CN107449453A - 基于电力杆塔的综合监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电力杆塔的综合监测系统，包括：电力杆塔网，设置在电力杆塔上的监测模块、预处理模块和通讯与定位模块以及监测数据中心平台；所述监测平台包括评估模块、预警报警模块和显示模块；所述监测模块为安装在电力杆塔上的光纤传感器；所述预处理模块，用于对光纤传感器采集的各参数进行阈值过滤；所述通讯与定位模块为安装在电力杆塔上的北斗定位装置，用于提供通信和定位功能；预警报警模块，用于根据接收的来自评估模块的数字信号，进行预警或报警；显示模块，用于以全景地图方式显示电力杆塔网，并突出显示发送有效信息的电力杆塔。本发明依托电力行业成熟的管理模式和现成的杆塔网，极大降低初期建设成本和后期运维成本。

Description

基于电力杆塔的综合监测系统
技术领域
本发明涉及监测技术，尤其涉及一种基于电力杆塔的综合监测系统。
背景技术
电力输送系统和供配电网络中架空电力线路杆塔在我国广大区域业已形成规模覆盖，电力线路杆塔数量庞大、分布广泛且分布均匀度高。本系统基于电力线路杆塔上装设专门制造的“光纤传感器”，通过北斗系统，将有效数据传送到主站，达到服务我国国民经济各行各业的目的。
由于电力杆塔承载高压电力，对人为攀爬具有威慑和阻隔作用，杆塔顶端距离地面高度合适、杆塔结构强度高、承载力强、抗自然灾害能力突出，因此杆塔顶部适合安装“光纤传感器”，不会对线路的安全运行造成任何影响。
另外，电网的安全可靠运行，是电力企业生产建设的重要环节。架空线路分布于田野、丘陵、城镇，随时可能遭受到自然灾害侵袭和外力破坏。目前电力线路运行巡视检查工作依然是以人工巡线为主的传统方式，人工巡视检查方式不仅工作效率低下、维护成本高昴，而且不能实时有效地发现线路运行过程中存在的问题，更为关键的是：只有在出现明显运行缺陷甚至造成事故后才能被巡线人员发现。本发明克服了目前“事后发现和处理事故”的弊端，能做到对线路的运行缺陷、事故进行“提前预知和预报”，克服了目前以人工巡线为主的线路运行维护方式，能做到“防患于未然”，实现在“线路运行集控中心”监控室内就可以预知线路运行故障或实时获得线路运行事故信息，极大推进线路运行维护的智能化运行维护和现代化管理进程。
同时，在我国现阶段，电力电信部门、气象预报部门、地震监测部门、森林防火部门、环境保护部门等等，各行其事，各自为政，信息资源闲置浪费、重复分散，无效信息量大，大大增加了我国经济社会运营管理成本。本发明利用我国电力杆塔这个天然优势，利用其独有的特点，在现有的电力杆塔上安装“光纤传感器”，利用大数据技术和物联网技术，以及利用我国北斗卫星导航通讯系统，成功应用于电力线路运行管理、天气报告、地震报警、水利渔业、森林防火、环境保护、减灾救灾等诸多领域，为我国经济社会的快速发展奠定坚实稳定的重要基础，将产生显著的经济效益和巨大的社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于电力杆塔的综合监测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于电力杆塔的综合监测系统，包括：
电力杆塔网，设置在电力杆塔上的监测模块、预处理模块和通讯与定位模块以及监测数据中心平台；
所述监测平台包括评估模块、预警报警模块和显示模块；
所述电力杆塔网的组网方式如下：
电力杆塔网按省级区域划分，电力杆塔按所在地区进行编码，编码格式为两位省级编码+两位市级编码+两位区级编码+六位序号码；
所述监测模块为安装在电力杆塔上的光纤传感器；所述光纤传感器同时设置温度测量点、湿度测点、应变测量点、振动测量点以及加速度测量点在内的多种物理变量；
所述预处理模块，用于对光纤传感器采集的各参数进行阈值过滤；具体如下：对光纤传感器采集到的各参数的原始数据，各参数的原始数据包括{信息强度A、发生频率F、持续时间T}，若原始数据中信息强度A、发生频率F或持续时间T任一项达到对应参数设定的阈值，则将该原始数据标记为有效信息In；若各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值，也将该原始数据标记为有效信息Inn；
则有效信息集合H，H＝In∪Inn；
其中，有效信息In的信息强度A、发生频率F、持续时间T中任一项达到设定阈值A0、F0、T0；
Inn的信息强度A、发生频率F、持续时间T的标准分值换算后的标准值逻辑乘Ab·Fb·Tb>K0；
Ab、Fb、Tb分别为A、F、T进行标准分值换算后的标准值；K0各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值；
