輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，涉及輸電桿塔在線監(jiān)測領(lǐng)域。它是為了解決現(xiàn)有采用有線方式的輸電桿塔監(jiān)測設(shè)易受線路上的強(qiáng)電信號干擾、智能化程度低的問題。它通過N個(gè)桿塔監(jiān)測單元進(jìn)行多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)包括桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的傾斜值、微波值、導(dǎo)線拉力值和振動(dòng)值然后以無線的方式發(fā)送給桿塔監(jiān)測主單元，桿塔監(jiān)測主單元監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓和日照度，并綜合進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后通過GPRS無線通信的方式傳送給監(jiān)控中心及與能夠與監(jiān)控中心通信各移動(dòng)終端。本發(fā)明適用于輸電桿塔在線監(jiān)測。
【專利說明】輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及輸電桿塔在線監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技進(jìn)步及社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展，人民生活質(zhì)量與需求不斷的提高，用電量也隨之大幅提升。然而，雨雪、大風(fēng)等自然災(zāi)害以及土層塌陷、工程施工、人為破壞等原因卻經(jīng)常造成輸電桿塔發(fā)生傾斜，導(dǎo)致輸電線路中斷等事故發(fā)生，嚴(yán)重影響了國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與日常生活。并且輸電線路極易受區(qū)域內(nèi)的氣象環(huán)境影響造成線路中斷。電力系統(tǒng)現(xiàn)多采用單一的人工巡查，將耗費(fèi)大量的人力物力資源，而且受到地域影響有些桿塔問題不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在著重大安全隱患。
[0003]申請?zhí)枮?1108169.4的中國專利公開了一種采用信號有線傳輸方式，但這種傳輸方式簡單，易受線路上強(qiáng)電信號干擾，成本較高。
[0004]申請?zhí)枮?01220335656.5的中國專利公開了一種監(jiān)測桿塔狀態(tài)技術(shù)，但其只能監(jiān)測桿塔狀態(tài)，監(jiān)測功能單一，智能化程度低。
[0005]申請?zhí)枮?01020547732.X的中國專利公開了一種桿塔故障信號接力傳遞裝置，未采用ZigBee技術(shù)。
[0006]申請?zhí)枮?01020202730.7的中國專利公開了一種輸電線路在線監(jiān)測裝置采用單片機(jī)加ZigBee模塊的方式，成本較高，功耗較大。
[0007]但后兩種方案對于輸電桿塔監(jiān)測線路上的強(qiáng)電信號抗干擾能力也較低。
[0008]并且現(xiàn)有產(chǎn)品多采用·電池供電或固定太陽能電池板供電，沒有采用光跟蹤技術(shù)，太陽能利用率低，并且功耗較大。以及，現(xiàn)有產(chǎn)品不能準(zhǔn)確判斷斷線位置，不能監(jiān)測人員攀配情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有方式中對于輸電桿塔監(jiān)測線路上的強(qiáng)電信號抗干擾能力低、智能化程度低的問題，從而提供輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0010]輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括N個(gè)桿塔監(jiān)測單元1、桿塔監(jiān)測主單元、監(jiān)控中心3和電源模塊#為正整數(shù)；
[0011]每個(gè)桿塔監(jiān)測單元I包括傾斜傳感器11、微波傳感器12、拉力傳感器13、振動(dòng)傳感器14和桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15，所述傾斜傳感器11用于監(jiān)測電桿塔的傾斜值；所述微波傳感器12用于監(jiān)測電桿塔的微波值；拉力傳感器13用于監(jiān)測電桿塔的導(dǎo)線拉力值；振動(dòng)傳感器14用于監(jiān)測電桿塔的振動(dòng)值；
[0012]傾斜傳感器11的傾斜值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的傾斜值輸入端連接；所述微波傳感器12的微波值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的微波值輸入端連接；拉力傳感器13的拉力值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的拉力值輸入端連接；振動(dòng)傳感器14的振動(dòng)值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的振動(dòng)值輸入端連接；[0013]桿塔監(jiān)測主單元包括桿塔監(jiān)測主機(jī)21、溫濕度傳感器22、風(fēng)速傳感器23、風(fēng)向傳感器24、雨量傳感器25、氣壓傳感器26和日照傳感器27 ；
[0014]所述溫濕度傳感器22用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的溫濕度；風(fēng)速傳感器23用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)速；風(fēng)向傳感器24用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)向；雨量傳感器25用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的雨量；氣壓傳感器26用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的氣壓；日照傳感器27用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的日照量；
