CN110350659B - 无信号区输变电监控装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无信号区输变电监控装置及其控制方法，包括监控主机和监控节点，所述监控节点包括微波终端、监控终端、电源控制终端、卫星传输终端、4G路由器；所述微波终端通过微波介质与系统内其他监控节点串联组成微波链路，所述监控终端与微波终端相连，实现数据交互功能；所述电源控制终端与监控终端相连实现监控数据交互功能及监控终端的电源控制功能，所述电源控制终端与卫星传输终端链接实现数据交互功能及卫星传输终端的电源控制功能；所述卫星传输终端通过卫星传输系统与监控主机连接，组成卫星传输链路，实现数据交互功能。本发明可以解决在偏远地区3/4G基站少，3/4G信号质量差，监控数据传输不及时的问题。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路监控领域，具体是一种无信号区输变电监控装置及其控制方法。
背景技术
随着电网建设和新建线路投运，输电线路数量逐年增加，输电线路监控领域存在着线路通道精益化运维与人员配置严重不匹配的问题；输电线路通道长，输电通道隐患种类繁多不易管理掌控的问题；输电线路长度长，分布广，专业人员到位不及时、群众护线组织缺乏专业水平的问题。针对上述输电线路存在的问题及实际需求，各种输电线路监控系统应运而生。目前的输电线路监控系统多利用安装在输电线路杆塔上的监控设备对输电线路进行监控，同时通过无线3G/4G通讯技术实时上传监控数据，利用基于人工智能图像识别技术的监控主机设备，主动识别线路通道内出现的隐患，并将预警信息实时反馈至线路巡视人员，及时消除隐患。然而受制于3/4G通信技术对信号质量的依赖，在偏远地区3/4G基站少，3/4G信号质量差，这就造成了基于3/4G通信的监控系统无法及时准确的将监控数据上传至监控中心，严重影响了这些地区的输电线路线路监控工作，不利于输电线路事故隐患的排查与预警。
发明内容
为了解决在偏远地区3/4G基站少，3/4G信号质量差，监控数据传输不及时的问题，本发明提供了一种无信号区输变电监控装置及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种无信号区输变电监控装置，包括监控主机和监控节点，所述监控节点包括微波终端、监控终端、电源控制终端、卫星传输终端、4G路由器；
所述微波终端通过微波介质与系统内其他监控节点串联组成微波链路，所述微波链路是以微波信号作为传输介质，将系统内各个监控节点由远及近串联并最终通过近端监控节点的4G路由器与监控主机相连，实现数据交互的传输路径；
所述监控终端与微波终端相连，实现数据交互功能；所述电源控制终端与监控终端相连实现监控数据交互功能及监控终端的电源控制功能，所述电源控制终端与卫星传输终端链接实现数据交互功能及卫星传输终端的电源控制功能；
所述卫星传输终端通过卫星传输系统与监控主机连接，组成卫星传输链路，实现数据交互功能；
链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据。
作为一种优选的方案，所述近端监控节点为系统中位于4G信号稳定区域且处在微波链路末端并与监控主机通过4G信号相连的监控节点。
作为一种优选的方案，所述监控主机为处理所有监控节点上传的监控数据的监控主机设备。
作为一种优选的方案，所述4G路由器为系统近端监控节点组成部分，所述4G路由器与微波终端相连实现数据交互功能，通过4G网络与监控主机相连实现数据交互功能。
提供一种无信号区输变电监控装置控制方法，包括如下步骤：
1)链路进行通信，监控主机接收监控节点上传的图片、视频监控数据；监控主机接收监控节点上传的监控节点状态数据；监控主机下发设置指令至监控节点；
链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据；
2)监控主机接收并记录监控节点发送的监控节点参数数据包，所述监控节点参数数据包包括微波链路与卫星链路工作周期参数、监控节点设备ID参数及监控节点数量参数；
3)链路建立稳定后，监控节点会按照设置的链路工作周期上传监控节点状态数据，所述监控节点状态数据包括链路状态、电压、温度状态参数，监控主机会接收并处理这些数据，实时显示各状态。
作为一种优选的方案，步骤3所述链路建立稳定，是指监控主机在监控节点工作周期内，定时收到监控节点发送来的链路连接的握手包。
作为一种优选的方案，电源控制终端给监控节点上电工作流程，所述上电工作流程包括如下步骤：
