专利名称：一种组态式多功能状态监测代理装置的制作方法
技术领域：
一种组态式多功能状态监测代理装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种组态式多功能输电线路状态监测代理CMA(C0nditi0n Monitoring Agent)装置，可完成对电力输电线路的在线状态监测。
背景技术：
[0002]随着电网电压等级的提高和规模的扩大，电网商业化运营的逐步实施，对输电线路的建设和维护都提出了新的要求。输电线路是电网设施的重要组成部分，其设计、施工、 运行和维护需要耗费大量的人力物力。因此，输电线路管理的有效性和经济性直接影响到电网的运营成本和运行效率。输电线路，特别是高压输电线路的日常维管、监测内容相对比较多，相对较重要的包括气象环境(风力、风速、风向、温度、湿度、气压、雨量、光辐射及其他天气条件)、杆塔倾斜、杆塔振动、绝缘子污秽、导线弧垂、导线温度、导线舞动等等。状态监测代理是电力输变电状态监测设计的专用术语，指安装于线路上或变电站内的，能在一个局部范围内集中线上或站内各类传感器采集的状态监测数据，进行智能化数据加工处理，并集中与状态信息接入控制器CAC(Condition information Acquisition)或状态信息接入网关机CAG(Condition Monitoring Agent)进行标准化数据通信的统一代理装置。 目前的状态监测代理只能代理某一种传感器所采集数据，采集其他数据时需要更换相应设备，数据接口不统一，后台集控中心也需要增加处理单元，作用单一，互通性不强，成本较高，适应能力较差，无法满足智能电网建设的统一、兼容、稳定要求。发明内容[0003]为了克服上述系统的技术和功能缺点，本实用新型提供一种监测传感器、通信单元与状态监测代理都采用组态式连接的多功能电力输电线路在线状态监测代理装置，多功能传感器组态式连接方式即监测代理可动态增减监测传感器的类型和数量，开放性好，具有最大的异构传感器组合能力，并且具备增量组合能力，降低了监控系统成本，通信单元的组态式连接即状态监测代理可根据实际需要自适应从光通信、有线通信和无线通信等方式中选择一种作为最终的通信方式，提高了设备的适应能力和扩展性。[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，状态监测代理装置由多功能传感器组(1)、智能信号处理单元O)、多模态通信单元⑶及太阳能供电单元⑷构成，太阳能供电单元(4)与多功能传感器组(1)、智能信号处理单元( 和多模态通信单元C3)分别连接，提供所需电压供应，多功能传感器组(1)与智能信号处理单元( 连接，负责采集监测信息，并将各种物理信号转换为电信号，智能信号处理单元(2)将多功能传感器组(1)输入的模拟信号转换成数字信号并进行统计分析、特征提取等智能处理，通过USB或者RJ45 接口形式与多模态通信单元C3)连接，多模态通信单元C3)接收智能信号处理单元(2)数据并通过以太网、光纤或无线网络等多种方式发送数据到集控中心，同时接收集控中心的控制信号传输到智能信号处理单元O)，完成状态监测代理与集控中心的通信功能。[0005]而且，智能信号处理单元( 与多功能传感器组(1)之间的连接方式为组态式连接，图像传感器通过BNC接口与智能信号处理单元(2)连接，其他传感器以485总线方式与智能信号处理单元(2)连接，这些传感器的种类和数量可根据实际需要动态增加和减少， 智能信号处理单元⑵可自动监测在线的传感器类型和数量，并自适应调用相应类型的数据处理模块进行智能数据处理。[0006]而且，多模态通信单元(3)包括3G无线通信模块、WiFi模块、WiMax模块以及光纤收发器，多模态通信单元C3)与智能信号处理单元( 采用组态式连接，通信方式根据实际需要从3G移动通信、WiFi无线通信、WiMax无线通信、光通信以及以太网通信中选择其中一种，智能信号处理单元O)自动检测实际连接的多模态通信单元(3)的通信模式并自适应切换。[0007]本实用新型的有益效果是[0008]1.本实用新型根据实际需求，使用485总线技术动态增加和减少传感器的类型和数量，信号处理器自适应调用相关处理模块，实现了组态式连接，增加了系统的灵活性，降低了监测成本。[0009]2.本实用新型支持采用太阳能供电方式，环保经济，易于安装、拆卸及扩充，适应低碳经济的发展。[0010]3.本实用新型采用动态电源管理(DPM)节省功耗，系统根据传感器数据进行智能判决，发现警情则启动智能信号处理单元中的相应数据处理模块，否则该模块处于休眠状态，同时该数据不传输，此工作方式可以节省系统功耗。[0011]4.本实用新型通信单元与信号处理器之间也采用组态式连接，根据实际需要选用有线、无线和光纤等多种传输网络，并可以自适应切换网络，传输方式灵活，系统适应性强。
