CN113252102A - 一种高压输电线在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种高压输电线在线监测系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、无线传输单元和云服务器；数据采集单元、数据处理单元和无线传输单元分别固定安装在高压输电线的线路杆塔上，所述数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元通过无线传输单元与云服务器网络连接；所述数据采集单元，用于采集线路杆塔周边的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据，并发送至数据处理单元；所述数据处理单元，用于将微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据进行数据打包，将打包后的数据添加线路杆塔标识后通过无线传输单元上传至云服务器。本发明能够实现高压输电线的实时监测，有效提高了高压输电线路监测的智能化和处理速度。

Description

一种高压输电线在线监测系统

技术领域

本发明涉及电力工程技术领域，更具体的说是涉及一种高压输电线在线监测系统。

背景技术

高压输电线通常指的是输送10kV以上电压的输电线路。其中110kV、330kV多用于北方地区。一般称220千伏以下的输电电压叫做高压输电，330到750千伏的输电电压叫做超高压输电，1000千伏以上的输电电压叫做特高压输电。高压输电在城市一般采用带绝缘层的电缆地下传输，在野外常采用铁塔承载的架空线方式传输。

其中，在野外架设的高压输电线，由于多暴露在旷野或沿海地区，容易受到恶劣自然环境的破坏和影响。一旦高压输电线路出现故障，线路故障的排查和维护通常采用人工进行，但是人工巡查需要耗费大量的人力和物力，无法及时准确的判断故障的类型和位置。

为了减少人工巡查的工作量，输电线路监控部门也采用了在线路杆塔上安装摄像头，由该摄像头采集输电线路的图像信息，并通过无线通信方式将图像信息回传至电力公司的输电线路监控管理后台，由检修人员观察采集的监控图像进行线路异常判定的方法进行辅助监测，但是数据传输过程中容易受到自然环境的影响，造成数据传输不稳定，图像数据的丢帧现象时有发生。

因此，如何实现高压输电线的实时监测，提高高压输电线路监测的准确性和处理速度是我们亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高压输电线在线监测系统，能够实现高压输电线的实时监测，有效提高了高压输电线路监测的智能化和处理速度。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种高压输电线在线监测系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、无线传输单元和云服务器；数据采集单元、数据处理单元和无线传输单元分别固定安装在高压输电线的线路杆塔上，所述数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元通过无线传输单元与云服务器网络连接；所述数据采集单元，用于采集线路杆塔周边的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据，并发送至数据处理单元；所述数据处理单元，用于接收数据采集单元发送的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据并进行数据打包，将打包后的数据添加线路杆塔标识后通过无线传输单元上传至云服务器；云服务器，用于对打包数据进行数据解包后，进行异常数据分析，并生成分析结果。

进一步，还包括供电单元，供电单元固定安装在线路塔杆上，供电单元用于为数据采集单元、数据处理单元和无线传输单元提供电源，供电单元包括太阳能光伏板、供电控制器、备用电池组，所述供电控制器分别与太阳能光伏板、数据采集单元、数据处理单元、无线传输单元和备用电池组连接，供电控制器在控制太阳能光伏板的输出功率进行供电的同时为备用电池组充电，并在太阳能光伏板输出功率低于预设阈值时切换为备用电池供电。

进一步，数据采集单元包括：微气象数据采集模块、倾角数据采集模块和图像采集模块；微气象数据采集模块包括风速传感器、风向传感器、温湿度传感器和气压传感器，用于采集风速、风向、大气压强和温湿度数据并发送至数据处理单元；倾角数据采集模块包括姿态传感器，用于测量线路塔杆的倾斜角数据，并发送至数据处理单元；图像采集模块包括网络摄像头，用于采集图像或视频并通过网络发送至云服务器；所述风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、气压传感器和姿态传感器分别与数据处理单元数据连接，风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、气压传感器、姿态传感器和网络摄像头分别与供电控制器电连接。

进一步，数据处理单元包括数据封装模块；所述数据封装模块，用于将微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据写入预设的分类数据表中，在分类数据表上写入对应的线路塔杆标识，并将分类数据表转换为标准数据包，将标准数据包经协议转换后发送至云服务器。

进一步，无线传输单元包括4G通信模块和GPS模块；4G通信模块，用于将数据处理单元发出的标准数据包通过4G网络和TCP/IP协议上传至云服务器；GPS模块，用于采集当前线路塔杆的位置信息，并与预存的位置信息进行比对，当比对结果超出预设范围阈值时，向数据处理单元发送报警信号。