[0015]所述溫濕度傳感器22的溫濕度信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的溫濕度信號輸入端連接；風(fēng)速傳感器23的風(fēng)速信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的風(fēng)速信號輸入端連接；風(fēng)向傳感器24的風(fēng)向信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的風(fēng)向信號輸入端連接；雨量傳感器25的雨量信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的雨量信號輸入端連接；氣壓傳感器26的氣壓信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的氣壓信號輸入端連接；日照傳感器27的日照信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的日照信號輸入端連接；桿塔監(jiān)測主機(jī)21用于與N個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15進(jìn)行無線通信；
[0016]監(jiān)控中心3包括GPRS通信模塊31和監(jiān)控中心移動(dòng)終端32 ;所述GPRS通信模塊31的GPRS信號輸出端與監(jiān)控中心移動(dòng)終端32的GPRS信號輸入端連接；GPRS通信模塊31用于接收桿塔監(jiān)測主機(jī)21發(fā)射的無線信號；
[0017]電源模塊用于給桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15和桿塔監(jiān)測主機(jī)21提供工作電源。
[0018]每個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15均采用Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)。
[0019]桿塔監(jiān)測主機(jī)21采用Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)。
[0020]電源模塊包括太陽能電池板4、鋰電池充電板5、鋰電池6、光照采集單元7、無線單片機(jī)8、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9和步進(jìn)電機(jī)10 ；
[0021]太陽能電池板4的電源信號輸出端與鋰電池充電板5的電源信號輸入端連接；所述鋰電池充電板5用于給鋰電池充電；所述鋰電池的電源信號輸出端與無線單片機(jī)8的電源信號輸入端連接；光照采集單元7用于采集太陽能電池板4上的光照量；所述光照采集單元7的光照量輸出端與無線單片機(jī)8的光照量輸入端連接；所述無線單片機(jī)8的驅(qū)動(dòng)信號輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)信號輸入端連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)10工作；太陽能電池板4固定在步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸上。
[0022]本發(fā)明涉及一種輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有設(shè)備監(jiān)測功能單一、智能化程度低、信號傳輸不穩(wěn)定、能源利用率低的問題。它包括桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、桿塔檢測主機(jī)、電源模塊、監(jiān)控中心及移動(dòng)終端。桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)位于每個(gè)桿塔頂端，連接有三軸加速度傳感器、微波感應(yīng)器、拉力傳感器、振動(dòng)傳感器，分別用來監(jiān)測桿塔傾角、人員攀爬、導(dǎo)線拉力、桿塔振動(dòng)情況。每個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)之間通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與桿塔檢測主機(jī)連接，桿塔監(jiān)測主機(jī)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)收集每個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測信息，并連接有微氣象傳感器,監(jiān)測本地區(qū)溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓、日照氣象參數(shù)。桿塔檢測主機(jī)上連接有GPRS通信模塊，通過無線通信技術(shù)將本地區(qū)所有信息打包傳輸至監(jiān)控中心與移動(dòng)終端。電源模塊使用具有光跟蹤的太陽能電池板進(jìn)行供電。本發(fā)明對于輸電桿塔監(jiān)測線路上的強(qiáng)電信號的抗干擾能力強(qiáng)，同比提高20%以上。【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的監(jiān)測原理示意圖；
[0025]圖3是電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)電路連接示意圖，實(shí)線框內(nèi)為ZigBee通信模塊無線單片機(jī)及其外圍電路；
[0027]圖5是桿塔監(jiān)測主機(jī)電路連接示意圖，實(shí)線框內(nèi)為ZigBee通信模塊無線單片機(jī)及其外圍電路。
【具體實(shí)施方式】
[0028]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1說明本【具體實(shí)施方式】，輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，它包括N個(gè)桿塔監(jiān)測單元1、桿塔監(jiān)測主單元、監(jiān)控中心3和電源模塊；N為正整數(shù)；
[0029]每個(gè)桿塔監(jiān)測單元I包括傾斜傳感器11、微波傳感器12、拉力傳感器13、振動(dòng)傳感器14和桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15，所述傾斜傳感器11用于監(jiān)測電桿塔的傾斜值；所述微波傳感器12用于監(jiān)測電桿塔的微波值；拉力傳感器13用于監(jiān)測電桿塔的導(dǎo)線拉力值；振動(dòng)傳感器14用于監(jiān)測電桿塔的振動(dòng)值；