[0012]图1是本实用新型的外部结构图。[0013]图2是本实用新型的电气连接图。[0014]图3是图1中太阳能电池电路框图。[0015]图4是图1中智能信号处理单元电路框图。
具体实施方式
[0016]图1是本实用新型的外部结构图，状态监测代理装置由多功能传感器组(1)、智能信号处理单元O)、多模态通信单元(3)以及太阳能供电单元(4)构成，四部分通过钢架及铁箱形成一个整体使用螺丝固定在在所监测的输电线路杆塔上，其中太阳能电池单元(4) 固定在专用斜体钢架上固定，该钢架尺寸为，斜边1200mm、高650mm、底边宽560mm，底边四角有四个螺柱孔，用于钢架的固定，钢架的斜面安装太阳能硅板，更好的吸收太阳能，为其他单元提供电源支持，智能信号处理单元( 和多模态通信单元C3)通过螺丝固定在一个长方体的铁箱之内，铁箱长、宽、高分别为50Cm、50Cm、25Cm。多功能传感器组(1)安装在监测输电线路杆塔上，传感器支持图像、气象、振动、温湿度、倾角等多种传感器，负责采集环境、杆塔和导线的物理监测信息，其中图像传感器为球形摄像机，可通过RS485接口控制球机云台转动和焦距调整，支持20倍光学变焦。[0017]图2是本实用新型的电气连接图。太阳能电池单元⑷分别通过直流12V、5V和3. 3V电源线为多功能传感器组(1)、智能信号处理单元O)、多模态通信单元(3)提供电源供应；智能信号处理单元( 分别多功能传感器组(1)和多模态通信单元C3)连接。多功能传感器组(1)将环境物理信号转换为电信号，传送给信号处理器进行进一步处理，传感器与信号处理器以组态方式连接，其中图像传感器以BNC接口形式与智能信号处理单元 (2)连接，其他传感器以RS485总线方式与智能信号处理单元( 连接，传感器的类型和数量可以根据实际需要动态增加和减少，最大支持16个传感器同时采集。智能信号处理单元 (2)是本系统的核心单元，负责对多功能传感器组(1)采集的监测信息进行智能信号处理并在线监测传感器类型和数量，自适应的调用相关数据处理模块，输出信息特征量、压缩码流以及判决信息，作为后台系统的判决依据和参考标准。多模态通信单元(3)包括3G无线通信模块、WiFi模块、WiMax模块以及光纤收发器，3G通信模块选用华为公司的EM700，以 USB接口连接信号处理器，WiFi模块选择深圳天漠科技的WF8000-U WiFi模块，以USB接口连接信号处理器，WiMax模块选用LG伊诺特的M-WiMAX SIP模块，以RJ45接口连接信号处理器，光纤收发模块选择思科公司的WS-GM86，该模块支持单模光钎和多模光纤，带宽1G， 以RJ45接口连接信号处理器。多模态通信单元C3)与智能信号处理单元( 采用组态式连接，通信方式根据实际需要从3G移动通信、WiFi无线通信、WiMax无线通信、光通信以及以太网通信中选择其中一种，并根据实际情况自动切换通信方式，智能信号处理单元自动检测实际连接的通信模块并自适应选择通信模式，多模态通信单元C3)与后台系统进行通信，可完成系统数据传输和后台系统远程控制功能。[0018]图3是太阳能供电单元结构图，太阳能供电单元主要由阳能电池、蓄电池、单片机控制模块、显示设备、温度补偿模块、负载接口及其他外嗣元件组成，其中太阳能电池由单片机控制模块控制向蓄电池充电，负载接口中有分压电路，输出直流12V、3. 3V和5V三种电压，向多功能传感器组(1)、智能信号处理单元( 以及多模态通信单元C3)提供电源供应， 单片机控制模块同时结合考虑蓄电池所处环境的变化，利用温度补偿控制调节电路保护蓄电池。[0019]图4所示是智能信号处理单元电路框图，主要由图像A/D转换单元、专用信号处理器以及存储器构成，其中图像A/D转换由SAA7115负责，图像传感数据之外的其他采集数据包括杆塔导线振动、环境导线温度、杆塔倾角、气象等数据是数字信号，以485总线方式直接输出到信号处理器，SAA7115与图像传感器相连负责将模拟图像信号转换为数字图像信号输出16bit并行信号与信号处理器相连，支持6路视频采集数据处理；信号处理器采用 TI公司的多媒体专用处理芯片DM6446，该芯片具有ARM+DSP双核架构，DSP核负责专用算法处理，ARM核负责系统应用，智能信号处理单元完成图像、振动、微气象、温湿度等监测信息的分析、统计、特征提取采样判决等智能化处理以及数据压缩功能，同时支持多特征信息融合处理，即将振动、微气象、温湿度等多种特征数据用一幅图像显示，智能信号处理单元同时负责动态电源管理(DPM)功能，输出压缩图像信息、监测特征信息及判决信息。存储器采用512M DDR2SDRAM存储单元、32M FLASH单元，负责智能信号处理单元算法涉及到的中间数据，压缩视频图像数据以及配置程序等。