CN110864738A - 一种输电塔广域安全监测系统及控制方法 - Google Patents

一种输电塔广域安全监测系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种输电塔广域安全监测系统及控制方法，本申请通过将各座输电塔上的监测装置根据线路拓扑关系进行关联，使得当其中一座输电塔检测出倾倒可能性并进入高频运行状态时，通过向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得由同一线路关联的关联监测装置也同步进入高频运行状态，从而获取这些输电塔完整的监测参数，避免了输电塔在相邻输电塔的牵引力作用下产生的倾斜或倾倒，因处于低频运行状态下没能采集到完整监测参数的情况，解决了现有的输电塔监测系统的运行模式无法监测因输电塔的牵引力引发的间接倾倒的技术问题。

Description

一种输电塔广域安全监测系统及控制方法
技术领域
本申请涉及设备安全技术领域，尤其涉及一种输电塔广域安全监测系统及控制方法。
背景技术
当输电线路位于地质或气象灾害多发区时，输电塔会发生沉降、倾斜等变形，甚至发生倒塔事故，严重影响电网安全可靠运行。因此，在台风或是地震灾害频发地区，需要针对输电塔的结构安全状态进行监测，为电网运行检修部门提供实时准确的输电线路结构安全信息。
输电塔的塔体之间是通过实体电缆连接的，除了常见的环境因素引发的输电塔倾倒坍塌事故外，输电塔倾倒时的牵引力也是引发输电塔倾倒坍塌连锁事故的重要因素。
目前，为了减低输电塔监测装置的功耗，日常状态下，监测装置都处于低频工作状态。每个输电塔中的监测装置都是独立连接后端的远程服务器的，不同输电塔之间的监测装置并没有数据交互，导致了现有的输电塔监测系统的运行模式无法监测因输电塔的牵引力引发倾倒的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种输电塔广域安全监测系统及控制方法，用于解决现有的输电塔监测系统的运行模式无法监测因输电塔的牵引力引发倾倒的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种输电塔广域安全监测系统，包括：多个监测装置，各个所述监测装置一一设置在各座输电塔上；
所述监测装置包括：塔体监测模块、通信模块和控制模块；
所述塔体监测模块的信号输出端与所述控制模块的第一通信端连接；
所述通信模块的控制端与所述控制模块的第二通信端连接，所述通信模块的通信端与关联监测装置的通信模块通信连接，其中，所述关联监测装置为：通过同一条输电线路与所述监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置；
所述控制模块被配置为：当检测到所述塔体监测模块输出的初始监测参数超过了预置的监测参数阈值，则将所述监测装置切换至高频运行状态，并通过所述通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息。
可选地，所述通信模块还用于，与后端的远程服务器通信连接。
可选地，所述通信模块具体包括：第一通信子模块和第二通信子模块；
所述第一通信子模块具体用于当所述监测装置处于低频运行状态时，与关联监测装置和所述远程服务器通信连接；
所述第二通信子模块具体用于当所述监测装置处于高频运行状态时，与所述远程服务器通信连接。
可选地，所述第一通信子模块具体为：NB-IoT通信模块。
可选地，所述第二通信子模块具体为：4G移动通信模块和/或5G移动通信模块。
可选地，所述塔体监测模块具体包括：风速传感器、加速度传感器、倾角传感器和卫星定位模块。
本申请第二方面提供了一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，应用于如本申请第一方面所述的输电塔广域安全监测系统，其特征在于，包括：
获取通过塔体监测模块采集的初始监测参数；
将所述初始监测参数与预置的监测参数阈值进行比较，若所述初始监测参数超过了所述监测参数阈值，则将所述监测装置切换至高频运行状态，并通过通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得所述关联检测装置切换至高频运行状态；
其中，所述关联监测装置为：通过同一条输电线路与所述监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置。
可选地，所述初始监测参数具体包括：风速参数和加速度参数。
可选地，还包括：
当所述监测装置处于低频运行状态时，通过NB-IoT通信模块将所述初始监测参数发送至远程服务器。
可选地，还包括：
当所述监测装置处于高频运行状态时，通过4G移动通信模块和/或5G移动通信模块将完整监测参数发送至远程服务器，所述完整监测参数包括：风速参数、加速度参数、倾角参数和定位坐标信息。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供了一种输电塔广域安全监测系统，包括：多个监测装置，各个所述监测装置一一设置在各座输电塔上；所述监测装置包括：塔体监测模块、通信模块和控制模块；所述塔体监测模块的信号输出端与所述控制模块的第一通信端连接；所述通信模块的控制端与所述控制模块的第二通信端连接，所述通信模块的通信端与关联监测装置的通信模块通信连接，其中，所述关联监测装置为：通过同一条输电线路与所述监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置；所述控制模块被配置为：当检测到所述塔体监测模块输出的初始监测参数超过了预置的监测参数阈值，则将所述监测装置切换至高频运行状态，并通过通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息。