进一步，云服务器包括数据缓存模块、数据解包模块和数据分析模块；所述数据缓存模块，用于接收并暂存接收的标准数据包；数据解包模块，用于将数据缓存模块内的标准数据包进行数据解包，并获取采集数据的数据类型，得到目标数据表；数据分析模块，用于将目标数据表输入预设的异常数据分析模型中，根据异常数据分析规则得出异常分析结果。

进一步，云服务器还包括显示模块；所述显示模块，用于显示目标数据表和对应的异常分析结果，并根据目标数据表生成相应的数据曲线图。

进一步，数据处理单元采用型号为GD32F103C8T6的单片机。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种高压输电线在线监测系统，能够配合多种传感器和摄像头对线路塔杆周边的的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据进行监测，并将监测数据封装打包后通过无线网络发送至云服务器，云服务器采用异常数据分析模型进行数据异常分析，并配合数据曲线图进行分析结果的直观展示，便于实时进行查看。

本发明直接采用太阳能进行供电，为了解决太阳能供电稳定性不足的缺陷，采用了备用电源，在太阳能供电的同时为备用电源充电，当太阳能光伏板输出功率不足时，及时进行电源切换，保证了供电的稳定性，实现了高压输电线的全天候在线监测。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1是本发明的系统结构图。

图中，1为数据采集单元，2为数据处理单元，3为无线传输单元，4为云服务器，5为供电单元，11为微气象数据采集模块，12为倾角数据采集模块，13为图像采集模块，21为数据封装模块，31为4G通信模块，32为GPS模块，41为数据缓存模块，42为数据解包模块，43为数据分析模块，44为显示模块，51为太阳能光伏板，52为供电控制器，53为备用电池组，111为风速传感器，112为风向传感器，113为温湿度传感器，114为气压传感器，121为姿态传感器，131为网络摄像头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

如图1所示的一种高压输电线在线监测系统，包括：数据采集单元1、数据处理单元2、无线传输单元3、云服务器4和供电单元5；数据采集单元1、数据处理单元2、无线传输单元3、供电单元5分别固定安装在高压输电线的线路杆塔上，数据采集单元1与数据处理单元2连接，数据处理单元2通过无线传输单元3与云服务器4网络连接，供电单元5用于为数据采集单元1、数据处理单元2和无线传输单元3提供电源。

供电单元5包括太阳能光伏板51、供电控制器52、备用电池组53，供电控制器52分别与太阳能光伏板51、数据采集单元1、数据处理单元2、无线传输单元3和备用电池组53连接，供电控制器52在控制太阳能光伏板51的输出功率进行供电的同时为备用电池53组充电，并在太阳能光伏板51输出功率低于预设阈值时切换为备用电池53供电。

数据采集单元1，用于采集线路杆塔周边的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据，并发送至数据处理单元2。具体包括：微气象数据采集模块11、倾角数据采集模块12和图像采集模块13；微气象数据采集模块11包括风速传感器111、风向传感器112、温湿度传感器113和气压传感器114，用于采集风速、风向、大气压强和温湿度数据并发送至数据处理单元2；倾角数据采集模块12包括姿态传感器121，用于测量线路塔杆的倾斜角数据，并发送至数据处理单元2；图像采集模块13包括网络摄像头131，用于采集图像或视频并通过网络发送至云服务器4；所述风速传感器111、风向传感器112、温湿度传感器113、气压传感器114和姿态传感器121分别与数据处理单元2数据连接，风速传感器111、风向传感器112、温湿度传感器113、气压传感器114、姿态传感器121和网络摄像头131分别与供电控制器52电连接。

数据处理单元2，用于接收数据采集单元1发送的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据并进行数据打包，将打包后的数据添加线路杆塔标识后通过无线传输单元3上传至云服务器4。具体包括：数据封装模块21；数据封装模块21，用于将微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据写入预设的分类数据表中，在分类数据表上写入对应的线路塔杆标识，并将分类数据表转换为标准数据包，将标准数据包经协议转换后发送至云服务器4。数据处理单元2可采用型号为GD32F103C8T6的单片机。

