CN114069813A - 一种用于输电现场气象监测的供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输电现场气象监测的供电系统，包括：太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能，并向气象监测装置供电；蓄电池，用于存储多余的电能，以及为气象监测装置供电；支架，用于固定连接于电网的电杆，且所述太阳能电池板和蓄电池设置于所述支架。本发明通过在输电线对应的电杆上设置太阳能电池板和蓄电池对气象监测装置进行供电，使得气象监测装置的用电独立于电网，进而满足气象监测装置独立工作，不受限电网供电，运行更加稳定。

Description

一种用于输电现场气象监测的供电系统

技术领域

本发明涉及输电附属装置技术领域，具体涉及一种用于输电现场气象监测的供电系统。

背景技术

每年因电网引发的山火占总次数的20％左右。进入旱季后，特别是每年2月份以后，天气干燥、大风天气较多，电网企业根据大风等极端自然灾害天气情况对供区内穿越林区线路采取不定期、不定时的停电避险紧急措施，预防引发森林草原火灾。

之前在判断线路是否具备紧急停运避险前，只能通过人为观测和通过手持测风仪现场测风,数据收集准确性低或数据滞后，错过最佳研判时间，无法在第一时间给决策者提供真实有效的数据。基于此，近年来电网企业在部分配电网上加装了天气监测和摄像设备，通过现场检测天气并产生数据，再利用这些设备返回的数据进行分析，进而对线路是否进行拉闸避险作出判断。上述天气监测和摄像设备，不论何种具体的款型，都无一例外存在弊端——通过电网供电源。这种供电形式在电网电线停电时无法正常工作。

基于电网电线停电时无法正常供电的问题，一种处理方式就是提供单独的供电电源。针对独立的供电，一种办法是直接设置独立的蓄电池，但是单独的蓄电池续航能力有限，同时由于场景自然环境恶劣，更存在电池电力损耗的情况，进一步造成电力续航能力不足的情况。除此以外，恶劣的自然环境，也会造成蓄电池安置容易损坏，设置掉落等情况，进而带来电源脱离。

鉴于上述情况，设计电源计划应考虑如下情况：

1.独立于输电电网，避免因为电网失电而无法工作；

2.长时间的电力续航能力；

3.电源装置设置稳定，不易脱落，以避免断电；

4.能经受风、雨和雪等恶劣天气现象而不易产生损毁。

发明内容

鉴于上述气象监测的供电计划为接入电网的供电，且造成电网停电时无法供电的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于输电现场气象监测的供电系统，以解决气象监测装置的独立供电问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于输电现场气象监测的供电系统，包括：

气象监测装置，用于监测气象信息，并形成气象数据信号，且所述气象信息包括风力和风向，所述气象监测装置内设置有罗经以用于判断风向；

太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能，并向气象监测装置供电，且所述太阳能电池板包括架框和相互平行设置的多个太阳能板，多个所述太阳能板的两端可转动地设置于所述架框；

蓄电池，用于存储多余的电能，以及为气象监测装置供电；

支架，用于固定连接于电网的电杆，且所述太阳能电池板和蓄电池设置于所述支架。

在一些实施方式中，每个所述太阳能电板至少一端设置有一个转动控制电机，且所述转动控制电机的输出端连接于所述太阳能电板，以驱动所述太阳能电板转动，并在相邻两个太阳能电板之间形成空隙。

在一些实施方式中，所述支架上设置有用于固定连接于电杆的抱箍。

在一些实施方式中，所述太阳能电池板的背面设置有第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件的一端可转动地连接于所述太阳能电池板的背面，另一端固定连接于所述支架；所述第二支撑件包括前臂段和后臂段，且所述前臂段和后臂段的一端相互铰接，所述前臂段的另一端铰接于所述太阳能电池板的背面，所述后臂段的另一端设置到所述支架处。

在一些实施方式中，所述支架上设置有主控电机，所述主控电机的输出端连接有变速箱，所述变速箱的输出端连接于所述后臂段。

在一些实施方式中，所述支架上设置有主控电机，所述主控电机为步进电机，所述主控电机的输出端连接于所述后臂段，以驱动所述后臂段转动。

在一些实施方式中，所述太阳能电池板的表面设置有压力传感器。

在一些实施方式中，还包括用于对太阳能板和太阳能电池板倾斜角度进行调控的主控模块，且通过角度调控以避免风力作用对太阳能电池板整体造成损坏，主控模块分别电性连接于压力传感器、气象监测装置、主控电机和转动控制电机，且主控模块的调控过程如下：

