CN108981825A - 一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置、系统及方法 - Google Patents

一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置、系统及方法 Download PDF

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CN108981825A CN201811042245.5A CN201811042245A CN108981825A CN 108981825 A CN108981825 A CN 108981825A CN 201811042245 A CN201811042245 A CN 201811042245A CN 108981825 A CN108981825 A CN 108981825A
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Abstract

本发明涉及一种基于NB‑loT的输电杆塔监测装置、系统及方法，所述装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述装置包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元；所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，通过网络传输单元发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及相对位置上传至服务器。解决人工巡检维护手段无法满足电网线路排查的迫切性和时效性问题，实现全天候检测。

Description

一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及通信设备领域，特别涉及一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置、系统及方法。
背景技术
现有的高压输电线路监测都是采用巡检的方式，以人工目测法和直升飞机航测法为主。人工目测法由巡检工作人员沿线巡视，巡线方式精度低，劳动强度大，效益低下，直升机航测法是运用直升机沿线巡检，采用摄像机和其探测技术对输电杆塔进行巡检费用居高，存在飞行隐患。以上都无法解决输电杆塔形变全天候检测问题。
发明内容
为此，需要提供一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置、系统及方法，解决享有对于高压输电线路监测通过人工巡视方式的精度低、劳动力强度大、效益低下，以及直升机航测法的巡检费用高及存在飞行隐患的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置，所述装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述装置包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元，所述MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接于处理器；
所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；
所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；
所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，通过网络传输单元发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及相对位置上传至服务器。
进一步优化，所述装置还用于当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述处理器还用于接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
进一步优化，所述装置还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接；
所述电源管理单元用于为处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元提供工作电源。
进一步优化，所述装置还包括电磁耦合感应单元，所述电磁耦合感应单元连接于处理器，所述电磁耦合感应单元用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器；
所述处理器还用于接收到电磁耦合感应单元发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元将电磁感应强度上传至服务器。
进一步优化，所述装置还包括存储单元，所述存储单元连接于处理器，所述处理器还用于判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储单元。
发明人还提供了另一个技术方案：一种基于NB-loT的输电杆塔监测系统，包括输电杆塔监测装置及服务器；
所述输电杆塔监测装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述输电杆塔监测装置包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元，所述MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接于处理器；
所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；
所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；
所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到输电杆塔的姿态偏移量，判断输电杆塔的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储器中，并通过网络发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器；
所述服务器包括WEB业务平台，所述服务器用于所述服务器用于接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，建立所述预设范围内的输电杆塔监测装置两两组合的基线向量，进行载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量，将计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量进行比对判断报警信息是否为真，若是则将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。
进一步优化，所述服务器还用于当接收到新的输电杆塔监测装置的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置的预设范围内输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令，接收所述预设范围内输电杆塔监测装置发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置两两组合的基线向量；
所述输电杆塔监测装置还用于当处理器接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器。
进一步优化，所述输电杆塔监测装置还用于当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述处理器还用于接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