无线传输单元3包括4G通信模块31和GPS模块32；4G通信模块31，用于将数据处理单元发出的标准数据包通过4G网络和TCP/IP协议上传至云服务器4；GPS模块32，用于采集当前线路塔杆的位置信息，并与预存的位置信息进行比对，当比对结果超出预设范围阈值时，向数据处理单元2发送报警信号。

云服务器4，用于对打包数据进行数据解包后，进行异常数据分析，并生成分析结果。

云服务器4包括数据缓存模块41、数据解包模块42、数据分析模块43和显示模块44。所述数据缓存模块41，用于接收并暂存接收的标准数据包；数据解包模块42，用于将数据缓存模块41内的标准数据包进行数据解包，并获取采集数据的数据类型，得到目标数据表；数据分析模块43，用于将目标数据表输入预设的异常数据分析模型中，根据异常数据分析规则得出异常分析结果。显示模块44，用于显示目标数据表和对应的异常分析结果，并根据目标数据表生成相应的数据曲线图。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统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，系统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。

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。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。

同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (8)

1.一种高压输电线在线监测系统，其特征在于，包括：数据采集单元、数据处理单元、无线传输单元和云服务器；数据采集单元、数据处理单元和无线传输单元分别固定安装在高压输电线的线路杆塔上，所述数据采集单元与数据处理单元连接，数据处理单元通过无线传输单元与云服务器网络连接；

所述数据采集单元，用于采集线路杆塔周边的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据，并发送至数据处理单元；

所述数据处理单元，用于接收数据采集单元发送的微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据并进行数据打包，将打包后的数据添加线路杆塔标识后通过无线传输单元上传至云服务器；

所述云服务器，用于对打包数据进行数据解包后，进行异常数据分析，并生成分析结果。

2.根据权利要求1所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，还包括供电单元，供电单元固定安装在线路塔杆上，供电单元用于为数据采集单元、数据处理单元和无线传输单元提供电源，供电单元包括太阳能光伏板、供电控制器、备用电池组，所述供电控制器分别与太阳能光伏板、数据采集单元、数据处理单元、无线传输单元和备用电池组连接，供电控制器在控制太阳能光伏板的输出功率进行供电的同时为备用电池组充电，并在太阳能光伏板输出功率低于预设阈值时切换为备用电池供电。

3.根据权利要求2所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：微气象数据采集模块、倾角数据采集模块和图像采集模块；

微气象数据采集模块包括风速传感器、风向传感器、温湿度传感器和气压传感器，用于采集风速、风向、大气压强和温湿度数据并发送至数据处理单元；

倾角数据采集模块包括姿态传感器，用于测量线路塔杆的倾斜角数据，并发送至数据处理单元；

图像采集模块包括网络摄像头，用于采集图像或视频并通过网络发送至云服务器；

所述风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、气压传感器和姿态传感器分别与数据处理单元数据连接，风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、气压传感器、姿态传感器和网络摄像头分别与供电控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述数据处理单元包括数据封装模块；

所述数据封装模块，用于将微气象数据、图像数据和线路杆塔的倾斜角数据写入预设的分类数据表中，在分类数据表上写入对应的线路塔杆标识，并将分类数据表转换为标准数据包，将标准数据包经协议转换后发送至云服务器。

5.根据权利要求4所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述无线传输单元包括4G通信模块和GPS模块；

所述4G通信模块，用于将数据处理单元发出的标准数据包通过4G网络和TCP/IP协议上传至云服务器；

所述GPS模块，用于采集当前线路塔杆的位置信息，并与预存的位置信息进行比对，当比对结果超出预设范围阈值时，向数据处理单元发送报警信号。

6.根据权利要求5所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述云服务器包括数据缓存模块、数据解包模块和数据分析模块；

所述数据缓存模块，用于接收并暂存接收的标准数据包；

所述数据解包模块，用于将数据缓存模块内的标准数据包进行数据解包，并获取采集数据的数据类型，得到目标数据表；

所述数据分析模块，用于将目标数据表输入预设的异常数据分析模型中，根据异常数据分析规则得出异常分析结果。

7.根据权利要求6所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述云服务器还包括显示模块；

所述显示模块，用于显示目标数据表和对应的异常分析结果，并根据目标数据表生成相应的数据曲线图。

8.根据权利要求1所述的高压输电线在线监测系统，其特征在于，所述数据处理单元采用型号为GD32F103C8T6的单片机。

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