CN113758464A - 一种电杆状态智能检测装置及其检测方法 - Google Patents

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张经纬
陶富强
李帅
孙天宇
刘远亮
丁延文
张修杰
张军伟
王桂朋
王�忠
武明明
陈冠兴
杨建彪
刘帅
梁晓平
齐好奎
王晓霞
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    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

Abstract

本发明公开一种电杆状态智能检测装置及其检测方法,属于电力检测装置技术领域,包括电杆、电杆状态检测装置和远程终端,所述的电杆状态检测装置设置在电杆上,电杆状态检测装置通过无线通讯模块与远程终端实现数据通讯,电杆状态检测装置包括检测传感器和控制器,检测传感器包括加速器度传感器和倾角测量编码器,控制器连接有输出报警装置,控制器采集倾角测量编码器和加速度传感器的数据进行输出报警,输出报警装置连接有用户终端。基于成熟的电子传感器技术,采用两种类型的传感器分别进行检测,检测的精度高、技术稳定成熟、受自然环境影响小,产品安装完成后即自动监测,不用人为干预,极大地节省人力、物力、财力,且监测效果极佳。

Description

一种电杆状态智能检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种电杆状态智能检测装置及其检测方法,属于电力检测装置技术领域。
背景技术
目前电线电杆倾斜度的检测主要有:
1.铅锤法测量:在电杆顶部中心用一绝缘细绳(线)吊一铅锤至地面,在地面量出锤尖触地点到电杆中心的距离,即为电杆地面以上的倾斜值,再测量电杆高度计绝缘细绳(线)的长度,根据三角形计算方法算出倾斜度
2.其余测量方法还有经纬仪测量法、平面镜法测量法
以上测量方法均为传统测量方法,存在操作过程复杂、需多人配合、且计算精度极低、测量时间长、效率低下、受自然环境影响极大等多种弊端。现有杆上设备安装方式普遍采用镀锌抱箍方法安装,成本高、重量大,安装过程中极不方便,且会增加工作难度,加大了工作的危险性。现有技术中存在的电杆检测装置只采用单一的传感器进行检测,检测时如果传感器出现问题容易出现偏差,导致检测的精度低,不能实现电杆状态的实时监测。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种电杆状态智能检测装置及其检测方法,解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的一种电杆状态智能检测装置,包括电杆、电杆状态检测装置和远程终端,所述的电杆状态检测装置设置在电杆上,电杆状态检测装置通过无线通讯模块与远程终端实现数据通讯,电杆状态检测装置包括检测传感器和控制器,检测传感器包括加速器度传感器和倾角测量编码器,所述倾角测量编码器安装在电杆上且与地面平行,对电杆的纵向和横向的倾角进行测量,所述加速度传感器用于检测电杆三轴方向的加速度分量,控制器连接有输出报警装置,控制器采集倾角测量编码器和加速度传感器的数据进行输出报警,输出报警装置连接有用户终端。
进一步的,装置还包括检测盒子,所述电杆状态检测装置放置在检测盒子中。
进一步的,检测盒子的外部连接有支架,支架的外部连接有弹簧,所述弹簧套设在电杆的外部,利用弹簧的弹性力来紧固检测盒子。
进一步的,控制器还连接有GNSS模块,GNSS模块用于接收卫星定位信息。
进一步的,报警器包括报警蜂鸣器和SIM短信发送模块。
进一步的,控制器还连接有电源电路,所述电源电路连接电杆状态检测装置、输出报警装置和无线通讯模块进行供电。
进一步的,无线通讯模块为3G/4G/5G中的一种或多种。
进一步的,倾角测量编码器包括两个,两个倾角测量编码器相互垂直,对电杆的纵向和横向的倾角进行测量。
本发明所述的一种电杆状态智能检测方法,包括以下步骤:
S1:将电杆状态检测装置安装于检测盒子中,确保加速器度传感器和倾角测量编码器安装到位;