进一步优化，所述输电杆塔监测装置还包括电磁耦合感应单元，所述电磁耦合感应单元连接于处理器，所述电磁耦合感应单元用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器；
所述处理器还用于接收到电磁耦合感应单元发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元将电磁感应强度上传至服务器；
所述服务器还用于将接收的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断。
进一步优化，所述服务器还用于当判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。
进一步优化，所述系统还包括移动终端；
所述移动终端与服务器建立网络通信；
所述服务器还用于接收到输电杆塔监测装置发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息。
进一步优化，所述服务器还用于当判断报警信号不为真，则根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。
发明人还提供了另一个技术方案：一种基于NB-loT的输电杆塔监测方法，包括以下步骤：
输电杆塔监测装置通过MEMS传感器获取当前姿态信息；
判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量；
若是，通过载波相位观测单元获取载波相位观测值，并通过网络传输单元向服务器发送报警信号，将获取的姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器；
服务器接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，进行相位载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量；
服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真；
若为真，则将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。
进一步优化，所述步骤“通过MEMS传感器获取当前姿态信息”之前还包括步骤：
服务器接收到新的输电杆塔监测装置的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置的预设范围内输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令；
当输电杆塔监测装置接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器；
服务器接收到预设范围内的输电杆塔发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置两两组合的基线向量。
进一步优化，所述输电杆塔检测装置当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式，所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述“判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量”之后还包括步骤：
若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
进一步优化，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：
若是，则通过电磁耦合感应单元获取电磁信号，进行数字信号处理得到电磁感应强度，将电磁感应强度上传至服务器；
服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示。
进一步优化，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断”之后还包括步骤：
服务器判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。
进一步优化，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示”之后还包括步骤：
服务器接收到输电杆塔监测装置发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息。
进一步优化，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：
若不为真，则根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。
区别于现有技术，上述技术方案，将输电杆塔监测装置安装在输电杆塔上，与输电杆塔联动，通过处理器判断MEMS传感器获取的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量，若是，则可以判断出输电杆塔的姿态发生变化，可能会出现倒塌、倾斜或者沉降等，通过网络传输单元向服务器发送报警信息，并将姿态偏移量及通过载波相位测量单元测量的载波相位测量值发送至服务器，服务器接收到报警信号后，将姿态偏移量在WEB业务平台上展现，可以及时获取输电杆塔的倾斜状态信息，使工作人员能够及时对输电杆塔出现倾斜的情况进处理，防止输电杆塔倾斜造成倒塔等灾害，减少因输电杆塔倾斜而引发的重大电力事故，同时对降低输电线路巡检维护工作带来的巨大的便利；而且解决传统人工巡检维护手段无法满足电网线路排查的迫切性和时效性问题，而在不外接检测线的情况下，实现输电杆塔形变及电网线路的全天候检测。
附图说明
图1为具体实施方式所述基于NB-loT的输电杆塔监测装置的一种结构示意图；
图2为具体实施方式所述电磁耦合感应单元的一种结构示意图；
图3为具体实施方式所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统的一种结构示意图；
图4为具体实施方式所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法的一种流程示意图。
图5为具体实施方式所述相对定位组网步骤的一种流程示意图
附图标记说明：
110、处理器，
120、MEMS传感器，
130、载波相位测量单元，
140、网络传输单元，
150、电源管理单元，
160、电磁耦合感应单元，
170、存储单元，
180、电量检测单元，
310、服务器，
320、输电杆塔监测装置，
330、移动终端。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本实施例所述一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置，所述装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述装置包括处理器110、MEMS传感器120、载波相位测量单元130及网络传输单元140，所述MEMS传感器120、载波相位测量单元130及网络传输单元140连接于处理器110；
所述MEMS传感器120用于测量MEMS传感器120的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器110；
所述载波相位测量单元130用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器110；
所述处理器110用于根据接收到MEMS传感器120发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，通过网络传输单元140发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及相对位置上传至服务器。
其中，网络输送单元采用NB-IoT网络传输单元140，基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支，具备低功耗、深覆盖、大连接等技术特点。移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。