1)监控节点内电源控制终端计时，当数据链路周期到达后，电源控制终端给监控终端上电，监控终端与监控主机建立微波链路；
2)若微波链路建立稳定，则监控节点内监控终端与电源控制终端完成状态数据交互，包括电压、温度、链路状态状态数据；同时，监控节点通过微波链路将状态数据上传到监控主机，等待监控主机回应；收到监控主机回应后，监控节点拍照并上传相关图片视频数据；监控终端按照监控主机设定的工作周期工作，当工作周期计时结束后，电源控制终端给监控终端下电；
3)微波链路建立失败，电源控制终端给卫星传输终端上电，完成卫星链路建立并上传状态数据到监控主机；卫星链路按照监控主机设置的卫星链路周期工作，当工作周期计时结束，电源控制终端给卫星传输终端下电，并等待下一工作周期；
4)在卫星传输终端工作周期内，监控终端仍周期尝试通过微波链路与监控主机连接，若微波链路再次连接成功，监控节点给卫星终端下电并切换到微波链路通信。
作为一种优选的方案，故障处理包括如下步骤：
1)链路周期异常，当微波链路工作周期或卫星链路工作周期与其设置周期对比异常时，监控主机会通过该链路下发包含周期数据的周期校正指令，校正相应链路通信周期。
2)当链路通信异常，监控主机优先选择微波链路作为传输路径，当微波链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录微波链路异常并切换到卫星链路进行通信，当卫星链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录该链路异常，并显示链路状态；
3)低压故障处理，当故障等级为I时，电源控制终端会继续定时给监控终端上电，但卫星传输终端不再开启；当故障等级为II时，电源控制终端会给各终端下电，等待电压满足要求后，再继续正常供电；
4)中间监控节点链接失败故障，可以通过web网络方式更改近端微波设备的参数，使其跳过中间故障监控节点，连接到距离该监控节点位置合适并且角度也匹配的监控节点上。。
微波通信(Microwave Communication)，是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。该波长段电磁波所对应的频率范围是300MHz(0.3GHz)～3THz。与同轴电缆通信、光纤通信和卫星通信等现代通信网传输方式不同的是，微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送，具有容量大、质量好并可传至很远的距离的特点。微波通信于20世纪中期开始应用于实际生活当中，其具有够实现大容量通信，且建设速度较快，质量较高，通信过程稳定，维护便捷的优点，其由此成为目前应用极为频繁的传输方式。相比光纤通信以及卫星通信，微波通信的通信网更为容易建立，即使处于山区、农村等较为偏僻的地区，也可以实现微波通信。微波通信技术经过几十年的发展，硬件设备也经过了多次更新换代，设备在体积、通信效率、功耗等方面有了长足进步。
本发明有益效果：
本发明在偏远的3/4G基站少，3/4G信号质量差的地区中，可以实现传输质量稳定及时的目的，同时针对可能产生的故障问题做出解决措施，极大的减少了由于信号问题对这些地区的输电线路线路监控工作造成的影响，有利于输电线路事故隐患的排查与预警。
附图说明
图1：本发明架构示意图；
图2：本发明架构监控节点1示意图；
图3：本发明架构监控节点2示意图；
图4：本发明架构监控节点3示意图；
图5：本发明监控主机对某监控节点通信流程图；
图6：本发明监控节点工作流程图。
具体实施方式
实施例1：
参照说明书附图，本发明所提供的一种一种无信号区输变电监控装置，包括监控主机和监控节点，所述监控节点包括微波终端、监控终端、电源控制终端、卫星传输终端、4G路由器；
所述微波终端通过微波介质与系统内其他监控节点串联组成微波链路，所述微波链路是以微波信号作为传输介质，将系统内各个监控节点由远及近串联并最终通过近端监控节点的4G路由器与监控主机相连，实现数据交互的传输路径；
所述监控终端与微波终端相连，实现数据交互功能；所述电源控制终端与监控终端相连实现监控数据交互功能及监控终端的电源控制功能，所述电源控制终端与卫星传输终端链接实现数据交互功能及卫星传输终端的电源控制功能；
所述卫星传输终端通过卫星传输系统与监控主机连接，组成卫星传输链路，实现数据交互功能；
链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据。
作为一种优选的方案，所述近端监控节点为系统中位于4G信号稳定区域且处在微波链路末端并与监控主机通过4G信号相连的监控节点。
