CN110737220A - 一种爬杆检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种爬杆检测装置，属于供电装置技术领域，包括连接圈，连接圈分为对等的半圆环状，连接圈通过卡扣连接，安装于电力线杆上，卡扣内设置有防割线连接控制模块，控制模块连接微波雷达模块、生物电传感器模块、NBIOT通讯模组，控制模块日常处于休眠状态，通过微波雷达模块、生物电传感器模块感应到外界人体辐射和物体移动靠近，将产生的电荷信号通过模块内部电阻转换为电压信号输出至控制模块，对控制模块进行唤醒；控制模块唤醒恢复工作后，将报警信息打包通过NBIOT通讯模组发送至云平台；整体通过对控制模块的日常休眠和在外部加装太阳能电池模块，使智能爬杆监测装置的工作时间可以延长至一个月。
Description
技术领域
本发明属于供电装置技术领域，尤其涉及一种爬杆检测装置。
背景技术
电力线杆是架空电力线路的架设基本设施，在城市以外区域得到了广泛的应用，但是当前电力线杆的管理中，非法登杆现象影引起人身安全隐患和电力运行安全事故，已经成为电力安全运行的重要问题。如果能够在爬杆环节上进行控制，当发现有人非法攀爬电力线杆的时候，能够实时检测到爬杆事件，并能及时予以阻止和规范，则电力线杆的安全就在很大程度上得到了改善。
目前防误爬电线杆主要是传感器对是否有靠近进行识别，但由于传感器工作时需要消耗蓄电池的电量，并不能做到在休眠状态下通过感应外界环境量变化唤醒单片机和传感器输出信号作业，这导致传感器一直处于作业情况，而防误爬装置的安装环境都是室外条件，并不能连接外部电源进行持续供电，一般都是自带一定容量电池维持整个装置的运作。
这就导致为了让防误爬装置长时间工作，就必须阉割了联网功能，不能将报警信号发送至远程，仅能通过自身外接的报警装置对误爬的人进行声光报警。而误爬的人大多神志不清，误爬的其他动物在习惯了这个声光以后也不会逃离。这使得防误爬装置失去了意义。
因此需要研究一种能够实时自动检测外人非法攀爬电力线杆现象并能联网上传的装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供一种爬杆检测装置，所述爬杆检测装置包括控制模块，所述控制模块连接生物电传感器模块和通讯模块；所述生物电传感器模块将感应到生物移动变化所产生的电信号转换为电势差，输出电压信号至控制模块，所述控制模块打包传感器模块发送的数据，通过通讯模块发送至云平台。
优选的是，所述爬杆检测装置还包括太阳能电池模块，所述太阳能电池模块包括太阳能电板、蓄电池。
更优选的是，所述蓄电池包括锂电池。
优选的是，所述爬杆检测装置包括连接圈，所述连接圈通过卡扣连接安装于电力线杆上，所述卡扣内设置有防割线，所述防割线连接控制模块。
优选的是，所述传感器模块还包括微波雷达模块，感应限定范围内是否有人进入，并将检测信号输送到控制模块。
更优选的是，所述微波雷达模块为RCWL-0516微波雷达模块。
优选的是，所述通讯模块包括NBIOT通讯模组。
更优选的是，所述NBIOT通讯模组包括主NBIOT通讯模组和从NBIOT通讯模组；所述从NBIOT通讯模组与控制模块连接，将控制模块的数据发送至主NBIOT通讯模组；所述主NBIOT通讯模组与控制模块连接，并将控制模块的数据与从NBIOT通讯模组发送的数据打包，上传至云平台。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：生物电传感器自身在感应到生物体表电信号变化后会在自身传感元件两端产生电势差的形式，唤醒控制模块进行作业；这使得控制模块在日常作业中处于休眠状态，仅保留被接口唤醒的状态，大幅延长了整体工作待机时间；将防割线设置于卡扣内，并以导线的形式连接至控制模块，造成一旦破坏，控制模块的相应接口必会发生电压变化，触发报警条件；而微波雷达模块的加入使探测信号的误判概率变得更低，减少了误触发的情况；将NBIOT通讯模组分为主从模式，可以有效降低从NBIOT通讯模组的耗电量，同时因为直接发送至基站的NBIOT通讯模组数量减少，也降低了基站的信道压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统架构图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本发明通过连接圈固定于电线杆上，连接圈成半圆环状，通过卡扣实现两个半圆环的连接。