通过将输电杆塔固定安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，当输电杆塔安装好后，处理器110通过卡尔曼滤波算法消除MEMS传感器120夹杂的噪声数据，并通过四元素法对MEMS传感器120的姿态进行解算；所述MEMS传感器120为三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过MEMS传感器120建立Roll-pitch-yaw模型，Roll表示绕X轴的旋转，Pitch表示绕Y轴的旋转，Yaw表示绕Z轴的旋转。由于地球重力长期存在且永远竖直向下，通过获取三个轴向上的加速度，即可根据重力加速度相对于芯片的指向为参考算得当前姿态，为获得相对稳定的姿态，本系统通过消除陀螺零偏、俯仰、滚动安装角偏差，及方位安装角标定，采用卡尔曼滤波算法去除夹杂的噪音数据，采用四元素法计算MEMS传感器120的当前姿态信息，当前姿态信息包括XYZ三个轴上的加速度和角速度、倾斜角度、温度、位移变化、震动频率及幅度等；MEMS传感器120将测量的当前姿态信息发送至处理器110，处理器110根据接收的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量，若是，则判断输电杆塔可能出现倾斜，处理器110通过载波相位测量单元130测量当前的载波相位测量值，处理器110通过网络传输单元140向服务器发送报警信号，同时向服务器上传姿态偏移量及载波相位测量值；当服务器接收到报警信号时，则将上传的姿态偏移量在WEB业务平台上展现，使工作人员可以知道该输电杆塔可能出现倾斜，使工作人员能够及时对输电杆塔出现倾斜的情况进处理，防止输电杆塔倾斜造成倒塔等灾害，减少因输电杆塔倾斜而引发的重大电力事故，同时对降低输电线路巡检维护工作带来的巨大的便利；而且解决的传统人工巡检维护手段无法满足电网线路排查的迫切性和时效性问题，而在不外接检测线的情况下，实现输电杆塔形变及电网线路的全天候检测。
其中向服务器发送载波相位测量值，服务器可以根据接收的载波相位测量值对输电杆塔的相对位置进行高精度定位，载波相位测量值为载波相位测量单元130测量得到的卫星载波信号与参考载波信号之间的相位差，可以通过测量卫星载波信号在传播路径上的相位变化值，确定信号传播距离；具体的如编号为j的卫星发出一个相位为φ(j)的载波信号，经过距离d(j)以后相位为φ，如果能够测量出φ-φ(j)，载波的波长为λ，则根据d(j)＝λ(φ-φ(j))可确定卫星和载波相位测量单元130之间的距离d(j)，一般无法测量出卫星上的相位φ(j),通过在载波相位测量单元130上的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，即可以计算得到卫星和载波相位测量单元130之间的距离d(j)，实现对输电杆塔的相对位置的高精度定位；服务器也可以根据相邻之间的输电杆塔之间的相对位置的偏移量进行判断报警信号是否为真，提高输电杆塔的姿态检测精度。
在本实施例中，所述装置还包括存储单元170，所述存储单元170连接于处理器110，所述处理器110还用于判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储单元170。通过将姿态偏移量存储在存储单元170中，可以方便工作人员的后期再次读取。
在本实施例中，所述装置还包括电量测量180单元，所述电量检测单元180连接于处理器110，所述电量检测单元180用于获取装置的电池电量，并将获取的电量发送至处理器110，所述处理器110还用于将获取的电量通过网络传输单元140发送至服务器。通过获取装置的电池电量，可以判断装置的电量、供电是否正常，保证设备长时间检测的可靠性和异常故障分析。
在本实施例中，通过电源管理单元150给处理器110、MEMS传感器120、载波相位测量单元130及网络传输单元140提供工作电源，电源管理单元150分别与处理器110、MEMS传感器120、载波相位测量单元130及网络传输单元140连接。
在本实施例中，为了降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗，所述装置还用于当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元130及网络传输单元140；所述处理器110还用于接收到MEMS传感器120发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元130及网络传输单元140。当装置安装完成后，使装置进入低功耗监测模式，关闭载波相位测量单元130及网络传输单元140，无需载波相位测量单元130及网络传输单元140工作，而只通过MEMS传感器120监测输电杆塔的姿态状态，判断MEMS传感器120获取的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若超过预设偏移量，则唤醒载波相位测量单元130及网络传输单元140，若否，则继续保持低功耗监测模式，降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗。
在本实施例中，为了判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，所述装置还包括电磁耦合感应单元160，所述电磁耦合感应单元160连接于处理器110，所述电磁耦合感应单元160用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器110；所述处理器110还用于接收到电磁耦合感应单元160发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元140将电磁感应强度上传至服务器。通过电磁耦合感应单元160采集输电线路周边环境磁电强度，通过传感器探头检测到电磁信号后，通过滤波网络送至放大电路，通过滤波、放大后的信号进入模数转换模块，转换后的数字信号送到处理器110进行处理，得到电磁感应强度。其中，当装置处于低功耗监测模式时，关闭电磁耦合感应单元160。
如图2所示，电磁耦合感应单元160采用非接触式电磁耦合感应单元，处理器110可以接收服务器下发的不同电压档位感应指令，调节电磁耦合感应单元160不同电压档位感应灵敏度，满足220KV、110KV、35KV、10KV等不同线路杆塔监测需求。电磁耦合感应所用的敏感元件是一个与场效应晶体管(Q14)连接的电感线圈(L1)。Q14是通过串接的固定电阻(R66)和档位切换电阻R73\R74\R75\R76…匹配出不同的感应灵敏度。Q14的漏极上将呈现出L1中产生的经过放大的电动势。呈现在电阻R62端脚上的被放大的信号经由电容C34送到设置在围绕NPN晶体管Q15建立的公共发射极上的第二级放大。Q15的集电极上呈现的信号的幅度取决于周围的辐射强度；耦合电容C35将Q15放大后的采样值信号送到MCU进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过采用的电磁感应强度的变化，可以判断输电杆塔的输电线路的带电情况，判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，同时可以用于监测输电杆塔周围环境中的电磁辐射指标。
请参阅图3，在另一个实施例中，一种基于NB-loT的输电杆塔监测系统，包括输电杆塔监测装置320及服务器310；
所述输电杆塔监测装置320安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述输电杆塔监测装置320包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元，所述MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接于处理器；
所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；