作为一种优选的方案，所述监控主机为处理所有监控节点上传的监控数据的监控主机设备。
作为一种优选的方案，所述4G路由器为系统近端监控节点组成部分，所述4G路由器与微波终端相连实现数据交互功能，通过4G网络与监控主机相连实现数据交互功能。
提供一种无信号区输变电监控装置控制方法，包括如下步骤：
1)链路进行通信，监控主机接收监控节点上传的图片、视频监控数据；监控主机接收监控节点上传的监控节点状态数据；监控主机下发设置指令至监控节点；
2)监控主机接收并记录监控节点发送的监控节点参数数据包，所述监控节点参数数据包包括微波链路与卫星链路工作周期参数、监控节点设备ID参数及监控节点数量参数；
3)链路建立稳定后，监控节点会按照设置的链路工作周期上传监控节点状态数据，所述监控节点状态数据包括链路状态、电压、温度状态参数，监控主机会接收并处理这些数据，实时显示各状态。
步骤3所述链路建立稳定，是指监控主机在监控节点工作周期内，定时收到监控节点发送来的链路连接的握手包。
实施例2：
参照说明书附图，本实施例所述的一种监控主机对某监控节点通信流程过程如下：
链路建立稳定后，监控节点会按照设置的链路工作周期上传监控节点状态数据，包括链路状态、电压、温度等主要状态参数，监控主机会接收并处理这些数据，实时显示各状态。所述链路建立稳定，是指监控主机在监控节点工作周期内，定时收到监控节点发送来的链路连接的握手包。链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据。
实施例3：
本实施例所述的一种电源控制终端给监控节点上电工作流程，所述上电工作流程包括如下步骤：
(1)监控节点内电源控制终端计时，当数据链路周期到达后，电源控制终端给监控终端上电，监控终端与监控主机建立微波链路。
(2)若微波链路建立稳定，则监控节点内监控终端与电源控制终端完成状态数据交互，主要包括电压、温度、链路状态等状态数据；同时，监控节点通过微波链路将状态数据上传到监控主机，等待监控主机回应；收到监控主机回应后，监控节点拍照并上传相关图片视频数据；监控终端是按照监控主机设定的工作周期工作的，当工作周期计时结束后，电源控制终端给，监控终端下电。
(3)微波链路建立失败，电源控制终端给卫星传输终端上电，完成卫星链路建立并上传状态数据到监控主机。卫星链路是按照监控主机设置的卫星链路周期工作的，当工作周期计时结束，电源控制终端给卫星传输终端下电，并等待下一工作周期。在卫星传输终端工作周期内，监控终端仍周期尝试通过微波链路与监控主机连接，若微波链路再次连接成功，监控节点给卫星终端下电并切换到微波链路通信。
实施例4
本实施例所述的一种故障处理步骤如下：
(1)链路周期异常，当微波链路工作周期或卫星链路工作周期与其设置周期对比异常时，监控主机会通过该链路下发包含周期数据的周期校正指令，校正相应链路通信周期。
(2)当链路通信异常，监控主机优先选择微波链路作为传输路径，当微波链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录微波链路异常并切换到卫星链路进行通信，当卫星链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录该链路异常，并在显示链路状态。
(3)低压故障处理，当故障等级为I时，电源控制终端会继续定时给监控终端上电，但卫星传输终端不再开启；当故障等级为II时，电源控制终端会给各终端下电，等待电压满足要求后，再继续正常供电。
(4)中间监控节点链接失败故障，可以通过web网络方式更改近端微波设备的参数，使其跳过中间故障监控节点，连接到距离该监控节点位置合适并且角度也匹配的监控节点上。
Claims (8)
1.一种无信号区输变电监控装置，其特征在于，包括监控主机和监控节点，所述监控节点包括微波终端、监控终端、电源控制终端、卫星传输终端、4G路由器；
所述微波终端通过微波介质与系统内其他监控节点串联组成微波链路，所述微波链路是以微波信号作为传输介质，将系统内各个监控节点由远及近串联并最终通过近端监控节点的4G路由器与监控主机相连，实现数据交互的传输路径；
所述监控终端与微波终端相连，实现数据交互功能；所述电源控制终端与监控终端相连实现监控数据交互功能及监控终端的电源控制功能，所述电源控制终端与卫星传输终端链接实现数据交互功能及卫星传输终端的电源控制功能；
所述卫星传输终端通过卫星传输系统与监控主机连接，组成卫星传输链路，实现数据交互功能；