主控模块从气象监测装置获取风力数据和风向数据；

主控模块根据风力数据和风向数据进行判断，并形成第一控制指令；

第一控制指令传输到主控电机以驱动太阳能电池板转动第一角度；

主控模块从压力传感器获取直接有风力产生的压力数据信号；

主控模块根据压力数据信号和第一控制指令进行判断，并形成第二控制指令；

第二控制指令传输到转动控制电机以驱动太阳能板转动第二角度。

在一些实施方式中，还包括用于与外部通信的通信模块，所述通信模块连接于所述主控模块。

在一些实施方式中，所述压力传感器的数量为多个，且均布于所述太阳能电池板的表面。

在一些实施方式中，每个所述压力传感器表面设置有风力接收板。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过在输电线对应的电杆上设置太阳能电池板和蓄电池对气象监测装置进行供电，使得气象监测装置的用电独立于电网，进而满足气象监测装置独立工作，不受限电网供电，运行更加稳定。同时采用太阳能电池，续航能力强，利用支架固定于电杆，安置牢固。太阳能电池板布置结构可转动，以平行于风力方向，大幅度减轻风阻，保证太阳能电池板安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。在附图中：

图1为本发明一实施例中结构示意图；

图2为本发明一实施例中另一结构示意图；

图3为本发明一实施例中电路模块示意图；

图4为本发明一实施例中架框和太阳能电板连接结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

太阳能电池板-100，第一支撑件-110，第二支撑件-120，架框-130，太阳能电板-140，前臂段-121，后臂段-122，蓄电池-200，支架-300，抱箍-400，主控电机-500，压力传感器-600，主控模块-700，通信模块-800，风力接收板-900，气象监测装置-1000。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

请参考图1-3，一种用于输电现场气象监测的供电系统，包括气象监测装置1000、太阳能电池板100、蓄电池200和支架300。

用于监测气象信息，并形成气象数据信号，且所述气象信息包括风力和风向，气象监测装置1000内设置有罗经以用于判断风向。气象数据信号通过通信链路传输到监控后台。

太阳能电池板100用于将太阳能转化成电能，以用于给气象监测装置进行直接供电。通过太阳能电池板100能使得气象监测装置独立被供电，避免受到电网供电的限制。

蓄电池200也能用于给气象监测装置进行供电，使其供电独立于电网。同时，蓄电池200也用于存储太阳能电池板100产生的富余电能。

支架300用于固定连接于电网的电杆。太阳能电池板100和蓄电池200设置于支架300。通过支架300来固定蓄电池200和太阳能电池板100，以形成稳固的设置。

太阳能电池板100包括架框130和相互平行设置的多个太阳能板140，多个太阳能板140的两端可转动地设置于架框130。

在一些实施方式中，如图4所示，每个太阳能电板140至少一端设置有一个转动控制电机(图中未画出)，且转动控制电机的输出端连接于太阳能电板140，以驱动太阳能电板140转动，并在相邻两个太阳能电板140之间形成空隙。

在本实施方式中，由于太阳能电板140自身是可转动的，且至少一端设置一个转动控制电机。则通过转动控制电机可以驱动对应的太阳能电板140转动，以在相邻两个太阳能电板140之间形成空隙。该空隙的作用一是在面对野外较大的风力(本装置针对气候恶劣地带进行气象监控，因此容易出现强度较大的风雪天气)时，能消除太阳能电池板100带来的风阻，进而避免整个装置由于风阻过大而被吹坏；作用二是随着时间长久，太阳能电板140表面会粘附有各种污染物，例如鸟屎，尘土和昆虫腐烂的尸体等，影响光电转换效率，当转动太阳能电板140使其倾斜或者竖直状时，结合雨天，可以自然地完成表面清洗，进而提高光电转换效率。由于设置的太阳能电池板100单个面积相对较大，整体倾斜或者竖直需要的传动机械动作幅度大，不便于设置相应的机械，干扰性强，而通过直接控制太阳能电板140转动到倾斜或竖直，驱动装置的设置更加容易，使用更加方便。