所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；
所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到输电杆塔的姿态偏移量，判断输电杆塔的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储器中，并通过网络发送报警信息至服务器310，将姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器310；
所述服务器310包括WEB业务平台，所述服务器310用于所述服务器310用于接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置320的预设范围内的输电杆塔监测装置320的载波相位观测值，建立所述预设范围内的输电杆塔监测装置320两两组合的基线向量，进行载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置320的实际姿态偏移量，将计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量进行比对判断报警信息是否为真，若是则将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。所述服务器310采用分布式集群架构，包括负载均衡服务器、业务应用服务器、分布式缓存服务器、数据库服务器、消息队列服务器、文件服务器、分布式调度服务器等。通过业务应用服务器即WEB业务平台。
其中，网络输送单元采用NB-IoT网络传输单元，基于蜂窝的窄带物联网(NarrowBand Internet of Things，NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支，具备低功耗、深覆盖、大连接等技术特点。移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。
通过将输电杆塔固定安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，当输电杆塔安装好后，处理器通过卡尔曼滤波算法消除MEMS传感器夹杂的噪声数据，并通过四元素法对MEMS传感器的姿态进行解算；所述MEMS传感器为三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过MEMS传感器建立Roll-pitch-yaw模型，Roll表示绕X轴的旋转，Pitch表示绕Y轴的旋转，Yaw表示绕Z轴的旋转。由于地球重力长期存在且永远竖直向下，通过获取三个轴向上的加速度，即可根据重力加速度相对于芯片的指向为参考算得当前姿态，为获得相对稳定的姿态，本系统通过消除陀螺零偏、俯仰、滚动安装角偏差，及方位安装角标定，采用卡尔曼滤波算法去除夹杂的噪音数据，采用四元素法计算MEMS传感器的当前姿态信息，当前姿态信息包括XYZ三个轴上的加速度和角速度、倾斜角度、温度、位移变化、震动频率及幅度等；MEMS传感器将测量的当前姿态信息发送至处理器，处理器根据接收的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量，若是，则判断输电杆塔可能出现倾斜，处理器通过载波相位测量单元测量德奥当前的载波相位测量值，处理器通过网络传输单元向服务器310发送报警信号，同时向服务器310上传姿态偏移量及载波相位测量值；当服务器310接收到报警信号时，则将上传的姿态偏移量在WEB业务平台上展现，使工作人员可以知道该输电杆塔可能出现倾斜，使工作人员能够及时对输电杆塔出现倾斜的情况进处理，防止输电杆塔倾斜造成倒塔等灾害，减少因输电杆塔倾斜而引发的重大电力事故，同时对降低输电线路巡检维护工作带来的巨大的便利；而且解决的传统人工巡检维护手段无法满足电网线路排查的迫切性和时效性问题，而在不外接检测线的情况下，实现输电杆塔形变及电网线路的全天候检测。
其中，服务器310对报警信号进行判断是否为真，当服务器310接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置320的预设范围内的输电杆塔监测装置320的载波相位观测值，其中预设范围可以以发送警报信号的输电杆塔监测装置320为圆心，半径为1Km的范围，其中预设范围内的输电杆塔的数量大于等于3个，然后建立所述预设范围内的输电杆塔监测装置320两两组合的基线向量，进行载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置320的实际姿态偏移量，由于服务器310可以根据接收的载波相位测量值对输电杆塔的相对位置进行高精度定位，载波相位测量值为载波相位测量单元测量得到的卫星载波信号与参考载波信号之间的相位差，可以通过测量卫星载波信号在传播路径上的相位变化值，确定信号传播距离；具体的如编号为j的卫星发出一个相位为φ(j)的载波信号，经过距离d(j)以后相位为φ，如果能够测量出φ-φ(j)，载波的波长为λ，则根据d(j)＝λ(φ-φ(j))可确定卫星和载波相位测量单元之间的距离d(j)，一般无法测量出卫星上的相位φ(j),通过在载波相位测量单元上的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，即可以计算得到卫星和载波相位测量单元之间的距离d(j)，实现对输电杆塔的相对位置的高精度定位；服务器310根据相邻之间的输电杆塔之间的相对位置的偏移量进行判断报警信号是否为真，即根据发送报警信号的输电杆塔监测装置320与其邻近的输电杆塔监测装置320之间的相对位置的偏移量，即实际姿态偏移量，计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量进行比对判断报警信号是否为真，若实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量一致，则为真，则，将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现；若不一致则不为真；提高对输电杆塔的姿态判断的准确度。
其中，进一步提高输电杆塔监测装置320的MEMS姿态检测精度，所述服务器310还用于当判断报警信号不为真，则根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。服务器310若判断报警信号不为真，则通过载波相位测量值测量的输电杆塔的相对位置偏移量对MEMS传感器姿态解算结果作纠偏进行系数补偿，计算得到纠偏补偿系数，然后将纠偏补偿系数发送至输电杆塔检测装置，输电杆塔检测装置接收到纠偏补偿系数后，修正MEMS传感器姿态计算的补偿系数(衰减因子)，进一步提高输电杆塔的姿态检测精度。
在本实施例中，所述服务器310还用于当接收到新的输电杆塔监测装置320的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置320的预设范围内输电杆塔监测装置320发送相对定位组网指令，接收所述预设范围内输电杆塔监测装置320发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置320两两组合的基线向量；所述输电杆塔监测装置320还用于当处理器接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器310。当输电杆塔固定安装于输电杆塔的表面后，通过网络输送单元上传安装完成指令至服务器310，服务器310对新安装的输电杆塔监测装置320进行相对定位组网，服务器310当接收到安装完成指令后，根据预先设定的规则，在新安装的输电杆塔监测装置320的预设范围内，即以新的输电杆塔监测装置320为圆心，半径为1Km的范围，其中预设范围内的输电杆塔的数量大于等于3个，服务器310对该预设范围内的输电杆塔监测装置320发送相对定位组网指令，当该预设范围内的输电杆塔监测装置320接收到相对定位组网指令后，上传当前测量的载波相位观测值，服务器310对该预设范围内的输电杆塔监测装置320进行两两组合构成基线向量，进一步根据该范围内输电杆塔监测装置320上传的载波相位测量值求解，计算出新安装的输电杆塔监测装置320的相对定位及姿态，包括经纬度、方向、倾斜角及XYZ坐标等参数，服务器310结合新安装的输电杆塔监测装置320的MEMS传感器测量的当前姿态信息、载波相位测量结果、磁电感应强度(采样值)建立初始模型。
