CN103683100A - 基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，包括安装于输电线路杆塔的无线Mesh基站，无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网排布；无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元、待机控制装置和通信控制装置，待机控制装置与无线Mesh路由单元通信连接，通信控制装置与待机控制装置通信连接。如此，在无线Mesh基站无数据传输时，待机控制装置控制无线Mesh基站进入待机状态，大大节省了功耗，可使供电装置保持足够的电量长时间供电，避免风雪、地震等恶劣环境下供电装置发生故障无法持续供电，以便能量更好地用于工作，实现输电线路的持续监测，提高了输电线路监测的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，特别是涉及一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统。
背景技术
无线Mesh，即无线网状网络，也称作“多跳”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为无线访问节点（Access Point，AP）和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。
随着电力行业的快速发展，电力产业的信息化建设变得越来越至关重要，尤其是在雪灾、地震等恶劣环境下，及时了解输电线路和电力设备的工作情况，保障电力设施的安全稳定可靠的工作，已经成为电力行业紧迫的需求。传统高压输电线路的巡线方式，常规一月巡检一次，遇恶劣天气，几个月难巡线一次，信息获取的实时性、有效性完备性难以得到保证。因此，宽带无线Mesh网络广泛应用于输电线路的监测中。
一般地，在铁塔上安装无线基站，选择一些基站作为汇聚站，其他为子站，巡线员可以使用标准WiFi终端或笔记本电脑通过该站点与控制中心通信。但是，上述系统中无线基站设备功耗大，供电装置难以长时间供电，容易造成监测和数据传输中断，输电线路监测的稳定性和可靠性不高。
发明内容
基于此，有必要针对输电线路监测的稳定性和可靠性不高的问题，提供一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统。
一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，包括安装于输电线路杆塔的无线Mesh基站，所述无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网；
所述无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元、待机控制装置和通信控制装置，所述待机控制装置与所述无线Mesh路由单元通信连接，所述通信控制装置与所述待机控制装置通信连接。
在其中一实施例中，所述单环链路组网包括第一末端无线Mesh基站、第二末端无线Mesh基站和至少一个中继无线Mesh基站，所述第一末端无线Mesh基站和第二末端无线Mesh基站之间通过所述中继无线Mesh基站通信连接。
在其中一实施例中，所述无线Mesh路由单元包括数据中继装置和WiFi装置，所述数据中继装置和所述WiFi装置通信连接，所述数据中继装置和所述WiFi装置均与所述待机控制装置通信连接。
在其中一实施例中，所述数据中继装置包括接收单元和发射单元，所述接收单元与所述发射单元通信连接，所述发射单元与所述待机控制装置通信连接，所述接收单元与所述WiFi装置通信连接。
在其中一实施例中，所述WiFi装置的通信网络的频段为2.4GHz。
在其中一实施例中，所述通信控制装置为短信收发式通信控制装置。
在其中一实施例中，还包括供电系统，所述供电系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板和蓄电池电连接，所述蓄电池与所述无线Mesh基站电连接。
在其中一实施例中，还包括信息采集终端，所述信息采集终端包括视频监控设备、温度传感器和震动传感器中的一种或多种，所述信息采集终端通过网线与所述无线Mesh基站连接。
在其中一实施例中，所述信息采集终端包括视频监控设备，所述视频监控设备包括监控摄像头和视频服务器，所述监控摄像头与所述视频服务器连接，所述视频服务器通过网线接入所述无线Mesh基站。
在其中一实施例中，还包括综合数据处理单元，所述综合数据处理单元包括无线Mesh控制器和网管装置，所述单环链路组网末端的无线Mesh基站通过综合数据交换机与所述无线Mesh控制器通信连接，所述无线Mesh控制器与所述网管装置通信连接。