在具体实施时，转动控制电机可以采用步进电机，以便于实现遥控和集控，也便于统一控制转动的角度。在一些实施方式中，支架300上设置有用于固定连接于电杆的抱箍400。

在一些实施方式中，太阳能电池板100的背面设置有第一支撑件110和第二支撑件120，第一支撑件110的一端可转动地连接于太阳能电池板100的背面，另一端固定连接于支架300；第二支撑件120包括前臂段121和后臂段122，且前臂段121和后臂段122的一端相互铰接，前臂段121的另一端铰接于太阳能电池板100的背面，后臂段122的另一端设置到支架300处。

如图1和2所示，第一支撑件110和第二支撑件120共同支撑太阳能电池板100。第一支撑件110的一端可转动地连接于太阳能电池板100，另一端固定连接于支架300，使得太阳能电池板100可绕第一支撑件110实现转动。同理，第二支撑件120的前臂段121和后臂段122相互铰接，且前臂段121的一端铰接到太阳能电池板100的背面，使得太阳能电池板100可以绕前臂段121转动。前臂段121和后臂段122形成为关节式结构，使得可以通过驱动来实现对太阳能电池板100的翻转，在翻转的时候，太阳能电池板100的外力受力点为钱臂段121和太阳能电池板100连接点，且太阳能电池板100围绕第一支撑件110与太阳能电池板100的铰接点实现转动。

在一些实施方式中，支架300上设置有主控电机500，主控电机500的输出端连接有变速箱，变速箱的输出端连接于后臂段122。

通过设置主控电机500输出转速，且转速通过变速箱实现变速，然后输出到后臂段122，进而利用转动来翻动太阳能电池板100。

由于本装置所设置的场景为气象变化明显的室外地带，而太阳能电池板为较为宽大的板状结构(在1㎡到4㎡不等，存在更大的情况，根据电力供应能力而定)，因此在遭受强度较大的恶劣天气影响下，自身容易产生损坏。因此，通过设置第一支撑件110和第二支撑件120来翻转太阳能电池板100，以使得太阳能电池板100与风力作用或者雨雪作用等产生较小的接触面，进而对太阳能电池板100进行保护。

在一些实施方式中，支架300上设置有主控电机500，主控电机500为步进电机，主控电机500的输出端连接于后臂段122，以驱动后臂段122转动。通过设置步进电机，可以输出固定的转动角度，便于控制第二支撑件120翻转太阳能电池板100的角度。

在一些实施方式中，太阳能电池板100的表面设置有压力传感器600。通过设置压力传感器600可以准确而量化地获取由于风力对太阳能电池板100产生的作用。

进一步地，在一些实施方式中，在一些实施方式中，压力传感器600的数量为多个，且均布于太阳能电池板100的表面，以便于均衡地获取风力大小数据。

在一些实施方式中，每个压力传感器600表面设置有风力接收板900，通过风力接收板900直接接受来自于风力的表面压力，并传导到压力传感器600，使得对风力的监测效果更好。

在一些实施方式中，如图3所示，还包括用于对太阳能板140和太阳能电池板100倾斜角度进行调控的主控模块700，且通过角度调控以避免风力作用对太阳能电池板100整体造成损坏，主控模块700分别电性连接于压力传感器600、气象监测装置1000、主控电机500和转动控制电机，且主控模块700的调控过程如下：

S1、主控模块700从气象监测装置1000获取风力数据和风向数据；

S2、主控模块700根据风力数据和风向数据进行判断，并形成第一控制指令；

S3、第一控制指令传输到主控电机500以驱动太阳能电池板100转动第一角度α；

S4、主控模块700从压力传感器600获取直接有风力产生的压力数据信号；

S5、主控模块700根据压力数据信号和第一控制指令进行判断，并形成第二控制指令；

S6、第二控制指令传输到转动控制电机以驱动太阳能板140转动第二角度β。

本优选的实施方式中，为了避免风力对太阳能电池板100造成损害，除了通过设置百叶窗式的太阳能电板140以外，还根据实时风力和风向数据进行具体的排布角度调节，以实现风力平行于电池板，而不是垂直于电池板。如此，能很大程度地降低风力对电池板的损害，尤其是风力超过7级的情况。