在本实施例中，为了降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗，所述输电杆塔监测装置320还用于当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；所述处理器还用于接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。当装置安装完成后，使输电杆塔监测装置320进入低功耗监测模式，关闭载波相位测量单元及网络传输单元，无需载波相位测量单元及网络传输单元工作，而只通过MEMS传感器监测输电杆塔的姿态状态，判断MEMS传感器获取的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若超过预设偏移量，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元，若否，则继续保持低功耗监测模式，降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗。
在本实施例中，为了判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，所述输电杆塔监测装置320还包括电磁耦合感应单元，所述电磁耦合感应单元连接于处理器，所述电磁耦合感应单元用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器；所述处理器还用于接收到电磁耦合感应单元发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元将电磁感应强度上传至服务器310；所述服务器310还用于将接收的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断。通过电磁耦合感应单元采集输电线路周边环境磁电强度，通过传感器探头检测到电磁信号后，通过滤波网络送至放大电路，通过滤波、放大后的信号进入模数转换模块，转换后的数字信号送到处理器进行处理，得到电磁感应强度。并将得到的电磁感应强度上传至服务器310，服务器310根据上传的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过电磁感应强度的变化大小来判断输电线路的通断。其中，当输电杆塔监测装置320处于低功耗监测模式时，关闭电磁耦合感应单元。
如图2所示，电磁耦合感应单元采用非接触式电磁耦合感应单元，处理器可以接收服务器310下发的不同电压档位感应指令，调节电磁耦合感应单元不同电压档位感应灵敏度，满足220KV、110KV、35KV、10KV等不同线路杆塔监测需求。电磁耦合感应所用的敏感元件是一个与场效应晶体管(Q14)连接的电感线圈(L1)。Q14是通过串接的固定电阻(R66)和档位切换电阻R73\R74\R75\R76…匹配出不同的感应灵敏度。Q14的漏极上将呈现出L1中产生的经过放大的电动势。呈现在电阻R62端脚上的被放大的信号经由电容C34送到设置在围绕NPN晶体管Q15建立的公共发射极上的第二级放大。Q15的集电极上呈现的信号的幅度取决于周围的辐射强度；耦合电容C35将Q15放大后的采样值信号送到MCU进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过采用的电磁感应强度的变化，可以判断输电杆塔的输电线路的带电情况，判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，同时可以用于监测输电杆塔周围环境中的电磁辐射指标。
进一步，为了判断输电杆塔的输电线路出现异常的位置，所述服务器310还用于当判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置320的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置320之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。通过输电杆塔监测装置320之间电磁感应强度的比对判断出出现线路异常(即输电线路分断)的位置，如当前输电杆塔监测装置an的预设范围内包括有输电杆塔监测装置an-2、输电杆塔监测装置an-1及输电杆塔监测装置an+1；而当输电杆塔监测装置an前端的输电杆塔监测装置an-2采样的电磁感应强度接近输电杆塔监测装置an-1采样的电磁感应强度，而当当前输电杆塔监测装置an采样的电磁感应强度与其后端的输电杆塔监测装置an+1采样的电磁感应强度较小获取趋近于零，则可以判断出为输电杆塔监测装置an与其后端的输电杆塔监测装置an+1之间的输电线路出现异常。
在本实施例中，为了能够根据输电杆塔发生的异常程度对维护人员进行调度，所述系统还包括移动终端330；所述移动终端330与服务器310建立网络通信；所述服务器310还用于接收到输电杆塔监测装置320发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端330发送调度信息。当服务器310接收到报警信号后，服务器310根据接收到姿态偏移量，对输电杆塔的载波信号测量值(相对定位变化)、倾斜角度、位移变化量、电磁感应强度变化分析判断输电杆塔的异常程度，然后根据预先设定的调度提醒规则，向移动终端330发送调度信息，自动分配人员抢修或监控中心指挥调度工作人员前往现场施工抢险，抢险工作人员通过移动终端330与业务应用服务器310数据关联，可查看输电杆塔监测报告，根据输电杆塔位置信息在线导航等功能。指挥中心可进行应急抢修调度，根据预判结果、导航路径快速达到事故点，为抢修工作争取更多的时间。有助于输电线路监管，防止线路被盗，未按照正常流程施工或误操作导致触电安全问题。
其中，通过输电杆塔监控装置采集杆塔朝向、倾角、震动频率、温湿度、经纬度、电磁感应强度及前后变化过程，判断异常杆塔的位置及杆塔倾斜、沉降、形变严重程度。通过输电杆塔监控系统联动、点面分析方法判断受损范围，对杆塔倾斜、沉降、形变严重程度进行阶梯化色彩区分，在WEB业务平台上形成相应的报表及热力分析图，相关部门可以根据热力分析图，有针对性的进行电力抢修应急指挥调度。抢修施工人员可根据预判结果、调度信息导航路径快速达到事故点，为抢修工作做更充分的准备和争取更多的时间。杆塔网状数据分析及热力分析图，有助于自然灾害造成的风险预估、损失评定。
输电杆塔监控装置可以定时唤醒，唤醒频次及上传时间可以通过服务器310远程修改；WEB业务平台具备施工申请业务操作流程，申请施工的输电杆塔、线路节点分支、或区域作为施工对象，输电杆塔监控系统被触发能够收到施工申请请求，进一步杆输电杆塔监控装置关闭部分功能以达到节省耗电、优化报警的目的；若施工对象未预先申请，WEB业务平台则会收到相应的报警，根据监测的输电杆塔摇晃程度(震幅)、震动频率、电磁场变化及并发周期推演判断是否人为触碰，有助于输电线路监管，防止线路被盗，未按照正常流程施工或误操作导致触电安全问题。
请参阅图4，在另一个实施例中，一种基于NB-loT的输电杆塔监测方法，包括以下步骤：
步骤S410：输电杆塔监测装置通过MEMS传感器获取当前姿态信息；
步骤S420：判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量；
若是，则执行步骤S440：通过载波相位观测单元获取载波相位观测值，并通过网络传输单元向服务器发送报警信号，将获取的姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器；
步骤S450：服务器接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，进行相位载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量；