[0020]其中，专用信号处理器由485总线控制及数据分发模块、图像处理模块、振动数据处理模块、温度数据处理模块、倾角数据处理模块、气象数据处理模块、数据压缩模块以及 DPM模块构成，485总线控制及数据分发模块从485总线上接收监测数据并判别其类型，输出到相应的振动数据处理模块、温度数据处理模块、倾角数据处理模块、气象数据处理模块模块进行统计分析、特征提取及智能判别，最后输出到数据压缩模块进行数据压缩。图像处理模块对输入数据进行图像或视频进行压缩产生压缩码流，输入支持多中分辨率图像和 CIF视频格式，压缩标准支持JPEG图像压缩标准和H. 264视频压缩标准，视频压缩码流码率 384kbps-2Mbps可调。数据压缩及特征融合模块将各种特征数据进行融合处理，以图像或视频的方式输出，同时压缩除图像数据外的其他传感数据，并将各种压缩数据进行数据打包， 发送到多模态通信单元( 。动态电源管理(DPM)模块接收各传感器处理判决信息，如果某种数据发现警情，则启动监控图像传感器和图像处理模块，将图像压缩数据以及该数据通过多模态通信单元C3)发送出去，否则监控传感器以及信号处理器的图像处理单元等相关部分处于休眠状态，且该数据不予压缩和发送。这种工作方式大大降低了系统的整体功耗。 本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型应不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种组态式多功能状态监测代理装置，其特征在于，由多功能传感器组(1)、智能信号处理单元O)、多模态通信单元C3)及太阳能供电单元(4)构成，太阳能供电单元(4)与多功能传感器组(1)、智能信号处理单元( 和多模态通信单元C3)分别连接，提供所需电压供应，多功能传感器组(1)与智能信号处理单元(2)连接，负责采集监测信息，并将各种物理信号转换为电信号，智能信号处理单元( 将多功能传感器组(1)输入的模拟信号转换成数字信号并进行统计分析、特征提取等智能处理，通过USB或者RJ45接口形式与多模态通信单元C3)连接，多模态通信单元C3)接收智能信号处理单元( 数据并通过以太网、 光纤或无线网络等多种方式发送数据到集控中心，同时接收集控中心的控制信号传输到智能信号处理单元O)，完成状态监测代理装置与集控中心的通信功能。
2.根据权利要求1所述的组态式多功能状态监测代理装置，其特征在于，所述智能信号处理单元(2)与多功能传感器组(1)之间的连接方式为组态式连接，图像传感器通过BNC 接口与智能信号处理单元(2)连接，其他传感器以485总线方式与智能信号处理单元(2) 连接，这些传感器的种类和数量可根据实际需要动态增加和减少，智能信号处理单元(2) 可自动监测在线的传感器类型和数量，并自适应调用相应类型的数据处理模块进行智能数据处理。
3.根据权利要求1所述的组态式多功能状态监测代理装置，其特征在于，所述多模态通信单元C3)包括3G无线通信模块、WiFi模块、WiMax模块以及光纤收发器，多模态通信单元(3)与智能信号处理单元(2)采用组态式连接，通信方式根据实际需要从3G移动通信、 WiFi无线通信、WiMax无线通信、光通信以及以太网通信中选择其中一种，智能信号处理单元O)自动检测实际连接的多模态通信单元(3)的通信模式并自适应切换。
专利摘要本实用新型涉及一种组态式多功能输电线路状态监测代理，由多功能传感器组(1)、智能信号处理单元(2)、多模态通信单元(3)及太阳能供电单元(4)构成，太阳能供电单元(4)与多功能传感器组(1)、智能信号处理单元(2)和多模态通信单元(3)分别连接，提供所需电压供应，多功能传感器组(1)与智能信号处理单元(2)连接，负责采集监测信息，并将各种物理信号转换为电信号，智能信号处理单元(2)将多功能传感器组(1)输入的模拟信号转换成数字信号并进行统计分析、特征提取等智能处理，通过USB或者RJ45接口形式与多模态通信单元(3)连接，多模态通信单元(3)接收智能信号处理单元(2)数据并通过以太网、光纤或无线网络等多种方式发送数据到集控中心，同时接收集控中心的控制信号传输到智能信号处理单元(2)，完成状态监测代理与集控中心的通信功能。本实用新型多功能传感器组(1)与监测代理之间采用组态式连接，采用485总线技术动态增加和减少传感器的类型和数量，多模态通信单元(3)与监测代理之间也为组态式连接，根据实际需要从3G移动通信、WiFi无线通信、WiMax无线通信、光通信以及以太网通信中选择其中一种，自动切换通信模式。本实用新型成本低、功能及适应性强，适用于电力输电线路的在线监测。
文档编号H04L29/08GK202309211SQ20112007976
公开日2012年7月4日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者张方 申请人:张方