上述基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，无线Mesh基站为多个，且构建形成单环链路组网，无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元、待机控制装置和通信控制装置，待机控制装置与无线Mesh路由单元通信连接，通信控制装置与待机控制装置通信连接。如此，在无线Mesh基站无数据传输时，待机控制装置控制无线Mesh基站进入待机状态，大大节省了功耗，可使供电装置保持足够的电量长时间供电，避免风雪、地震等恶劣环境下供电装置发生故障无法持续供电，以便能量更好地用于工作，实现输电线路的持续监测，提高了输电线路监测的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统的结构示意图；
图2为一实施方式的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统的无线Mesh基站结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1和图2所示,一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统包括安装于输电线路杆塔的无线Mesh基站，无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网110。无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元112、待机控制装置114和通信控制装置116，待机控制装置114与无线Mesh路由单元112通信连接，通信控制装置116与待机控制装置114通信连接。
无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网110。
在其中一个实施例中，无线Mesh基站构建形成的单环链路组网110包括第一末端无线Mesh基站111、第二末端无线Mesh基站115和至少一个中继无线Mesh基站113，第一末端无线Mesh基站111和第二末端无线Mesh基站115之间通过中继无线Mesh基站113通信连接。第一末端无线Mesh基站111和第二末端无线Mesh基站115与变电站通信连接。其中，第一末端无线Mesh基站111和中继无线Mesh基站113，中继无线Mesh基站113和第二末端无线Mesh基站115之间均可以通过5.8GHz的工作频段，数据传输速率为2～54Mb/s。
无线Mesh基站构建形成单环链路组网110，每个无线Mesh基站既为数据的接收节点，也为数据的发送节点，第一末端无线Mesh基站111和第二末端无线Mesh基站115与变电站通过光纤连接。监测信息数据通过无线Mesh基站形成的组网传输，最终传输至主变电站进行链路数据的冗杂备份。当其中一个无线Mesh基站发生故障时，相邻的无线Mesh基站会选择最近的无线Mesh基站连接，并形成两条数据传输路线，提高了整个无线Mesh网络的稳定性和可靠性。
例如，在其中一个实施例中，10级输电线路杆塔的无线Mesh基站组成了一个单环链路组网110，第一末端无线Mesh基站111和第二末端无线Mesh基站115与变电站通信连接。当其中一个中继无线Mesh基站113设备发生故障时，如第4个中继无线Mesh基站113发生故障时，会形成A、B两路数据传输线路，A路的传输方向为从第4个中继无线Mesh基站113依次将数据传输至第一末端无线Mesh基站111，B路的传输方向为从第5个中继无线Mesh基站113将数据依次传输至第二末端无线Mesh基站115。如此，可保证在无线Mesh基站设备发生故障时，不会导致通信中断，提高了输电线路监测的稳定性和可靠性。
可以理解的是，由于输电线路杆塔距离变电站，以及杆塔之间的距离往往超过10km，因此，采用无线方式将数据传输，在距离较短时，也可采用光纤通信，也可采用光纤与无线方式共同混合数据传输。无线Mesh基站的部署，可根据杆塔线路的分布情况具体布置，只要实现形成单环链路组网排布，宽带无线覆盖即可。无线Mesh基站也可采用其他工作频段，5.8GHz工作频段干扰小、传输距离较远且同等功率的情况下设备更省电，优选5.8GHz工作频段。
在本实施例中，无线Mesh基站可包括无线Mesh路由单元112、待机控制装置114和通信控制装置116，待机控制装置114与无线Mesh路由单元112通信连接，通信控制装置116与待机控制装置114通信连接。
无线Mesh路由单元112可包括数据中继装置1122和WiFi装置1124，数据中继装置1122与WiFi装置1124可通过光缆连接。数据中继装置1122与待机控制装置114通信连接，WiFi装置1124与待机控制装置114通信连接。数据中继装置1122用作数据回传中继，WiFi装置1124用于业务接入，巡线员可以使用标准的Wifi终端或笔记本电脑通过WiFi装置1124与变电站的控制中心通信。
具体地，数据中继装置1122可包括接收单元1123（Receiver Node，RN）和发射单元1125（Transmitter Node，TN），接收单元1123和发射单元1125通信连接。发射单元1125与待机控制装置114通信连接，接收单元1123与WiFi装置1124通信连接。当接收单元1123接收到上一无线Mesh基站传输的数据信息，然后传递至发射单元1125，经过数据处理，发送到下一无线Mesh基站的接收单元1123，最终将数据传递至主变电站，WiFi装置1124接收巡线员的业务数据，传递至接收单元1123，传递至发射单元1125，并传输至下一无线Mesh基站的接收单元1123。WiFi装置1124的通信网络频段可为2.4GHz，由于输电线路杆塔位于人口密集度较小区域，建筑物或山岭会降低信号强度，2.4GHz频段绕射能力强，可实现网络覆盖，且传输带宽也较大，可以满足巡线员使用WiFi终端或笔记本电脑与变电站的控制中心通信和数据传输，以实现业务接入。