链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据。
2.根据权利要求1所述的一种无信号区输变电监控装置，其特征在于，所述近端监控节点为系统中位于4G信号稳定区域且处在微波链路末端并与监控主机通过4G信号相连的监控节点。
3.根据权利要求1所述的一种无信号区输变电监控装置，其特征在于，所述监控主机为处理所有监控节点上传的监控数据的监控主机设备。
4.根据权利要求1所述的一种无信号区输变电监控装置，其特征在于，所述4G路由器为系统近端监控节点组成部分，所述4G路由器与微波终端相连实现数据交互功能，通过4G网络与监控主机相连实现数据交互功能。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种无信号区输变电监控装置控制方法，包括如下步骤：
1)链路进行通信，监控主机接收监控节点上传的图片、视频监控数据；监控主机接收监控节点上传的监控节点状态数据；监控主机下发设置指令至监控节点；
链路通信过程如下：
(1)监控主机在链路周期内等待接收监控节点数据，若监控主机在链路周期内接收到数据，则进入步骤(2)，否则进入步骤(3)；
(2)监控主机接收到数据后，首先判断数据来源，若数据来自微波链路，则监控主机判断数据周期与监控主机记录的微波链路周期是否匹配，若不匹配则通过微波链路下发微波链路校正指令，若数据来自卫星链路，则记录微波链路异常，并判断该数据周期与监控主机记录的卫星链路周期是否匹配，若周期不匹配则通过卫星链路下发卫星链路校正指令；
(3)监控主机若在链路周期内未收到任何数据则记录微波链路与卫星链路均异常；
(4)数据处理完毕后，等待下一周期数据；
2)监控主机接收并记录监控节点发送的监控节点参数数据包，所述监控节点参数数据包包括微波链路与卫星链路工作周期参数、监控节点设备ID参数及监控节点数量参数；
3)链路建立稳定后，监控节点会按照设置的链路工作周期上传监控节点状态数据，所述监控节点状态数据包括链路状态、电压、温度状态参数，监控主机会接收并处理这些数据，实时显示各状态。
6.根据权利要求5所述的一种无信号区输变电监控装置控制方法，其特征在于，步骤3所述链路建立稳定，是指监控主机在监控节点工作周期内，定时收到监控节点发送来的链路连接的握手包。
7.根据权利要求5所述的一种无信号区输变电监控装置控制方法，其特征在于，电源控制终端给监控节点上电工作流程，所述上电工作流程包括如下步骤：
1)监控节点内电源控制终端计时，当数据链路周期到达后，电源控制终端给监控终端上电，监控终端与监控主机建立微波链路；
2)若微波链路建立稳定，则监控节点内监控终端与电源控制终端完成状态数据交互，包括电压、温度、链路状态状态数据；同时，监控节点通过微波链路将状态数据上传到监控主机，等待监控主机回应；收到监控主机回应后，监控节点拍照并上传相关图片视频数据；监控终端按照监控主机设定的工作周期工作，当工作周期计时结束后，电源控制终端给监控终端下电；
3)微波链路建立失败，电源控制终端给卫星传输终端上电，完成卫星链路建立并上传状态数据到监控主机；卫星链路按照监控主机设置的卫星链路周期工作，当工作周期计时结束，电源控制终端给卫星传输终端下电，并等待下一工作周期；
4)在卫星传输终端工作周期内，监控终端仍周期尝试通过微波链路与监控主机连接，若微波链路再次连接成功，监控节点给卫星终端下电并切换到微波链路通信。
8.根据权利要求5所述的一种无信号区输变电监控装置控制方法，其特征在于，故障处理包括如下步骤：
1)链路周期异常，当微波链路工作周期或卫星链路工作周期与其设置周期对比异常时，监控主机会通过该链路下发包含周期数据的周期校正指令，校正相应链路通信周期；
2)当链路通信异常，监控主机优先选择微波链路作为传输路径，当微波链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录微波链路异常并切换到卫星链路进行通信，当卫星链路未能在其工作周期内正常上传数据时视为链路通信异常，监控主机会记录该链路异常，并显示链路状态；
3)低压故障处理，当故障等级为I时，电源控制终端会继续定时给监控终端上电，但卫星传输终端不再开启；当故障等级为II时，电源控制终端会给各终端下电，等待电压满足要求后，再继续正常供电；
4)中间监控节点链接失败故障，通过web网络方式更改近端微波设备的参数，使其跳过中间故障监控节点，连接到距离该监控节点位置合适并且角度也匹配的监控节点上。
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