本申请通过将各座输电塔上的监测装置根据线路拓扑关系进行关联，使得当其中一座输电塔检测出倾倒可能性并进入高频运行状态时，通过向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得由同一线路关联的关联监测装置也同步进入高频运行状态，从而获取这些输电塔完整的监测参数，避免了输电塔在相邻输电塔的牵引力作用下产生的倾斜或倾倒，因处于低频运行状态下没能采集到完整监测参数的情况，解决了现有的输电塔监测系统的运行模式无法监测因输电塔的牵引力引发的间接倾倒的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统及监测装置的结构示意图；
图2为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统的系统架构示意图；
图3为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法的流程示意图；
图4为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法的第二个流程示意图。
具体实施方式
输电塔的塔体之间是通过实体电缆连接的，除了常见的自然环境因素直接引发的输电塔倾倒坍塌事故外，还有输电塔倾倒时的牵引力间接引发输电塔倾倒坍塌事故的因素。
例如，由于特殊的地形原因，使得输电网络中的输电塔受到的风力远大于周围的输电塔时，每个输电塔中的监测装置都是独立连接后端的远程服务器的，不同输电塔之间的监测装置并没有数据交互，再加上目前的输电塔监测装置都采用的是节能的控制策略，在未监测到越限的风速数据前，监测装置会一直保持在低频运作的状态(采集频率不小于1个小时)，也就是说，当输电塔因电缆牵引作用等间接原因导致变形或倾倒时，无法获取到完整的监测参数，也无法监测如输电塔的牵引力引发的间接倾倒的技术问题。
本申请实施例提供了一种输电塔广域安全监测系统及控制方法，用于解决现有的输电塔监测系统无法监测因输电塔的牵引力引发倾倒的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1和图2，本申请第一个实施例提供了一种输电塔广域安全监测系统，包括：多个监测装置，各个监测装置一一设置在各座输电塔上；
监测装置包括：塔体监测模块11、通信模块12和控制模块13。
塔体监测模块11的信号输出端与控制模块13的第一通信端连接。
通信模块12的控制端与控制模块13的第二通信端连接，通信模块12的通信端与关联监测装置的通信模块12通信连接。
其中，关联监测装置为：通过同一条输电线路与监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置。
控制模块13被配置为：当检测到塔体监测模块11输出的初始监测参数超过了预置的监测参数阈值，则将监测装置切换至高频运行状态，并通过通信模块12向关联监测装置发送监测唤醒消息。
本申请通过将各座输电塔上的监测装置根据线路拓扑关系进行关联，使得当其中一座输电塔检测出倾倒可能性并进入高频运行状态时，通过向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得由同一线路关联的关联监测装置也同步进入高频运行状态，从而获取这些输电塔完整的监测参数，避免了输电塔在相邻输电塔的牵引力作用下产生的倾斜或倾倒，因处于低频运行状态下没能采集到完整监测参数的情况，解决了现有的输电塔监测系统的运行模式无法监测因输电塔的牵引力引发的间接倾倒的技术问题。
进一步地，通信模块12还用于，与后端的远程服务器B通信连接。
进一步地，通信模块12具体包括：第一通信子模块121和第二通信子模块122；
第一通信子模块121具体用于当监测装置处于低频运行状态时，与关联监测装置和远程服务器B通信连接；
第二通信子模块具体用于当监测装置处于高频运行状态时，与远程服务器B通信连接。
进一步地，第一通信子模块121具体为：NB-IoT通信模块。
进一步地，第二通信子模块122具体为：4G移动通信模块和/或5G移动通信模块。
进一步地，塔体监测模块具体包括：风速传感器111、加速度传感器112、倾角传感器113和卫星定位模块114。
其中，风速传感器111用于采集环境风速信号，加速度传感器112用于输电塔塔身加速度信号，倾角传感器113测量输电塔沿线路方向的倾角θL以及垂直于线路方向的倾角θH，卫星定位模块114用于测量塔顶的实时三维坐标(x,y,z)，其中，本实施例的卫星定位模块优选采用北斗卫星定位模块或GPS卫星定位模块。
可以理解的是，本实施例的输电塔广域安全监测系统包含两种运行状态，包括低频运作状态和高频运作状态，并通过风速大小和输电塔的加速度大小作为控制倾角传感器、北斗定位模块工作模式的控制变量。
当风速和加速度没有超过阈值，则监测装置保持在低功耗的低频运作状态(采样频率为1次/小时或是更低的频率)，仅通过低功耗的NB-IoT通信模块传回少量监测数据，从而节省系统功耗和数据传输流量。只有当风速或加速度超过阈值时，监测装置进入高频运作状态(采样频率为10次/秒或是更高的频率)，通过传输速率更高、传输稳定性更好的4G/5G通信模块传回监测数据，且在高频运作状态下，风速传感器、加速度传感器、倾角传感器和卫星定位模块全部运作。
