CN102681031A - 基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统 - Google Patents

基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,由数据采集模块、监测主机、电源模块、数据传输模块、客户端、服务器组成,其特征在于:数据采集模块包括位移传感器、倾角传感器、扭矩传感器、覆冰探测器、数据采集仪、小型气象台、摄像机,小型气象台包括温湿度测量模块、风速测量模块、风向测量模块,数据传输模块采用3G传输和2G传输相结合的方式,所述的电源模块包括太阳能发电模块、风力发电模块、蓄电池。本发明基于物联网技术的思路,采用传感器采集铁塔的物理状态,方便维护人员及时发现铁塔存在的安全隐患,实现精细化、预防性的智能铁塔维护,同时采用风光互补发电,保证系统稳定性。

Description

基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电カ铁塔监测系统,特别是ー种基干物联网的电カ铁塔环境气象监测系统。
背景技术
[0002] 随着电力建设的迅速发展,电网规模不断扩大,在复杂条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多,作为电カ输送枢纽的电力鉄塔具有环境条件恶劣、难以维护等特点,近年来由于电カ鉄塔故障引起的电カ事故逐年上升,电カ部门目前采用定期人工巡视、直升机巡视等手段,一般巡视周期为ー个月,而在巡视期间鉄塔及周围环境情况是不得而知 的,这就为电カ铁塔的安全运行埋下巨大的隐患。另外,有一些电カ鉄塔架设在人员不易到达的地区,有的线路工人每天只能巡视1-2基杆塔,劳动效率低下,电カ铁塔周围环境复杂多变,只有在巡视时才能发现已存在的问题。目前急需ー种简便、有效的监控、监测手段对电カ铁塔周边状况及环境參数进行全方位、全天候监测,使输电线路运行于可视可控之中。
[0003] 物联网是一个集多种技术、多种网络的复杂信息系统网络,无线传感网络采用传感器随时随地对物体进行信息采集和获取,是物联网的重要感知神经末梢,核心在于全面感知、可靠传送、智能处理,以精细和动态的方式管理生产和生活,将物联网技术应用到电力鉄塔气象监测系统中,能根据采集数据实现自动检测和智能控制,保证铁塔安全。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供ー种基于物联网技术的思路,采用传感器采集铁塔的物理状态,方便维护人员及时发现铁塔存在的安全隐患,实现精细化、预防性的智能鉄塔维护,同时采用风光互补发电,保证系统稳定性的基干物联网的电カ铁塔环境气象监测系统。
[0005] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于物联网的电カ铁塔环境气象监测系统,由数据采集模块、监测主机、电源模块、数据传输模块、客户端、服务器组成,其特征在干:数据采集模块包括位移传感器、倾角传感器、扭矩传感器、覆冰探测器、数据采集仪、小型气象台、摄像机,小型气象台包括温湿度測量模块、风速測量模块、风向測量模块,数据传输模块采用3G传输和2G传输相结合的方式,所述的电源模块包括太阳能发电模块、风カ发电模块、蓄电池。
[0006] 而且,所述的监测主机和传感器外壳采用防磁金属材料,数据传输线缆采用3层屏蔽室外线缆,各种接头采用金属航空头,系统采用了多层屏蔽技术建造。
[0007] 而且,所述的客户端将检测到的鉄塔水平位移、垂直度和扭矩等參数改变量与设计规范中的极限指标对比,由此判断鉄塔使用状态是否正常。
[0008] 在后台分析中有关铁塔形变的关键參数和预警策略如下所述:
(I)采用位移传感器测量铁塔水平位移的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定的鉄塔某点水平位移的极限值,即当鉄塔平台上測量到水平位移改变量Λ LI〉平台高度/75时候,产生性能告警。
[0009] (2)采用倾角传感器測量出鉄塔垂直度的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定铁塔垂直度的极限值,即当铁塔顶端水平,位移AL〉鉄塔高度His高/1500时候,产生性能告警。
[0010] (3)采用扭矩传感器测量出铁塔轴向扭曲的改变,根据通信鉄塔设计规范,轴向扭矩改变的极限值:在当地30年一遇最大风速下,铁塔轴向扭曲不得超过±0. 4°,考虑风荷载等外力作用下,当鉄塔平台上轴向扭转θ>±0.4°时候,则产生性能告警。
[0011] 而且,所述的监测主机防雷及防线路闪络设计,机壳经过杆塔与大地连接,传感器全部采用防雷器件。
[0012] 而且,所述的摄像机采用移动安装方式,在两塔架之间额外架设防冰线缆,把监测设备通过滑轮挂在线缆上,可以通过滑轮控制设备的进退,全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情況。
[0013] 本发明的优点和积极效果是:
I、本发明采用最先进的3G技术进行防范,整个系统全无线进行传输,采用无线3G网络进行铁塔及周围环境气候警情的传输;如果3G信号不稳定,则在无3G信号吋,系统会自动切換到2G信号。
[0014] 2、本发明采用风光互补的供电方式,在连续阴天的情况下,还可以利用风カ发电的方式提供系统供电,提高了系统的安全稳定运行能力。
[0015] 3、本发明摄像机采用移动安装方式,在两塔架之间额外架设防冰线缆,把监测设备通过滑轮挂在线缆上,可以通过滑轮控制设备的进退,全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情况,从而大大增加了覆冰监测区域,更全面的判断整体的覆冰状況。