[0030]傾斜傳感器11的傾斜值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的傾斜值輸入端連接；所述微波傳感器12的微波值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的微波值輸入端連接；拉力傳感器13的拉力值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的拉力值輸入端連接；振動(dòng)傳感器14的振動(dòng)值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15的振動(dòng)值輸入端連接；
[0031]桿塔監(jiān)測主單元包括桿塔監(jiān)測主機(jī)21、溫濕度傳感器22、風(fēng)速傳感器23、風(fēng)向傳感器24、雨量傳感器25、氣壓傳感器26和日照傳感器27 ；
[0032]所述溫濕度傳感器22用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的溫濕度；風(fēng)速傳感器23用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)速；風(fēng)向傳感器24用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)向；雨量傳感器25用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的雨量；氣壓傳感器26用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的氣壓；日照傳感器27用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元I和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的日照量；桿塔監(jiān)測主機(jī)21用于與N個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15進(jìn)行無線通信；
[0033]所述溫濕度傳感器22的溫濕度信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的溫濕度信號輸入端連接；風(fēng)速傳感器23的風(fēng)速信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的風(fēng)速信號輸入端連接；風(fēng)向傳感器24的風(fēng)向信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的風(fēng)向信號輸入端連接；雨量傳感器25的雨量信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的雨量信號輸入端連接；氣壓傳感器26的氣壓信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的氣壓信號輸入端連接；日照傳感器27的日照信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)21的日照信號輸入端連接；
[0034]監(jiān)控中心3包括GPRS通信模塊31和監(jiān)控中心移動(dòng)終端32 ;所述GPRS通信模塊31的GPRS信號輸出端與監(jiān)控中心移動(dòng)終端32的GPRS信號輸入端連接；GPRS通信模塊31用于接收桿塔監(jiān)測主機(jī)21發(fā)射的無線信號；[0035]電源模塊用于給桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15和桿塔監(jiān)測主機(jī)21提供工作電源。
[0036]【具體實(shí)施方式】二、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)的在于，每個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)15均采用Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)。
[0037]【具體實(shí)施方式】三、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】二所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)的在于，桿塔監(jiān)測主機(jī)21采用Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)。
[0038]【具體實(shí)施方式】四、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一、二或三所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)的在于，電源模塊包括太陽能電池板4、鋰電池充電板5、鋰電池6、光照采集單元7、無線單片機(jī)8、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9和步進(jìn)電機(jī)10 ；
[0039]太陽能電池板4的電源信號輸出端與鋰電池充電板5的電源信號輸入端連接；所述鋰電池充電板5用于給鋰電池充電；所述鋰電池的電源信號輸出端與無線單片機(jī)8的電源信號輸入端連接；光照采集單元7用于采集太陽能電池板4上的光照量；所述光照采集單元7的光照量輸出端與無線單片機(jī)8的光照量輸入端連接；所述無線單片機(jī)8的驅(qū)動(dòng)信號輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9的驅(qū)動(dòng)信號輸入端連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)10工作；太陽能電池板4固定在步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸上。
