CN105136348A - 一种输电铁塔应力在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种输电铁塔应力在线监测系统，其特征是，它由并联的八路振弦传感器采集系统、激振电路、滤波电路、整形电路、STM32处理器、无线传输模块依序连接组成，整个监测系统采用太阳能供电模块供电。本发明的有益结果：本发明具有简单，成本低，可靠，能够准确测量出输电铁塔应力的优点。还具有价格低廉，便于在输电铁塔线路中批量实用。远程无线传输技术克服了输电铁塔电磁干扰的影响，方便快捷而且可靠的优点。
Description
技术背景
输电线路铁塔由于长期承受覆冰载荷、风载荷、塔基松动这些外界环境载荷的作用，这对输电线路的安全、可靠运行有很大的影响，尤其是在输电铁塔两侧的导线、地线覆冰量不同的情况下，会导致输电线路铁塔承受不平衡张力而发生倾斜，当问题严重时就会造成倒塔断线，不但会给社会带来巨大的经济损失，而且会严重影响到人们的日常生活。
随着电力系统的不断升级与发展，输电线路倒塔及断线事故的频繁发生，严重影响了电网的安全运行，大范围的输电线路受到了破坏。为了保证电网的安全运行，要对输电线路铁塔应力的分布情况进行在线监测，得到输电线路铁塔各个杆件受应力最大的部位，最终将输电线路铁塔受应力情况及时反馈给运维人员。
现有的输电线路铁塔应力测量时，由于铁塔分布比较分散，地形复杂，成本较高，维护复杂。采用的无线传输技术易收到输电铁塔导线电磁干扰的影响。
发明内容
本发明克服了上述接线复杂，成本较高，维护复杂，受电磁干扰影响的缺点。提供了一种输电铁塔应力在线监测系统。
本发明的技术方案是：
一种输电铁塔应力在线监测系统，本发明特征是，它由并联的八路振弦传感器采集系统、激振电路、滤波电路、整形电路、STM32处理器、无线传输模块依序连接组成，整个监测系统采用太阳能供电模块供电。
本发明所述的振弦传感器采集系统采用包含温度采集功能的VMS-10B振弦式应力计。
本发明所述的激振电路用一个频率可以调节的信号去激励振弦式传感器的激振线圈，使振弦传感器起振。
本发明所述的滤波电路采用四阶贝塞尔有源低通滤波器。
本发明所述的无线传输模块无线传输和电力光纤通信OPGW相结合的实时通信网络，采用多跳宽带Mesh组网，使用基于WDS的无线mesh的无线路由器，使用IEEE802.11b进行远距离传输。
本发明的有益结果：本发明具有简单，成本低，可靠，能够准确测量出输电铁塔应力的优点。还具有价格低廉，便于在输电铁塔线路中批量实用。远程无线传输技术克服了输电铁塔电磁干扰的影响，方便快捷而且可靠的优点。
附图说明
图1是本发明系统结构主框图；
图2是本发明激振电路图；
图3是本发明低通滤波电路图；
图4是本发明整形电路图；
图5是本发明无线组网方式图。
具体实施方式
参见附图1，一种输电铁塔应力在线监测系统，本发明特征是，它由并联的八路振弦传感器采集系统、激振电路、滤波电路、整形电路、STM32处理器、无线传输模块依序连接组成，整个监测系统采用太阳能供电模块供电。
本发明所述的振弦传感器采集系统采用包含温度采集功能的VMS-10B振弦式应力计。
本发明所述的激振电路用一个频率可以调节的信号去激励振弦式传感器的激振线圈，使振弦传感器起振。
本发明所述的滤波电路采用四阶贝塞尔有源低通滤波器。
本发明所述的无线传输模块无线传输和电力光纤通信OPGW相结合的实时通信网络，采用多跳宽带Mesh组网，使用基于WDS的无线mesh的无线路由器，使用IEEE802.11b进行远距离传输。
振弦传感器采集应力应变信号，信号经激振电路，滤波电路，整形电路调制，经STM32处理器处理，经无线传输模块传入到上位机。
参见附图2，系统激振电路，用一个频率可以调节的信号去激励振弦式传感器的激振线圈,如果信号的频率与振弦的固有频率相接近,振弦就能迅速达到共振状态。由于激励信号的频率是容易用软件方便控制的,所以只要知道振弦固有频率的大致范围(一般来说,每种传感器的固有频率的大致范围是确定的),就用这个频率附近的激励信号去激励它,就能使弦很快起振。当TR_IN0为高电平时，BG1,BG5,BG9同时导通,给应变计以高压脉冲激励信号,当TR_INO为低电平时，BG1,BG5,BG9同时截止,激励脉冲消失,经过短暂的时间后,振弦式传感器输出固有频率信号。
参见附图3，系统低通滤波电路滤波器采用四阶贝塞尔有源低通滤波器。低通滤波器采用OPA37高速运算放大器。低通滤波器能够有效滤掉振弦传感器产生的杂波干扰。由于ADS1271的最大采样率为100KHz，所以贝塞尔低通滤波器3dB截止频率设计为50KHz。
参见附图4，系统整形电路。由于振弦式传感器输出的频率为幅度不断衰减的正弦波,因此,需要转换为方波才能为处理器所识别。
参见附图5，系统无线组网方式。传输技术采用无线传输和电力光纤通信(OPGW)相结合的实时通信网络，采用多跳宽带Mesh组网，为提高传输带宽，采用定向天线和多信道并行技术，采用动态调整网络负荷方式以达到通信资源合理利用。基于WDS的无线mesh的无线路由器，解决了输变电无线通信应用领域覆盖面积广，传输距离长的问题。路由器的支持了WEP，WPA/WPA2，802.1X的链路加密方式，采用了定时休眠与主动唤醒、被动唤醒的省电机制。在输电铁塔传输节点之间组成多跳、网状的无线网络，相邻的节点可以实现数据传输，如果一个节点损坏，无法实现数据传输，相隔的节点也可以实现数据传输。终端数据通过plnm网络和电力光纤通信传入变电站终端。在一条输电线路的每一个铁塔处均安装一个无线传输节点，节点收集铁塔上振弦传感器采集到的应力信息，作为信息的中间传输站，通过选择合适的发送功率，实现临近塔和相隔塔之间远距离无线的通信，最终向终端的节点逐级传输。
Claims (4)
1.一种输电铁塔应力在线监测系统，其特征是，它由并联的八路振弦传感器采集系统、激振电路、滤波电路、整形电路、STM32处理器、无线传输模块依序连接组成，整个监测系统采用太阳能供电模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种输电铁塔应力在线监测系统，其特征在于，所述的振弦传感器采集系统采用包含温度采集功能的VMS-10B振弦式应力计。
3.根据权利要求1所述的一种输电铁塔应力在线监测系统，其特征在于，所述的滤波电路采用四阶贝塞尔有源低通滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种输电铁塔应力在线监测系统，其特征在于，所述的无线传输模块无线传输和电力光纤通信OPGW相结合的实时通信网络，采用多跳宽带Mesh组网，使用基于WDS的无线mesh的无线路由器，使用IEEE802.11b进行远距离传输。
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