而半圆环连接的卡扣中还设置有防割线，防割线作为导线与控制模块连接。防割线的两端相当于连接控制模块的两个接口，一旦整个智能爬竿检测装置被人力破坏后，必会造成防割线的断裂或损坏。
而防割线自身作为导线，线材断裂或损坏势必引起了控制模块接口的电压不稳定。因此控制模块可以通过检测防割线所连接的接口是否电压稳定来判断是否发生了人力破坏。
实施例二
如图1所示，控制模块连接有传感器模块、通讯模块，安装于连接圈内，连接有电源模块。电源模块由太阳能充电板和锂电池构成，太阳能充电板是一种太阳能转换为电能的装置，将太阳能转换为电能以后存储在蓄电池里面，蓄电池可以为任何形式的蓄电装置，一般由太阳能光电池，蓄电池，调压元件三个部分组成。
在本实施例中采用锂电池作为蓄电池，考虑到了锂电池自身电容量大便携，在连接太阳能充电板后充放电稳定，适合在野外部署。
实施例三
控制模块所连接的传感器模块为生物电传感器，当系统上电时，对控制模块进行配置，将必要的配置参数写入内部寄存器中；控制模块根据写入的信息和判别依据进入工作模式和休眠模式。
生物电传感器自身通过感应生物表面的电荷信号转变，由于感应距离的近，使得电荷量变化会在传感元件的两端产生电势差，使生物电传感器获得电能来维持工作。而生物电传感器附近没有生物出现时，由于没有电荷信号的转变，自身就处于了休眠状态。因此可以在待机状态时做到更低的功耗
在日常作业中，由于安装于连接环上的生物电传感器并没有检测到生物表面电荷信号，因此生物电传感器的传感元件两端并不会产生电势差，也就不会输出电信号，因此此时控制模块应该继续休眠模式，仅保留防割线的连接部分进行作业，不进行通讯信号发送。这一举措可以有效地延长智能爬杆监测装置的待机时间。
而当生物电传感器检测到辐射至传感器的生物电荷时，生物电传感器通过安装在传感器前面的传感元件感应到电荷信号产生电势差，通过内部电阻转换为电压信号输出。
电压信号输出至控制模块的接口后，即是对控制模块进行上电操作，唤醒了休眠时的控制模块。一旦进入到这种模式之后，控制模块将进入工作模式，一旦有再次检测到生物电荷信号变化就启动报警程序，将检测到生物电荷信号变化的时间以及自身编号打包成数据的形式，通过NBIOT通讯模组发送至云平台。在热释电传感器以及控制模块处于正常的工作模式，如果没有非法闯入的情况，为了减小系统的工作电流，又可以让单片机恢复睡眠状态，只有当生物电传感器检测到非法闯入的时候才发出把单片机系统唤醒。通过这种工作方式，可以大大增加电池的使用寿命及续航能力。
实施例四
控制模块在使用生物电传感器的基础上，还连接有RCWL-0516微波雷达模块，能够实现精确的人体感应。当有人非法攀爬线杆后，传感器唤醒主控芯片和通讯模块，登录服务器，发布触发报警消息。
在加装了微波雷达模块后，能对周围5～8厘米范围内的移动物体进行有效地探测，能够准确地判断是否有攀爬意图。仅在检测到物体移动后，将电荷信号通过内部电阻转换为电压信号输出至控制模块，控制模块的接口在接收到信号后唤醒。
控制模块作业后，将检测到的生物电信号和微波雷达信号连同自身编号打包，通过通讯模块——NBIOT通讯模组发送至云平台。登录云平台获知警告信息的工作人员派遣相关的工作人员去现场勘查。
经过实际测试表明，整个系统采用单节3.7V聚合物锂电池结合太阳能充电。整个系统在未触发状态下处于深度睡眠状态，功耗约为40uA，在未充电的情况下，系统至少能够运行60天。3个小时自动唤醒一次向确定主体(即基站)发送心跳包，发送完成后再次进入深度睡眠模式。
实施例五