[0040]工作原理:它包括桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、桿塔監(jiān)測主機(jī)、電源模塊、監(jiān)控中心及移動(dòng)終端。若干桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)與一個(gè)桿塔監(jiān)測主機(jī)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)用來監(jiān)測次區(qū)域內(nèi)各個(gè)桿塔的狀態(tài)以及本區(qū)域的氣象指標(biāo)，桿塔監(jiān)測主機(jī)通過GPRS模塊將此區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)打包發(fā)送至監(jiān)測中心和移動(dòng)終端。各個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)與桿塔監(jiān)測主機(jī)均由電源模塊進(jìn)行供電。
[0041]桿塔檢測節(jié)點(diǎn)用來監(jiān)測輸電桿塔的傾斜狀態(tài)、振動(dòng)狀態(tài)、導(dǎo)線拉力以及人員攀爬情況。由傾斜傳感器、微波感應(yīng)器、拉力傳感器、振動(dòng)傳感器以及無線單片機(jī)組成，各個(gè)傳感器模塊采集得到的數(shù)據(jù)由無線單片機(jī)進(jìn)行處理。無線單片機(jī)除了作為信號的采集和處理終端，還兼有數(shù)據(jù)的傳遞功能，成為本區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器。
[0042]桿塔監(jiān)測主機(jī)用來監(jiān)測本區(qū)域的微氣象單元，并通過GPRS模塊將本區(qū)域的監(jiān)測信息發(fā)送至監(jiān)控中心及移動(dòng)終端。由無線單片機(jī)、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、雨量傳感器、日照傳感器、氣壓傳感器及GPRS通信模塊組成。其中無線單片機(jī)對各個(gè)模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并整合各個(gè)桿塔檢測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包發(fā)送至監(jiān)控中心。
[0043]電源模塊用來對各個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的桿塔檢測節(jié)點(diǎn)、桿塔監(jiān)測主機(jī)進(jìn)行供電。包括太陽能電池板、鋰電池充電板、鋰電池、光照采集單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成。通過鋰電池充電板將太陽能電池板采集的電能存儲(chǔ)在鋰電池中，并通過光照采集單元采集太陽光強(qiáng)信息，無線單片機(jī)通過對光強(qiáng)信息進(jìn)行處理，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)至光強(qiáng)最大值處。
[0044]監(jiān)控中心及移動(dòng)終端，監(jiān)控中心用來實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)桿塔狀態(tài)，并根據(jù)閾值發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號能及時(shí)送達(dá)至移動(dòng)終端。
[0045]本發(fā)明的效果及優(yōu)點(diǎn):
[0046]1.實(shí)時(shí)監(jiān)測桿塔每個(gè)桿塔狀態(tài)，智能化程度高。通過三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測桿塔傾角，拉力傳感器檢測導(dǎo)線拉力，振動(dòng)傳感器檢測桿塔受外力情況，微波感應(yīng)器監(jiān)測人員攀爬情況，微氣象單元提供本區(qū)域氣象數(shù)據(jù)。
[0047]2.采用ZigBee技術(shù),通過ZigBee網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)低成本、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)的穩(wěn)定無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。[0048]3.采用GPRS無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸帶來的電纜施工，大大降低施工難度和安裝成本。
[0049]4.采用各種低功耗的傳感器和無線單片機(jī)，大大降低了系統(tǒng)功耗，采用太陽能電池進(jìn)行供電，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源，使得系統(tǒng)可以長期穩(wěn)定的在野外工作，并使用光跟蹤技術(shù)，增加了太陽能的利用效率。
[0050]5.通過監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，超過閾值能及時(shí)報(bào)警，使用移動(dòng)終端更加快捷、方便。
[0051]具體實(shí)施例:
[0052]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、桿塔檢測主機(jī)、電源模塊、監(jiān)控中心及移動(dòng)終端。若干桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)與一個(gè)桿塔監(jiān)測主機(jī)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)用來監(jiān)測次區(qū)域內(nèi)各個(gè)桿塔的狀態(tài)以及本區(qū)域的氣象指標(biāo)，桿塔監(jiān)測主機(jī)通過GPRS模塊將此區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)打包發(fā)送至監(jiān)測中心和移動(dòng)終端。各個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)與桿塔監(jiān)測主機(jī)均由電源模塊進(jìn)行供電。