步骤S460服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真；
若为真，则执行步骤S471：将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。
其中，网络输送单元采用NB-IoT网络传输单元，基于蜂窝的窄带物联网(NarrowBand Internet of Things，NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支，具备低功耗、深覆盖、大连接等技术特点。移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。
通过将输电杆塔固定安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，当输电杆塔安装好后，通过卡尔曼滤波算法消除MEMS传感器夹杂的噪声数据，并通过四元素法对MEMS传感器的姿态进行解算；所述MEMS传感器为三轴加速度计和三轴陀螺仪，通过MEMS传感器建立Roll-pitch-yaw模型，Roll表示绕X轴的旋转，Pitch表示绕Y轴的旋转，Yaw表示绕Z轴的旋转。由于地球重力长期存在且永远竖直向下，通过获取三个轴向上的加速度，即可根据重力加速度相对于芯片的指向为参考算得当前姿态，为获得相对稳定的姿态，本系统通过消除陀螺零偏、俯仰、滚动安装角偏差，及方位安装角标定，采用卡尔曼滤波算法去除夹杂的噪音数据，采用四元素法计算MEMS传感器的当前姿态信息，当前姿态信息包括XYZ三个轴上的加速度和角速度、倾斜角度、温度、位移变化、震动频率及幅度等；MEMS传感器测量得到当前姿态信息，根据当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量，若是，则判断输电杆塔可能出现倾斜，通过载波相位测量单元测量德奥当前的载波相位测量值，通过网络传输单元向服务器发送报警信号，同时向服务器上传姿态偏移量及载波相位测量值；当服务器接收到报警信号时，则将上传的姿态偏移量在WEB业务平台上展现，使工作人员可以知道该输电杆塔可能出现倾斜，使工作人员能够及时对输电杆塔出现倾斜的情况进处理，防止输电杆塔倾斜造成倒塔等灾害，减少因输电杆塔倾斜而引发的重大电力事故，同时对降低输电线路巡检维护工作带来的巨大的便利；而且解决的传统人工巡检维护手段无法满足电网线路排查的迫切性和时效性问题，而在不外接检测线的情况下，实现输电杆塔形变及电网线路的全天候检测。
其中，服务器对报警信号进行判断是否为真，当服务器接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，其中预设范围可以以发送警报信号的输电杆塔监测装置为圆心，半径为1Km的范围，其中预设范围内的输电杆塔的数量大于等于3个，然后建立所述预设范围内的输电杆塔监测装置两两组合的基线向量，进行载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量，由于服务器可以根据接收的载波相位测量值对输电杆塔的相对位置进行高精度定位，载波相位测量值为载波相位测量单元测量得到的卫星载波信号与参考载波信号之间的相位差，可以通过测量卫星载波信号在传播路径上的相位变化值，确定信号传播距离；具体的如编号为j的卫星发出一个相位为φ(j)的载波信号，经过距离d(j)以后相位为φ，如果能够测量出φ-φ(j)，载波的波长为λ，则根据d(j)＝λ(φ-φ(j))可确定卫星和载波相位测量单元之间的距离d(j)，一般无法测量出卫星上的相位φ(j),通过在载波相位测量单元上的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，即可以计算得到卫星和载波相位测量单元之间的距离d(j)，实现对输电杆塔的相对位置的高精度定位；服务器根据相邻之间的输电杆塔之间的相对位置的偏移量进行判断报警信号是否为真，即根据发送报警信号的输电杆塔监测装置与其邻近的输电杆塔监测装置之间的相对位置的偏移量，即实际姿态偏移量，计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量进行比对判断报警信号是否为真，若实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量一致，则为真，则，将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现；若不一致则不为真；提高对输电杆塔的姿态判断的准确度。
其中，进一步提高输电杆塔监测装置的MEMS姿态检测精度，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：若不为真，则执行步骤S472：根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。服务器若判断报警信号不为真，则通过载波相位测量值测量的输电杆塔的相对位置偏移量对MEMS传感器姿态解算结果作纠偏进行系数补偿，计算得到纠偏补偿系数，然后将纠偏补偿系数发送至输电杆塔检测装置，输电杆塔检测装置接收到纠偏补偿系数后，修正MEMS传感器姿态计算的补偿系数(衰减因子)，进一步提高输电杆塔的姿态检测精度。
请参阅图5，在本实施例中，所述步骤“通过MEMS传感器获取当前姿态信息”之前还包括相对定位组网步骤，所述相对定位组网步骤包括：
步骤S510：服务器接收到新的输电杆塔监测装置的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置的预设范围内输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令；
步骤S520：当输电杆塔监测装置接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器；
步骤S530：服务器接收到预设范围内的输电杆塔发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置两两组合的基线向量。
当输电杆塔固定安装于输电杆塔的表面后，通过网络输送单元上传安装完成指令至服务器，服务器对新安装的输电杆塔监测装置进行相对定位组网，服务器当接收到安装完成指令后，根据预先设定的规则，在新安装的输电杆塔监测装置的预设范围内，即以新的输电杆塔监测装置为圆心，半径为1Km的范围，其中预设范围内的输电杆塔的数量大于等于3个，服务器对该预设范围内的输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令，当该预设范围内的输电杆塔监测装置接收到相对定位组网指令后，上传当前测量的载波相位观测值，服务器对该预设范围内的输电杆塔监测装置进行两两组合构成基线向量，进一步根据该范围内输电杆塔监测装置上传的载波相位测量值求解，计算出新安装的输电杆塔监测装置的相对定位及姿态，包括经纬度、方向、倾斜角及XYZ坐标等参数，服务器结合新安装的输电杆塔监测装置的MEMS传感器测量的当前姿态信息、载波相位测量结果、磁电感应强度(采样值)建立初始模型。
在本实施例中，为了降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗，所述输电杆塔检测装置当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式，所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；所述“判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量”之后还包括步骤：若是，则执行步骤S431：唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。当装置安装完成后，使输电杆塔监测装置进入低功耗监测模式，关闭载波相位测量单元及网络传输单元，无需载波相位测量单元及网络传输单元工作，而只通过MEMS传感器监测输电杆塔的姿态状态，判断MEMS传感器获取的当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若超过预设偏移量，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元，若否，则执行步骤S432：继续保持低功耗监测模式，降低装置电量损耗及减少实时在线数据传输、链路资源的损耗。