本实施例中对同一条线路中的监测装置通过NB-IoT网络连接，并使用NB-IoT网络和4G网络与远程服务器实现互联。同一条线路中各个输电塔的监测数据是有机关联的，当其中一个塔的加速度或风速超过阈值，可以改变整条线路中其他监测装置的工作状态，使其能采集到同一线路的每一座输电塔的完整监测参数的情况，解决了现有的输电塔监测系统因处于低频运行状态下没能采集到完整监测参数，导致的无法监测因输电塔的牵引力引发的间接倾倒的技术问题。
以上为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法的详细说明。
请参阅图3和图4，本申请第二个实施例提供了一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，应用于如本申请第一个实施例提及的输电塔广域安全监测系统，其特征在于，包括：
步骤301、获取通过塔体监测模块采集的初始监测参数。其中，本实施例的初始监测参数具体包括：风速参数和加速度参数。；
步骤302、将初始监测参数与预置的监测参数阈值进行比较，判断初始监测参数是否超过了监测参数阈值，若是，则执行步骤303，若否，则执行步骤304。
步骤303、将监测装置切换至高频运行状态，并通过通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得关联检测装置切换至高频运行状态。
当监测装置处于高频运行状态时，通过4G移动通信模块和/或5G移动通信模块将完整监测参数发送至远程服务器，完整监测参数包括：风速参数、加速度参数、倾角参数和定位坐标信息。
其中，关联监测装置为：通过同一条输电线路与监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置。
步骤304、保持低频运行状态进行监测。
当监测装置处于低频运行状态时，通过NB-IoT通信模块将初始监测参数发送至远程服务器。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，包括：多个监测装置，各个所述监测装置一一设置在各座输电塔上；
所述监测装置包括：塔体监测模块、通信模块和控制模块；
所述塔体监测模块的信号输出端与所述控制模块的第一通信端连接；
所述通信模块的控制端与所述控制模块的第二通信端连接，所述通信模块的通信端与关联监测装置的通信模块通信连接，其中，所述关联监测装置为：通过同一条输电线路与所述监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置；
所述控制模块被配置为：当检测到所述塔体监测模块输出的初始监测参数超过了预置的监测参数阈值，则将所述监测装置切换至高频运行状态，并通过所述通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息。
2.根据权利要求1所述的一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，所述通信模块还用于，与后端的远程服务器通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，所述通信模块具体包括：第一通信子模块和第二通信子模块；
所述第一通信子模块具体用于当所述监测装置处于低频运行状态时，与关联监测装置和所述远程服务器通信连接；
所述第二通信子模块具体用于当所述监测装置处于高频运行状态时，与所述远程服务器通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，所述第一通信子模块具体为：NB-IoT通信模块。
5.根据权利要求3所述的一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，所述第二通信子模块具体为：4G移动通信模块和/或5G移动通信模块。
6.根据权利要求1所述的一种输电塔广域安全监测系统，其特征在于，所述塔体监测模块具体包括：风速传感器、加速度传感器、倾角传感器和卫星定位模块。
7.一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，应用于如权利要求1至6任意一项所述的输电塔广域安全监测系统，其特征在于，包括：
获取通过塔体监测模块采集的初始监测参数；
将所述初始监测参数与预置的监测参数阈值进行比较，若所述初始监测参数超过了所述监测参数阈值，则将所述监测装置切换至高频运行状态，并通过通信模块向关联监测装置发送监测唤醒消息，使得所述关联检测装置切换至高频运行状态；
其中，所述关联监测装置为：通过同一条输电线路与所述监测装置对应的输电塔相连的关联输电塔上的监测装置。
8.根据权利要求7所述的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，其特征在于，所述初始监测参数具体包括：风速参数和加速度参数。
9.根据权利要求8所述的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述监测装置处于低频运行状态时，通过NB-IoT通信模块将所述初始监测参数发送至远程服务器。
10.根据权利要求7所述的一种输电塔广域安全监测系统的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述监测装置处于高频运行状态时，通过4G移动通信模块和/或5G移动通信模块将完整监测参数发送至远程服务器，所述完整监测参数包括：风速参数、加速度参数、倾角参数和定位坐标信息。
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