所述通讯与定位模块为安装在电力杆塔上的北斗定位装置，用于提供通信和定位功能；用于将预处理模块过滤的有效信息及其关联的电力杆塔编码和定位信息发送给监测数据中心平台的评估模块；
具体如下：
一个光纤传感器会感受到n个不同种类的原始信息或“靶子物理参量”i1、i2、…、in，如果这些“靶子物理参量”的信息强度A、发生频率F、持续时间
T分别达到一定阈值A0、F0、T0，那么这些原始信息或“靶子物理参量”i1、i2、…、in(用in表征)就称为有效信息I1、I2、…、In(用In表征)，预处理模块就将这些有效信息传送到信息综合处理中心(即后台)，从而过滤掉绝大部分无效信息，从源头上大大减轻了系统的信息传输负担。如果哪一个原始信息或“靶子物理参量”的Ab·Fb·Tb(即逻辑乘法)达到一定阈值K0，那么也是有效信息I11、I22、…、Inn(用Inn表征)，也将传递到信息综合处理中心。其逻辑运算方法如下：
事件发生(或信息上传)H＝In+Inn(逻辑加)or H＝In∪Inn(和运算)
其中：In>in；
In的信息强度A、发生频率F、持续时间T中任一项达到设定阈值A0、F0、T0；
Inn的信息强度A、发生频率F、持续时间T的标准分值换算后的标准值逻辑乘Ab·Fb·Tb>K0；
Ab、Fb、Tb分别为A、F、T进行标准分值换算后的标准值。
评估模块，用于对接收的数据进行转换、存储，并根据需要进行有效信息的提取、分析计算，并将计算的结果与设定的阈值进行比较，对达到安全警戒状态的情况发送预警数字信号；对达到报警程度的情况发报警数字信号；
根据统计数据结果进行判断：如果统计数据结果中某个地区发出的同一物理量的有效信息的数量超过设定的预警或报警数量，则触发对应预警或报警功能的数字信号；
例如：
后台在接收到有杆塔上传来的有效信息In或Inn的同时，通过北斗卫星系统也会携带有效信息In或Inn的地址信息或地址编码，如湖北省(如其地理位置编号为01)武汉市(如其位置编号为21)洪山区(如其位置编号为13)的000056号杆塔传来的有效信息In，也同时会携带着该杆塔的地理位置编码012113000056。
如果某个地区(如07号地区)的杆塔发出同类有效信息，那么就可以判断该地区的预警或报警信息，从而进一步实现预警或报警功能，如天气报告、地震报警、森林防火，等等。如果在后台频繁收到某个地区域(如14号区域)传来的位移、地磁、加速度、地震波等有效信息，即可触发地震预报系统。同时出现警情的地理位置也显而易见。
预警报警模块，用于根据接收的来自评估模块的数字信号，进行预警或报警；
显示模块，用于以全景地图方式显示发送有效信息的电力杆塔。
电源模块，安装在电力杆塔上的用于为监测模块提供能源的电源。
本发明产生的有益效果是：本发明依托电力行业成熟的管理模式和现成的杆塔网，极大降低初期建设成本和后期运维成本。有利于推动“线路运行管理”的现代化进程，大大降低运行维护成本，提高线路运行维护管理的效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于电力杆塔的综合监测系统，其特征在于，包括：
电力杆塔网，设置在电力杆塔上的监测模块、预处理模块和通讯与定位模块以及监测数据中心平台；
所述监测平台包括评估模块、预警报警模块和显示模块；
所述电力杆塔网的组网方式如下：
电力杆塔网按省级区域划分，电力杆塔按所在地区进行编码，编码格式为两位省级编码+两位市级编码+两位区级编码+六位序号码；
所述监测模块为安装在电力杆塔上的光纤传感器；所述光纤传感器同时设置温度测量点、湿度测点、应变测量点、振动测量点以及加速度测量点在内的多种物理变量；
光纤传感器的工作原理：
点式传感型光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数(如位移、震动、压力、弯曲、速度、加速度、磁场、电场、湿度、温度、流量、浓度、PH值和应变等物理量)与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
所述预处理模块，用于对光纤传感器采集的各参数进行阈值过滤；具体如下：对光纤传感器采集到的各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T分别达到对应参数设定的阈值，则将该原始数据标记为有效信息；或各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值，也将该原始数据标记为有效信息；
则有效信息集合H，H＝In∪Inn；
其中，有效信息In的信息强度A、发生频率F、持续时间T中任一项达到设定阈值A0、F0、T0；