待机控制装置114与无线Mesh路由单元112通信连接，可在无线Mesh路由单元112超过一定时间无数据传输的情况下，使无线Mesh基站进入待机状态。根据实际测量，无线Mesh路由单元112既是业务接入点又是数据回传中继点，设备功耗一般超过20瓦，设备如果始终保持工作，供电装置无法持续长时间供电。当设备待机状态下，功耗小于1瓦，大大节省了功耗。可以理解的是，待机控制装置114的等待待机时间可手动设置，也可根据供电装置的供电状况自动调节设置，只要实现无数据传输时，可使无线Mesh基站进入待机状态即可。
通信控制装置116与待机控制装置114通信连接，可接收和发射工作命令，当待机控制装置114控制无线Mesh基站进入待机状态，通过通信控制装置116接收和发射工作命令至待机控制装置114，待机控制装置114激活无线Mesh基站进入工作状态。在本实施例中，通信控制装置116可为短信收发装置，当需要激活无线Mesh基站进入工作状态时，由变电站发送激活短信命令，短信收发装置接收并经过数据处理发送至待机控制装置114，由待机控制装置114激活无线Mesh基站进入工作状态。
可以理解的是，短信收发装置可通过移动运营商架设的移动基站140，采用码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）通信技术方式，也可采用全球移动通信系统（Global System For Mobile Communications，GSM）通信技术方式，只要实现可准确快速的发送激动短信命令即可。
上述基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，安装于输电线路杆塔的无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网110。无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元112、待机控制装置114和通信控制装置116，待机控制装置114与无线Mesh路由单元112通信连接，通信控制装置116与待机控制装置114通信连接。当无线Mesh路由单元112在一定时间内无数据传输时，待机控制装置114即可控制无线Mesh基站进入待机状态，当需要激活无线Mesh基站进入工作状态时，通信控制装置116可接收激活命令，经过处理传递至待机控制装置114，激活无线Mesh基站进入工作状态。
如此，在无线Mesh基站无数据传输时，即可进入待机状态，大大节省了功耗，可使供电装置保持足够的电量长时间供电，避免在风雪、地震等恶劣环境下供电装置发生故障无法持续供电，以便能量更好的用于工作，实现输电线路的持续监测，提高了输电线路监测的稳定性和可靠性。
此外，无线Mesh基站构建形成的单环链路组网110，当其中一个无线Mesh基站设备发生故障时，下节点的无线Mesh基站会与最近的设备连接，并形成两路数据传输链路，保证了数据传输不中断，提高了输电线路监测的稳定性和可靠性。
在其中一实施例中，基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统还包括信息采集终端，信息采集终端可包括视频监控设备、温度传感器和震动传感器中的一种或多种，信息采集终端通过网线与无线Mesh基站连接。需要说明的是，每个无线Mesh基站均设有信息采集终端，以实现输电线路设备状况的监测。通过信息采集终端的信息采集，将信息转换处理，通过无线Mesh基站的数据传输设备传输至变电站，进行监测和分析。
具体到其中一实施例中，信息采集终端可包括视频监控设备，视频监控设备包括监控摄像头和视频服务器，监控摄像头与视频服务器连接，视频服务器通过网线与无线Mesh基站的无线Mesh路由单元112连接。监控摄像头采集监控数据，经过视频服务器的数据处理传输至无线Mesh基站的无线Mesh路由单元112，并由无线Mesh路由单元112传递至下一个无线Mesh基站，最终传递至变电站进行监控信息的处理和分析。
可以理解的是，信息采集终端可包括视频监控设备、温度传感器和震动传感器的一种或多种。可根据输电线路设备所处环境而设置，如在较寒冷的地域，较低温度对设备的功能影响较大，可采用视频监控装置和温度传感器的组合，只要实现对电力设施的安全可靠的监测即可。
在其中一实施例中，基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统还包括供电系统，供电系统包括太阳能板和蓄电池，太阳能板和蓄电池电连接，蓄电池与无线Mesh基站电连接。供电系统提供输电线路杆塔上的无线Mesh基站设备供电，信息采集终端、无线Mesh路由单元112、待机控制装置114和通信控制装置116等均由供电系统供电。