在本实施例中，为了判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：
若是，则通过电磁耦合感应单元获取电磁信号，进行数字信号处理得到电磁感应强度，将电磁感应强度上传至服务器；
服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示。
通过电磁耦合感应单元采集输电线路周边环境磁电强度，通过传感器探头检测到电磁信号后，通过滤波网络送至放大电路，通过滤波、放大后的信号进入模数转换模块，对转换后的数字信号进行处理，得到电磁感应强度。并将得到的电磁感应强度上传至服务器，服务器根据上传的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过电磁感应强度的变化大小来判断输电线路的通断，将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示。
如图2所示，电磁耦合感应单元采用非接触式电磁耦合感应单元，输电杆塔监测装置可以接收服务器下发的不同电压档位感应指令，调节电磁耦合感应单元不同电压档位感应灵敏度，满足220KV、110KV、35KV、10KV等不同线路杆塔监测需求。电磁耦合感应所用的敏感元件是一个与场效应晶体管(Q14)连接的电感线圈(L1)。Q14是通过串接的固定电阻(R66)和档位切换电阻R73\R74\R75\R76…匹配出不同的感应灵敏度。Q14的漏极上将呈现出L1中产生的经过放大的电动势。呈现在电阻R62端脚上的被放大的信号经由电容C34送到设置在围绕NPN晶体管Q15建立的公共发射极上的第二级放大。Q15的集电极上呈现的信号的幅度取决于周围的辐射强度；耦合电容C35将Q15放大后的采样值信号送到MCU进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过采用的电磁感应强度的变化，可以判断输电杆塔的输电线路的带电情况，判断输电杆塔上的输电线路的通断状态，同时可以用于监测输电杆塔周围环境中的电磁辐射指标。
进一步，为了判断输电杆塔的输电线路出现异常的位置，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断”之后还包括步骤：服务器判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。通过输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对判断出出现线路异常(即输电线路分断)的位置，如当前输电杆塔监测装置an的预设范围内包括有输电杆塔监测装置an-2、输电杆塔监测装置an-1及输电杆塔监测装置an+1；而当输电杆塔监测装置an前端的输电杆塔监测装置an-2采样的电磁感应强度接近输电杆塔监测装置an-1采样的电磁感应强度，而当当前输电杆塔监测装置an采样的电磁感应强度与其后端的输电杆塔监测装置an+1采样的电磁感应强度较小获取趋近于零，则可以判断出为输电杆塔监测装置an与其后端的输电杆塔监测装置an+1之间的输电线路出现异常。
在本实施例中，为了能够根据输电杆塔发生的异常程度对维护人员进行调度，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示”之后还包括步骤：服务器接收到输电杆塔监测装置发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息。当服务器接收到报警信号后，服务器根据接收到姿态偏移量，对输电杆塔的载波信号测量值(相对定位变化)、倾斜角度、位移变化量、电磁感应强度变化分析判断输电杆塔的异常程度，然后根据预先设定的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息，自动分配人员抢修或监控中心指挥调度工作人员前往现场施工抢险，抢险工作人员通过移动终端与业务应用服务器数据关联，可查看输电杆塔监测报告，根据输电杆塔位置信息在线导航等功能。指挥中心可进行应急抢修调度，根据预判结果、导航路径快速达到事故点，为抢修工作争取更多的时间。有助于输电线路监管，防止线路被盗，未按照正常流程施工或误操作导致触电安全问题。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (19)

1.一种基于NB-loT的输电杆塔监测装置，其特征在于，所述装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述装置包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元，所述MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接于处理器；
所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；
所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；
所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到姿态偏移量，判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，通过网络传输单元发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及相对位置上传至服务器。
2.根据权利要求1所述基于NB-loT的输电杆塔监测装置，其特征在于，所述装置还用于当安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述处理器还用于接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
3.根据权利要求1所述基于NB-loT的输电杆塔监测装置，其特征在于，所述装置还包括电源管理单元，所述电源管理单元分别与处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接；
所述电源管理单元用于为处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元提供工作电源。
4.根据权利要求1所述基于NB-loT的输电杆塔监测装置，其特征在于，所述装置还包括电磁耦合感应单元，所述电磁耦合感应单元连接于处理器，所述电磁耦合感应单元用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器；
所述处理器还用于接收到电磁耦合感应单元发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元将电磁感应强度上传至服务器。
5.根据权利要求1所述基于NB-loT的输电杆塔监测装置，其特征在于，所述装置还包括存储单元，所述存储单元连接于处理器，所述处理器还用于判断姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储单元。
6.一种基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，包括输电杆塔监测装置及服务器；
所述输电杆塔监测装置安装在输电杆塔的表面，并与输电杆塔形成联动，所述输电杆塔监测装置包括处理器、MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元，所述MEMS传感器、载波相位测量单元及网络传输单元连接于处理器；
所述MEMS传感器用于测量MEMS传感器的当前姿态信息，并将测量的当前姿态信息发送至处理器；
所述载波相位测量单元用于测量得到载波相位观测值，将载波相位观测值发送至处理器；