S2:进行电杆相对垂直度设定,启动加速器度传感器和倾角测量编码器开始进行检测;
S3:倾角测量编码器对电杆的纵向和横向的倾角进行测量,测量的数据由控制器实时进行采集;同时加速度传感器对电杆的三轴方向的加速度分量进行检测;检测的数据由控制器进行采集;
S4:控制器采集到上述数据后对数据进行处理,判断任一数据是否超出设定值,如果超过设定值通过输出报警装置进行报警通知用户;输出报警装置为报警蜂鸣器和SIM短信发送模块;其中报警蜂鸣器为现场报警进行现场报警,SIM短信发送模块将报警时采集到的状态数据实时通过短信形式发送至用户手机,进行电线杆塔状态的实时监测管理;如果未超出设定值则返回步骤S2;
S5:控制器采集到的加速器度传感器和倾角测量编码器的数据通过无线通讯模块传输至远程终端,远程终端存储上述数据并生成统计数据表;
S6:远程终端将生成的统计数据表展示给用户查看。
进一步的,步骤S3中加速度传感器对电杆的三轴方向的加速度分量进行检测的过程包括:
S11:启动加速度传感器开始检测,获取加速度分量;
S12:对获取的加速度分量进行修正,同时进行倾斜角度的计算;
S13:与本地保存的倾斜安全参数比较,判断是否超出安全范围,若超出安全范围则通过控制器输出报警信息。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
本发明所述的一种电杆状态智能检测装置及其检测方法,基于成熟的电子传感器技术,采用两种类型的传感器分别进行检测,检测的精度高、技术稳定成熟、受自然环境影响小,产品安装完成后即自动监测,不用人为干预,极大地节省人力、物力、财力,且监测效果极佳;
具备远程终端可以存储采集的数据,通过数据生产表格供用户查看,便于对电杆的状态进行及时预警;
安装摒弃了传统的抱箍安装方式,创新性的设计产品外壳形状,在紧贴电杆的一面设计的切合电杆弧度的弯曲弧面,并且紧固方式采用弹簧的方式紧固,利用弹簧的弹性力来紧固产品,整个安装过程简单、易操作,且快捷安全性高。极大地解决了传统杆塔倾斜度检测方法的效率低下、精度低、缺乏实时监测等缺点,完全可以取代传统老旧的测量方法。
附图说明
图1为本发明实施例的整体的连接图;
图2为本发明实施例中控制器的电路连接图;
图3为本发明实施例中数据采集和检测的过程图;
图4为本发明实施例中电杆状态检测装置的安装结构图;
图5为本发明实施例中控制器的电路原理图;
图6为本发明实施例中倾角测量编码器检测的流程图;
图7为本发明实施例中加速度传感器检测的流程图;
图中:1、电杆;2、支架;3、弹簧;4、检测盒子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明:
实施例1:
本发明所述的一种电杆状态智能检测装置,包括电杆1、电杆状态检测装置和远程终端,所述的电杆状态检测装置设置在电杆1上,电杆状态检测装置通过无线通讯模块与远程终端实现数据通讯,电杆状态检测装置包括检测传感器和控制器,检测传感器包括加速器度传感器和倾角测量编码器,所述倾角测量编码器安装在电杆1上且与地面平行,对电杆1的纵向和横向的倾角进行测量,所述加速度传感器用于检测电杆1三轴方向的加速度分量,控制器连接有输出报警装置,控制器采集倾角测量编码器和加速度传感器的数据进行输出报警,输出报警装置连接有用户终端。
装置还包括检测盒子4,所述电杆状态检测装置放置在检测盒子4中。
检测盒子4的外部连接有支架2,支架2的外部连接有弹簧3,所述弹簧3套设在电杆1的外部,利用弹簧3的弹性力来紧固检测盒子4。
控制器还连接有GNSS模块,GNSS模块用于接收卫星定位信息。
报警器包括报警蜂鸣器和SIM短信发送模块。
控制器还连接有电源电路,所述电源电路连接电杆状态检测装置、输出报警装置和无线通讯模块进行供电。
无线通讯模块为3G/4G/5G中的一种或多种。
倾角测量编码器包括两个,两个倾角测量编码器相互垂直,对电杆1的纵向和横向的倾角进行测量。
本实施例的工作原理为:电源电路的功能是给各个模块提供工作电源,并且可以自行管理电池的充电放电,具有电源充放电自我保护机制,所采用的供电电池为10000mAh聚合物锂离子电池,待机时间长,供电稳定可靠。
