]本实用新型装置中使用的摄像头为SAT系列，该红外摄像头采用多晶硅材料制备的单片机电阻型微测辐射热计技术，具有76800个探测器单元同时测量全画面中76800个像素点的温度数据，并把振动、倾斜图像转化为标准视