Inn的信息强度A、发生频率F、持续时间T的标准分值换算后的标准值逻辑乘Ab·Fb·Tb>K0；
Ab、Fb、Tb分别为A、F、T进行标准分值换算后的标准值；K0各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值；
例如：对于光纤传感器采集的温度数据、湿度数据、应变数据、振动数据以及加速度数据，
首先，计算其信息强度A、发生频率F、持续时间T中任一项达到设定阈值；
如温度数据的信息强度A1、发生频率F1、持续时间T1，中任一项达到设定阈值，则将该数据标记为有效数据；
第二、信息强度A、发生频率F、持续时间T的标准分值换算后的标准值逻辑乘Ab·Fb·Tb，将其与设定阈值K0进行比较；
采用以下公式计算：
K＝Abi·Fbi·Tbi，其中i＝1,2,3，……；代表光纤传感器采集的各类不同的物理量；
然后将K与对应的设定阈值K0i进行比较；
所述通讯与定位模块为安装在电力杆塔上的北斗定位装置，用于提供通信和定位功能；用于将预处理模块过滤的有效信息及其关联的电力杆塔编码和定位信息发送给监测数据中心平台的评估模块；
评估模块，用于对接收的数据进行转换、存储，并根据需要进行有效信息的提取、分析计算，并将计算的结果与设定的阈值进行比较，对达到安全警戒状态的情况发送预警数字信号；对达到报警程度的情况发报警数字信号；
具体如下：根据统计数据结果进行判断：如果统计数据结果中某个地区发出的同一物理量的有效信息的数量超过设定的预警或报警数量，则触发对应预警或报警功能的数字信号；
比如某个地区(如07号地区)的杆塔发出多个天气类有效信息，数量超过第一阈值或第二阈值，那么就可以判断该地区的预警或报警天气信息，从而进一步实现预警或报警功能。如果评估模块频繁收到某个地区域(如14号区域)传来的位移、地磁、加速度、地震波等有效信息，即可触发地震预报系统。
预警报警模块，用于根据接收的来自评估模块的数字信号，进行预警或报警；
显示模块，用于以全景地图方式显示电力杆塔网，并突出显示发送有效信息的电力杆塔。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于电力杆塔的综合监测系统，其特征在于，包括：
电力杆塔网，设置在电力杆塔上的监测模块、预处理模块和通讯与定位模块以及监测数据中心平台；
所述监测平台包括评估模块、预警报警模块和显示模块；
所述电力杆塔网的组网方式如下：
电力杆塔网按省级区域划分，电力杆塔按所在地区进行编码，编码格式为两位省级编码+两位市级编码+两位区级编码+六位序号码；
所述监测模块为安装在电力杆塔上的光纤传感器；所述光纤传感器同时设置温度测量点、湿度测点、应变测量点、振动测量点以及加速度测量点在内的多种物理变量；
所述预处理模块，用于对光纤传感器采集的各参数进行阈值过滤；具体如下：对光纤传感器采集到的各参数的原始数据，各参数的原始数据包括{信息强度A、发生频率F、持续时间T}，若原始数据中信息强度A、发生频率F或持续时间T任一项达到对应参数设定的阈值，则将该原始数据标记为有效信息In；若各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值，也将该原始数据标记为有效信息Inn；
则有效信息集合H，H＝In∪Inn；
其中，有效信息In的信息强度A、发生频率F、持续时间T中任一项达到设定阈值A0、F0、T0；
Inn的信息强度A、发生频率F、持续时间T的标准分值换算后的标准值逻辑乘Ab·Fb·Tb>K0；
Ab、Fb、Tb分别为A、F、T进行标准分值换算后的标准值；K0各参数的原始数据的信息强度A、发生频率F和持续时间T的逻辑乘结果达到设定阈值；
所述通讯与定位模块为安装在电力杆塔上的北斗定位装置，用于提供通信和定位功能；用于将预处理模块过滤的有效信息及其关联的电力杆塔编码和定位信息发送给监测数据中心平台的评估模块；
评估模块，用于对接收的数据进行转换、存储，并根据需要进行有效信息的提取、分析计算，并将计算的结果与设定的阈值进行比较，对达到安全警戒状态的情况发送预警数字信号；对达到报警程度的情况发报警数字信号；
具体如下：根据统计数据结果进行判断：如果统计数据结果中某个地区发出的同一物理量的有效信息的数量超过设定的预警或报警数量，则触发对应预警或报警功能的数字信号；
预警报警模块，用于根据接收的来自评估模块的数字信号，进行预警或报警；
显示模块，用于以全景地图方式显示电力杆塔网，并突出显示发送有效信息的电力杆塔。
2.根据权利要求1所述的基于电力杆塔的综合监测系统，其特征在于，所述综合监测系统还包括安装在电力杆塔上的用于为监测模块提供能源的电源。
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