[0053]桿塔檢測節(jié)點(diǎn)用來監(jiān)測輸電桿塔的傾斜狀態(tài)、振動(dòng)狀態(tài)、導(dǎo)線拉力以及人員攀爬情況。由傾斜傳感器、微波感應(yīng)器、拉力傳感器、振動(dòng)傳感器以及無線單片機(jī)組成，各個(gè)傳感器模塊采集得到的數(shù)據(jù)由無線單片機(jī)進(jìn)行處理。無線單片機(jī)除了作為信號的采集和處理終端，還兼有數(shù)據(jù)的傳遞功能，成為本區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器。
[0054]其中，無線單片機(jī)選用TI公司的CC2530，CC2530是一個(gè)兼容IEEE802.15.4的真正的片上系統(tǒng)，支持專有的802.15.1市場以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標(biāo)準(zhǔn)。具有優(yōu)秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性，包括2個(gè)USART、12位ADC和21個(gè)通用GPIO以及更豐富的外設(shè)。傾角傳感器采用三軸加速度傳感器ADXL345，ADXL345是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計(jì)，分辨率高(13位)，測量范圍達(dá)±16g。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)為16位二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，可通過SPI或I2C數(shù)字接口訪問。它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能夠測量不到1.0°的傾斜角度變化。振動(dòng)傳感器采用aout NEW振動(dòng)檢測傳感器，靈敏度可調(diào)，具有雙路信號輸出，TTL檢測電平輸出和模擬信號輸出。微波感應(yīng)器利用電磁波的多普勒原理，反應(yīng)速度快、靈敏度更高、感應(yīng)區(qū)域廣、安全性穩(wěn)定性高、不受溫度、氣流、塵埃及煙霧等的影響。采用S型拉力傳感器，能夠滿足被替代金具的各種功能并已經(jīng)通過相應(yīng)的試驗(yàn)，能經(jīng)受設(shè)計(jì)工作電流(包括短路電流、雷擊電流)、抗干擾、工作溫度及環(huán)境條件等情況的考驗(yàn)，標(biāo)稱破壞載荷應(yīng)大于相應(yīng)懸掛金具標(biāo)稱破壞載荷的1.2倍,米用合適的材料和生產(chǎn)工藝制造，滿足使用壽命的要求。
[0055]桿塔監(jiān)測主機(jī)用來監(jiān)測本區(qū)域的微氣象單元，并通過GPRS模塊將本區(qū)域的監(jiān)測信息發(fā)送至監(jiān)控中心及移動(dòng)終端。由無線單片機(jī)、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、雨量傳感器、日照傳感器、氣壓傳感器及GPRS通信模塊組成。其中無線單片機(jī)對各個(gè)模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并整合各個(gè)桿塔檢測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包發(fā)送至監(jiān)控中心。其中，無線單片機(jī)選用TI公司的CC2530，GPRS模塊采用工業(yè)級無線透傳模塊DTU，MD-609G是低功耗專用GPRS模塊，數(shù)據(jù)接口波特率可設(shè)、支持標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，UDP, TCP、心跳間隔及心跳超時(shí)可設(shè)、支持短信及振鈴喚醒、支持串口數(shù)據(jù)喚醒支持多中心、支持短信發(fā)送。溫濕度傳感器選用基于CMOSensTM技術(shù)的SHTl I，該傳感器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線數(shù)字接口，溫度值和濕度值的輸出分辨率為14位和12位，具有很帶有好的穩(wěn)定性。風(fēng)速傳感器采用低門檻值、測量范圍0-75m/s的三杯式光電風(fēng)速傳感器WAA15,其輸出信號為脈沖信號,信號頻率與風(fēng)速成正比,通過單位時(shí)間計(jì)頻完成風(fēng)速測量。風(fēng)向傳感器為單翼風(fēng)標(biāo),風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)格雷碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)來產(chǎn)生格雷碼數(shù)字信號輸出。雨量傳感器采用翻斗雨量傳感器，輸出脈沖信號。日照強(qiáng)度傳感器采用TBQ-2傳感器，輸出模擬信號。
[0056]電源模塊用來對各個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的桿塔檢測節(jié)點(diǎn)、桿塔監(jiān)測主機(jī)進(jìn)行供電。包括太陽能電池板、鋰電池充電板、鋰電池、光照采集單元、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成。通過鋰電池充電板將太陽能電池板采集的電能存儲(chǔ)在鋰電池中，并通過光照采集單元采集太陽光強(qiáng)信息，無線單片機(jī)通過對光強(qiáng)信息進(jìn)行處理，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)至光強(qiáng)最大值處。
[0057]監(jiān)控中心及移動(dòng)終端，監(jiān)控中心用來實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)桿塔狀態(tài)，并根據(jù)閾值發(fā)出報(bào)警，報(bào)警信號能及時(shí)送達(dá)至移動(dòng)終端。
【權(quán)利要求】