GNSS电路的功能是接收卫星定位信息,快速解析计算出当前的设备位置经纬度坐标信息,以获得电线杆塔地点的详细信息,方便后台数据的统计录入。要求接收灵敏度高,移动定位准确,并支持当前流程的多种卫星定位,例如:GPS/BeiDou/Glonass。
输出报警装置为报警蜂鸣器和SIM短信发送模块;其中报警蜂鸣器为现场报警进行现场报警,SIM短信发送模块将报警时采集到的状态数据实时通过短信形式发送至电线杆塔运维管理人手机,进行电线杆塔状态的实时监测管理。
无线通讯模块的功能是在任何地点均可连接移动通信网络,以便将采集状态数据实时传输至远程终端,远程终端相当于云端服务器,在云端将数据进行存储处理,以多种形式展示给用户进行查看。
电杆状态检测装置用于检测电杆的倾斜状态,倾斜检测通过加速器度传感器和倾角测量编码器实时检测电杆的倾斜及折断状态。其中倾角测量编码器包括两个,两个倾角测量编码器相互垂直,对电杆1的纵向和横向的倾角进行测量。测量后输出的数据由控制器采集;
加速度传感器检测电杆1三轴方向的加速度分量,加速度传感器连接有数据修正器、倾斜角计算器和倾斜角存储器,对获取的加速度分量进行修正,同时进行倾斜角度的计算;计算后的数据由控制器采集,控制器与本地保存的倾斜安全参数比较,判断是否超出安全范围,若超出安全范围则通过控制器输出报警信息。
在具备了上述智能检测功能之后,针对传统的传统的老旧安装方法进行了创新性的安装设计,一方面在制作产品外壳时,我们根据电杆的表面弧度,设计出一种完全切合电杆弧度的产品外壳;另一方面,在安装紧固时,摒弃传统的抱箍安装方式,创新性的采用弹簧件进行紧固,利用弹簧的弹性力来紧固产品,整个安装过程简单、易操作,且快捷安全性高。
控制器采用STM32单片机的低功耗设计,具有功耗低、抗干扰性强、系统运行稳定的特点。
在检测盒子4上部加一块非晶硅太阳能光伏板,增加锂电池的耐用性,降低更换次数。
在检测盒子4下部设置一个LED报警灯,当倾斜超过预警值后红灯闪烁,便于线路巡视人员巡线。
实施例2:
本发明所述的一种电杆状态智能检测方法,包括以下步骤:
S1:将电杆状态检测装置安装于检测盒子4中,确保加速器度传感器和倾角测量编码器安装到位;
S2:进行电杆相对垂直度设定,启动加速器度传感器和倾角测量编码器开始进行检测;
S3:倾角测量编码器对电杆1的纵向和横向的倾角进行测量,测量的数据由控制器实时进行采集;同时加速度传感器对电杆1的三轴方向的加速度分量进行检测;检测的数据由控制器进行采集;
S4:控制器采集到上述数据后对数据进行处理,判断任一数据是否超出设定值,如果超过设定值通过输出报警装置进行报警;如果未超出设定值则返回步骤S2;
S5:控制器采集到的加速器度传感器和倾角测量编码器的数据通过无线通讯模块传输至远程终端,远程终端存储上述数据并生成统计数据表;
S6:远程终端将生成的统计数据表展示给用户查看。
步骤S3中加速度传感器对电杆1的三轴方向的加速度分量进行检测的过程包括:
S11:启动加速度传感器开始检测,获取加速度分量;
S12:对获取的加速度分量进行修正,同时进行倾斜角度的计算;
S13:与本地保存的倾斜安全参数比较,判断是否超出安全范围,若超出安全范围则通过控制器输出报警信息。
通过本发明的检测方法极大地解决了传统杆塔倾斜度检测方法的效率低下、精度低、缺乏实时监测等缺点,同时该设计产品因为基于成熟的传感器及单片机电子技术,所以在灵敏度、抗干扰性、稳定性、节能型等方面都具有明显的优势,完全可以取代传统老旧的测量方法。
本检测方法中具备远程终端可以存储采集的数据,通过数据生产表格供用户查看,用户可以根据统计的数据表对电杆的状态进行提前获知,便于对电杆的状态进行及时预警。