供电系统还可以包括自动控制功能装置，如当蓄电池的工作电压低于某一阈值时，电源将处于充电状态，自动控制装置将调节无线Mesh基站设备进入待机状态，待充电后达到某一阈值时重新为无线Mesh基站设备供电，以保证一定的电量应对突发情况和恶劣环境无法及时充电的状况，提高了监测系统的稳定性和可靠性。上述的自动控制功能装置为供电系统技术领域中的常用装置，其结构及工作原理这里不再赘述。
可以理解的是，供电系统还可以采用风能发电或风光互补供电方式。风光互补供电方式可对气象资源的利用更加充分，实现昼夜发电供电。在合适的气象气源条件下，风光互补供电方式可提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性。
请参阅图1，在其中一实施例中，基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统还包括综合数据处理单元120，综合数据处理单元120设置于主变电站，可作为监测系统的监测信息数据的处理中心。
在本实施例中，综合数据处理单元120包括无线Mesh控制器122（WirelessMesh Controler，WMC）和网管装置124，无线Mesh基站单环链路组网110末端的无线Mesh基站通过综合数据交换机130与无线Mesh控制器122连接，无线Mesh控制器122与网管装置124通信连接。无线Mesh控制器122负责管理无线网络中无线访问节点（Access Point,AP），包括下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。网管装置124，实现对无线Mesh组网中的硬件和应用程序等进行管理，可对信息传输数据进行处理和分析，也可发送激活无线Mesh基站命令，使通信控制装置116接收到激活命令，传递至待机控制装置114激动无线Mesh基站。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，包括安装于输电线路杆塔的无线Mesh基站，所述无线Mesh基站为多个，构建形成单环链路组网；
所述无线Mesh基站包括无线Mesh路由单元、待机控制装置和通信控制装置，所述待机控制装置与所述无线Mesh路由单元通信连接，所述通信控制装置与所述待机控制装置通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述单环链路组网包括第一末端无线Mesh基站、第二末端无线Mesh基站和至少一个中继无线Mesh基站，所述第一末端无线Mesh基站和第二末端无线Mesh基站之间通过所述中继无线Mesh基站通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述无线Mesh路由单元包括数据中继装置和WiFi装置，所述数据中继装置和所述WiFi装置通信连接，所述数据中继装置和所述WiFi装置均与所述待机控制装置通信连接。
4.根据权利要求3所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述数据中继装置包括接收单元和发射单元，所述接收单元与所述发射单元通信连接，所述发射单元与所述待机控制装置通信连接，所述接收单元与所述WiFi装置通信连接。
5.根据权利要求3所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述WiFi装置的通信网络的频段为2.4GHz。
6.根据权利要求1所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述通信控制装置为短信收发式通信控制装置。
7.根据权利要求1所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，还包括供电系统，所述供电系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板和蓄电池电连接，所述蓄电池与所述无线Mesh基站电连接。
8.根据权利要求1所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，还包括信息采集终端，所述信息采集终端包括视频监控设备、温度传感器和震动传感器中的一种或多种，所述信息采集终端通过网线与所述无线Mesh基站连接。
9.根据权利要求8所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，所述信息采集终端包括视频监控设备，所述视频监控设备包括监控摄像头和视频服务器，所述监控摄像头与所述视频服务器连接，所述视频服务器通过网线接入所述无线Mesh基站。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的基于宽带无线Mesh的输电线路监测系统，其特征在于，还包括综合数据处理单元，所述综合数据处理单元包括无线Mesh控制器和网管装置，所述单环链路组网末端的无线Mesh基站通过综合数据交换机与所述无线Mesh控制器通信连接，所述无线Mesh控制器与所述网管装置通信连接。
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