1.輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是:它包括N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)、桿塔監(jiān)測主單元、監(jiān)控中心(3)和電源模塊#為正整數(shù)； 每個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)包括傾斜傳感器(11)、微波傳感器(12)、拉力傳感器(13)、振動(dòng)傳感器(14)和桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15 )，所述傾斜傳感器(11)用于監(jiān)測電桿塔的傾斜值；所述微波傳感器(12)用于監(jiān)測電桿塔的微波值；拉力傳感器(13)用于監(jiān)測電桿塔的導(dǎo)線拉力值；振動(dòng)傳感器(14)用于監(jiān)測電桿塔的振動(dòng)值； 傾斜傳感器(11)的傾斜值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)的傾斜值輸入端連接；所述微波傳感器(12)的微波值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)的微波值輸入端連接；拉力傳感器(13)的拉力值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)的拉力值輸入端連接；振動(dòng)傳感器(14)的振動(dòng)值輸出端與桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)的振動(dòng)值輸入端連接； 桿塔監(jiān)測主單元包括桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)、溫濕度傳感器(22)、風(fēng)速傳感器(23)、風(fēng)向傳感器(24)、雨量傳感器(25)、氣壓傳感器(26)和日照傳感器(27); 所述溫濕度傳感器(22)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的溫濕度；風(fēng)速傳感器(23)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)速；風(fēng)向傳感器(24)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的風(fēng)向；雨量傳感器(25)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的雨量；氣壓傳感器(26)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的氣壓；日照傳感器(27)用于監(jiān)測N個(gè)桿塔監(jiān)測單元(I)和桿塔監(jiān)測主單元所在區(qū)域的日照量；桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)用于與N個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15 )進(jìn)行無線通信； 所述溫濕度傳感器(22) 的溫濕度信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的溫濕度信號輸入端連接；風(fēng)速傳感器(23)的風(fēng)速信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的風(fēng)速信號輸入端連接；風(fēng)向傳感器(24)的風(fēng)向信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的風(fēng)向信號輸入端連接；雨量傳感器(25)的雨量信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的雨量信號輸入端連接；氣壓傳感器(26)的氣壓信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的氣壓信號輸入端連接；日照傳感器(27)的日照信號輸出端與桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)的日照信號輸入端連接； 監(jiān)控中心(3)包括GPRS通信模塊(31)和監(jiān)控中心移動(dòng)終端(32);所述GPRS通信模塊(31)的GPRS信號輸出端與監(jiān)控中心移動(dòng)終端(32)的GPRS信號輸入端連接；GPRS通信模塊(31)用于接收桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)發(fā)射的無線信號； 電源模塊用于給桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)和桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)桿塔監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(15)均采用ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于桿塔監(jiān)測主機(jī)(21)采用ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輸電桿塔在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于電源模塊包括太陽能電池板(4)、鋰電池充電板(5)、鋰電池(6)、光照采集單元(7)、無線單片機(jī)(8)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(9)和步進(jìn)電機(jī)(10)； 太陽能電池板(4)的電源信號輸出端與鋰電池充電板(5)的電源信號輸入端連接；所述鋰電池充電板(5)用于給鋰電池(6)充電；所述鋰電池(6)的電源信號輸出端與無線單片機(jī)(8)的電源信號輸入端連接；光照采集單元(7)用于采集太陽能電池板(4)上的光照量；所述光照采集單元(7)的光照量輸出端與無線單片機(jī)(8)的光照量輸入端連接；所述無線單片機(jī)(8)的驅(qū)動(dòng)信號輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(9)的驅(qū)動(dòng)信號輸入端連接；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 (9)用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(10)工作；太陽能電池板(4)固定在步進(jìn)電機(jī)(10)的輸出軸上。
【文檔編號】G08C17/02GK103575335SQ201310556345
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】房俊龍, 趙朝陽, 王潤濤, 呂洪圣, 李明 申請人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)