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种电杆状态智能检测装置及其检测方法,基于成熟的电子传感器技术,采用两种类型的传感器分别进行检测,检测的精度高、技术稳定成熟、受自然环境影响小,产品安装完成后即自动监测,不用人为干预,极大地节省人力、物力、财力,且监测效果极佳;解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式,在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:包括电杆(1)、电杆状态检测装置和远程终端,所述的电杆状态检测装置设置在电杆(1)上,电杆状态检测装置通过无线通讯模块与远程终端实现数据通讯,电杆状态检测装置包括检测传感器和控制器,检测传感器包括加速器度传感器和倾角测量编码器,所述倾角测量编码器安装在电杆(1)上且与地面平行,对电杆(1)的纵向和横向的倾角进行测量,所述加速度传感器用于检测电杆(1)三轴方向的加速度分量,控制器连接有输出报警装置,控制器采集倾角测量编码器和加速度传感器的数据进行输出报警,输出报警装置连接有用户终端。
2.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的装置还包括检测盒子(4),所述电杆状态检测装置放置在检测盒子(4)中。
3.根据权利要求2所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的检测盒子(4)的外部连接有支架(2),支架(2)的外部连接有弹簧(3),所述弹簧(3)套设在电杆(1)的外部,利用弹簧(3)的弹性力来紧固检测盒子(4)。
4.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的控制器还连接有GNSS模块,GNSS模块用于接收卫星定位信息。
5.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的报警器包括报警蜂鸣器和SIM短信发送模块。
6.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的控制器还连接有电源电路,所述电源电路连接电杆状态检测装置、输出报警装置和无线通讯模块进行供电。
7.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的无线通讯模块为3G/4G/5G中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种电杆状态智能检测装置,其特征在于:所述的倾角测量编码器包括两个,两个倾角测量编码器相互垂直,对电杆(1)的纵向和横向的倾角进行测量。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的电杆状态智能检测方法,其特征在于:所述的方法包括以下步骤:
S1:将电杆状态检测装置安装于检测盒子(4)中,确保加速器度传感器和倾角测量编码器安装到位;
S2:进行电杆相对垂直度设定,启动加速器度传感器和倾角测量编码器开始进行检测;
S3:倾角测量编码器对电杆(1)的纵向和横向的倾角进行测量,测量的数据由控制器实时进行采集;同时加速度传感器对电杆(1)的三轴方向的加速度分量进行检测;检测的数据由控制器进行采集;
S4:控制器采集到上述数据后对数据进行处理,判断任一数据是否超出设定值,如果超过设定值通过输出报警装置进行报警通知用户;输出报警装置为报警蜂鸣器和SIM短信发送模块;其中报警蜂鸣器为现场报警进行现场报警,SIM短信发送模块将报警时采集到的状态数据实时通过短信形式发送至用户手机,进行电线杆塔状态的实时监测管理;如果未超出设定值则返回步骤S2;
S5:控制器采集到的加速器度传感器和倾角测量编码器的数据通过无线通讯模块传输至远程终端,远程终端存储上述数据并生成统计数据表;
S6:远程终端将生成的统计数据表展示给用户查看。
10.根据权利要求9所述的一种电杆状态智能检测方法,其特征在于:所述的步骤S3中加速度传感器对电杆(1)的三轴方向的加速度分量进行检测的过程包括:
S11:启动加速度传感器开始检测,获取加速度分量;
S12:对获取的加速度分量进行修正,同时进行倾斜角度的计算;
S13:与本地保存的倾斜安全参数比较,判断是否超出安全范围,若超出安全范围则通过控制器输出报警信息。
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