所述处理器用于根据接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息与初始姿态信息比对得到输电杆塔的姿态偏移量，判断输电杆塔的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是则将姿态偏移量存储于存储器中，并通过网络发送报警信息至服务器，将姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器；
所述服务器包括WEB业务平台，所述服务器用于接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，建立所述预设范围内的输电杆塔监测装置两两组合的基线向量，进行载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量，将计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量进行比对判断报警信息是否为真，若是则将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。
7.根据权利要求6所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述服务器还用于当接收到新的输电杆塔监测装置的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置的预设范围内输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令，接收所述预设范围内输电杆塔监测装置发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置两两组合的基线向量；
所述输电杆塔监测装置还用于当处理器接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器。
8.根据权利要求6所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述输电杆塔监测装置还用于当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式；所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述处理器还用于接收到MEMS传感器发送的当前姿态信息后，判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设偏移量，若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
9.根据权利要求6所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述输电杆塔监测装置还包括电磁耦合感应单元，所述电磁耦合感应单元连接于处理器，所述电磁耦合感应单元用于采集输电杆塔上的电磁信号，并将采集到的电磁信号发送至处理器；
所述处理器还用于接收到电磁耦合感应单元发送的电磁信号后，进行数字信号处理得到电磁感应强度，通过网络传输单元将电磁感应强度上传至服务器；
所述服务器还用于将接收的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断。
10.根据权利要求9所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述服务器还用于当判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。
11.根据权利要求9所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述系统还包括移动终端；
所述移动终端与服务器建立网络通信；
所述服务器还用于接收到输电杆塔监测装置发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息。
12.根据权利要求6所述基于NB-loT的输电杆塔监测系统，其特征在于，所述服务器还用于当判断报警信号不为真，则根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。
13.一种基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
输电杆塔监测装置通过MEMS传感器获取当前姿态信息；
判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量；
若是，通过载波相位观测单元获取载波相位观测值，并通过网络传输单元向服务器发送报警信号，将获取的姿态偏移量及载波相位观测值上传至服务器；
服务器接收到报警信号后，获取发送报警信号的输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔监测装置的载波相位观测值，进行相位载波相位测量值或时间差分求解，得到发送报警信号的输电杆塔监测装置的实际姿态偏移量；
服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真；
若为真，则将接收的输电杆塔的姿态偏移量在WEB业务平台上报警展现。
14.根据权利要求13所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述步骤“通过MEMS传感器获取当前姿态信息”之前还包括步骤：
服务器接收到新的输电杆塔监测装置的安装完成指令后，对在新的输电杆塔监测装置的预设范围内输电杆塔监测装置发送相对定位组网指令；
当输电杆塔监测装置接收到相对定位组网指令后，获取载波相位观测值，并将获取的载波相位观测值发送至服务器；
服务器接收到预设范围内的输电杆塔发送的载波相位观测值，建立所述预设范围内输电杆塔监测装置两两组合的基线向量。
15.根据权利要求13所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述输电杆塔检测装置当在安装在输电杆塔的表面后，进入低功耗监测模式，所述低功耗监测模式为关闭载波相位测量单元及网络传输单元；
所述“判断当前姿态信息与初始姿态信息之间的姿态偏移量是否超过预设姿态偏移量”之后还包括步骤：
若是，则唤醒载波相位测量单元及网络传输单元。
16.根据权利要求13所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：
若是，则通过电磁耦合感应单元获取电磁信号，进行数字信号处理得到电磁感应强度，将电磁感应强度上传至服务器；
服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示。
17.根据权利要求16所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断”之后还包括步骤：
服务器判断输电杆塔上的输电线路出现分断时，则获取当前输电杆塔监测装置的预设范围内的输电杆塔检测装置检测的电磁感应强度，根据输电杆塔监测装置之间电磁感应强度的比对，确认出现分断的输电线路的位置。
18.根据权利要求16所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述“服务器将接收到的电磁感应强度与初始电磁感应强度比对，通过接收到的电磁场的强度变化大小判断输电杆塔上的输电线路的通断，并将输电线路的通断结果在WEB业务平台上显示”之后还包括步骤：
服务器接收到输电杆塔监测装置发送的当前姿态信息、输电杆塔的相对位置及电磁感应强度后，判断输电杆塔的异常程度，根据输电杆塔的异常程度及预设的调度提醒规则，向移动终端发送调度信息。
19.根据权利要求13所述基于NB-loT的输电杆塔监测方法，其特征在于，所述“服务器根据计算得到实际姿态偏移量与接收的姿态偏移量比对判断接收的报警信号是否为真”之后还包括步骤：
若不为真，则根据计算得到的实际姿态偏移量对接收到的姿态偏移量进行计算纠偏补偿系数，将纠偏补偿系统发送至输电杆塔检测装置。
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