控制模块连接的通讯模块为NBIOT通讯模组，NBIOT通讯模组分为主NBIOT通讯模组和从NBIOT通讯模组，一个主NBIOT通讯模组连接有多个从NBIOT通讯模组。
从NBIOT通讯模组连接主NBIOT通讯模组，并不与云平台直接连接。主要是考虑到每个智能爬杆监测装置上安装的通讯模块都设置有NBIOT通讯模组，而NBIOT通讯模组直连附近基站后传输至云平台，考虑到实际各个电力线杆的距离与基站不同，这就导致每个智能爬杆监测装置的耗电量并不一致，无法进行统一管理。
因此将智能爬杆监测装置的NBIOT通讯模组分为主从模式，从NBIOT通讯模组不需要直接将数据发送至基站中，只用发送至临近的主NBIOT通讯模组即可。而NBIOT通讯模组自身的特性，保证了在主NBIOT通讯模组无法完成上传云平台的情况时，会内部通过选举产生新的主NBIOT通讯模组作为专门接收从NBIOT通讯模组发送数据。这个特性在NBIOT通讯模组的实际应用中属于公知常识范畴，并不需要详细赘述。
实施例六
供电所电力线路，每个线杆部署1个智能爬杆监测装置。当有人靠近该装置5～8厘米范围内时，即说明有攀爬意图。传感器唤醒控制模块和NBIOT模组，登录MQTT服务器，向当前负责人手机发布报警消息。信息中包含该线杆的具体编号信息，并通过预存的电力线杆分布地图，标出发出警报的电力线杆的所在位置，检修人员可精确定位，找到该电线杆，并及时进行阻止，避免发生人身伤害事件。
实施例七
其中一个智能爬杆监测装置被暴力拆除时，由于拆除过程中卡扣的防割线被破坏，控制模块的连接接口断开后置高电平，因此控制模块被唤醒，通过NBIOT模组登录MQTT服务器，向当前负责人手机发布报警消息。通过该信息，检修人员可精确定位，找到该电线杆，并补充装置。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种爬杆检测装置，其特征在于，所述爬杆检测装置包括控制模块，所述控制模块连接生物电传感器模块和通讯模块；所述生物电传感器模块将感应到生物移动变化所产生的电信号转换为电势差，输出电压信号至控制模块，所述控制模块打包传感器模块发送的数据，通过通讯模块发送至云平台。
2.根据权利要求1所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述爬杆检测装置还包括太阳能电池模块，所述太阳能电池模块包括太阳能电板、蓄电池。
3.根据权利要求1所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述蓄电池包括锂电池。
4.根据权利要求1所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述爬杆检测装置包括连接圈，所述连接圈通过卡扣连接安装于电力线杆上，所述卡扣内设置有防割线，所述防割线连接控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述传感器模块还包括微波雷达模块，感应限定范围内是否有人进入，并将检测信号输送到控制模块。
6.根据权利要求5所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述微波雷达模块为RCWL-0516微波雷达模块。
7.根据权利要求1所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述通讯模块包括NBIOT通讯模组。
8.根据权利要求7所述的一种爬杆检测装置，其特征在于，所述NBIOT通讯模组包括主NBIOT通讯模组和从NBIOT通讯模组；所述从NBIOT通讯模组与控制模块连接，将控制模块的数据发送至主NBIOT通讯模组；所述主NBIOT通讯模组与控制模块连接，并将控制模块的数据与从NBIOT通讯模组发送的数据打包，上传至云平台。
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