[0016] 4、本发明基于物联网技术的思路,采用传感器采集铁塔的物理状态,方便维护人员及时发现铁塔存在的安全隐患,实现精细化、预防性的智能鉄塔维护。
附图说明
[0017] 图I是本发明的系统结构框图。
具体实施方式
[0018] 以下结合附图对本发明实施例做进ー步详述:
如图I所示,本发明所述的ー种基于物联网的电カ铁塔环境气象监测系统,由数据采集模块、监测主机、电源模块、数据传输模块、客户端、服务器组成,其特征在干:数据采集模块包括位移传感器、倾角传感器、扭矩传感器、覆冰探测器、数据采集仪、小型气象台、摄像机,小型气象台包括温湿度測量模块、风速測量模块、风向測量模块,数据传输模块采用3G传输和2G传输相结合的方式,所述的电源模块包括太阳能发电模块、风カ发电模块、蓄电池。
[0019] 根据图I所示,对本发明的实施方式做进ー步描述:数据采集模块中的各种传感器实时采集鉄塔及周围环境气候的情况,然后通过数据采集仪传输给监测主机,监测主机进行初歩分析后,通过数据传输模块传给监控中心的客户端,客户端上安装有鉄塔环境气象监控软件,将检测到的鉄塔水平位移、垂直度和扭矩等參数改变量与设计规范中的极限指标对比,由此判断鉄塔使用状态是否正常。采用位移传感器测量铁塔水平位移的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定的鉄塔某点水平位移的极限值,即当铁塔平台上測量到水平位移改变量ALD平台高度H〒&/75时候,产生性能告警;采用倾角传感器測量出鉄塔垂直度的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定铁塔垂直度的极限值,即当铁塔顶端水平,位移△ L>铁塔高度HiSS/1500时候,产生性能告警;采用扭矩传感器测量出鉄塔轴向扭曲的改变,根据通信铁塔设计规范,轴向扭矩改变的极限值:在当地30年一遇最大风速下,铁塔轴向扭曲不得超过±0.4°,考虑风荷载等外力作用下,当鉄塔平台上轴向扭转θ>±0.4°时候,则产生性能告警;告警警情通过数据传输模块传到监控中心,监控中心客户端发出警报提醒,工作人员可根据上传的数据及图像信息了解鉄塔情況,并及时作出相应处理。
[0020] 摄像机采用移动安装方式,在两塔架之间额外架设防冰线缆,把监测设备通过滑轮挂在线缆上,可远程启动滑轮上的控制器,控制器松动滑轮固定装置,从而可以通过滑轮控制设备的进退,全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情况
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明并不限 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发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1. 一种基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,由数据采集模块、监测主机、电源模块、数据传输模块、客户端、服务器组成,其特征在于:数据采集模块包括位移传感器、倾角传感器、扭矩传感器、覆冰探测器、数据采集仪、小型气象台、摄像机,小型气象台包括温湿度测量模块、风速测量模块、风向测量模块,数据传输模块采用3G传输和2G传输相结合的方式,所述的电源模块包括太阳能发电模块、风力发电模块、蓄电池。
2.根据权利要求I所述的基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,其特征在于:所述的监测主机和传感器外壳采用防磁金属材料,数据传输线缆采用3层屏蔽室外线缆,各种接头采用金属航空头,系统采用了多层屏蔽技术建造。
3.根据权利要求I所述的基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,其特征在于:所述的客户端将检测到的铁塔水平位移、垂直度和扭矩等参数改变量与设计规范中的极限指标对比,由此判断铁塔使用状态是否正常,在后台分析中有关铁塔形变的关键参数和预警策略如下所述:(I)采用位移传感器测量铁塔水平位移的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定的铁塔某点水平位移的极限值,即当铁塔平台上测量到水平位移改变量AL1>平台高度H〒&/75时候,产生性能告警;(2)采用倾角传感器测量出铁塔垂直度的改变,考虑风荷载等外力作用下,根据铁塔的设计规范,满足规定铁塔垂直度的极限值,即当铁塔顶端水平,位移AL〉铁塔高度H^^/1500时候,产生性能告警;(3)采用扭矩传感器测量出铁塔轴向扭曲的改变,根据通信铁塔设计规范,轴向扭矩改变的极限值:在当地30年一遇最大风速下,铁塔轴向扭曲不得超过±0.4°,考虑风荷载等外力作用下,当铁塔平台上轴向扭转0>±0.4°时候,则产生性能告警。
4.根据权利要求I所述的基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,其特征在于:所述的监测主机防雷及防线路闪络设计,机壳经过杆塔与大地连接,传感器全部采用防雷器件。
5.根据权利要求I所述的基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统,其特征在于:所述的摄像机采用移动安装方式,在两塔架之间额外架设防冰线缆,把监测设备通过滑轮挂在线缆上,滑轮上安装有控制器和滑轮固定装置,可以通过滑轮控制设备的进退,全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情况。
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