通过气象监测装置1000获取较长时间的风向和风力数据，并根据该数据主控模块主控模块700通过第一控制指令驱动太阳能电池板100转动到一个角度(参考东西南北方位，在安装时会固定支撑装置的方位，以形成太阳能电池板100的初始朝向，即初始朝向数据和可转动的范围写入到主控模块700中)，初步完成了太阳能电池板100角度调整，以实现卸下大部分风阻。由于风力作用于太阳能电板140的直观数据来自压力传感器600，因此主控模块700根据压力传感器600的信号，来判断生成第二控制指令，并将第二控制指令下发到转动控制电机以驱动太阳能板140转动，转动另一个角度，以进一步卸下风阻，提升保护效果。

由于压力传感器600直接设置于太阳能电板140上，因此压力传感器600也可以作为实时监控器进行使用，产生压力信号，主控模块700可以再次根据压力信号来判断风阻，进而在出现风力和风向变化时及时再次调整太阳能电板140的角度。如此，形成一个判断、控制、反馈和再控制的调节逻辑闭环。

在一些实施方式中，还包括用于与外部通信的通信模块800，通信模块800连接于主控模块700。通过设置通信模块800，以实现远程对主控电机500的控制，以及远程获取压力传感器600的信号，进而更加进步地实现控制。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，包括：

气象监测装置(1000)，用于监测气象信息，并形成气象数据信号，且所述气象信息包括风力和风向，所述气象监测装置(1000)内设置有罗经以用于判断风向；

太阳能电池板(100)，用于将太阳能转化为电能，并向所述气象监测装置(1000)供电，且所述太阳能电池板(100)包括架框(130)和相互平行设置的多个太阳能板(140)，多个所述太阳能板(140)的两端可转动地设置于所述架框(130)；

蓄电池(200)，用于存储多余的电能，以及为所述气象监测装置(1000)供电；

支架(300)，用于固定连接于电网的电杆，且所述太阳能电池板(100)和蓄电池(200)设置于所述支架(300)。

2.根据权利要求1所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，每个所述太阳能电板(140)至少一端设置有一个转动控制电机，且所述转动控制电机的输出端连接于所述太阳能电板(140)，以驱动所述太阳能电板(140)转动，并在相邻两个太阳能电板(140)之间形成空隙。

3.根据权利要求1或2所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，所述架框(130)的背面设置有第一支撑件(110)和第二支撑件(120)，所述第一支撑件(110)的一端可转动地连接于所述架框(130))的背面，另一端固定连接于所述支架(300)；所述第二支撑件(120)包括前臂段(121)和后臂段(122)，且所述前臂段(121)和后臂段(122)的一端相互铰接，所述前臂段(121)的另一端铰接于所述架框(130)的背面，所述后臂段(122)的另一端设置到所述支架(300)处。

4.根据权利要求3所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，所述支架(300)上设置有主控电机(500)，所述主控电机(500)的输出端连接有变速箱，所述变速箱的输出端连接于所述后臂段(122)。

5.根据权利要求3所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，所述支架(300)上设置有主控电机(500)，所述主控电机(500)为步进电机，所述主控电机(500)的输出端连接于所述后臂段(122)，以驱动所述后臂段(122)转动。

6.根据权利要求5所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，所述太阳能板(140)的表面设置有压力传感器(600)。

7.根据权利要求6所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，还包括用于对所述太阳能板(140)和太阳能电池板(100)倾斜角度进行调控的主控模块(700)，且通过角度调控以避免风力作用对太阳能电池板(100)整体造成损坏，所述主控模块(700)分别电性连接于所述压力传感器(600)、气象监测装置(1000)、主控电机(500)和转动控制电机，且所述主控模块(700)的调控过程如下：

所述主控模块(700)从所述气象监测装置(1000)获取风力数据和风向数据；

所述主控模块(700)根据所述风力数据和风向数据进行判断，并形成第一控制指令；

所述第一控制指令传输到所述主控电机(500)以驱动所述太阳能电池板(100)转动第一角度；

所述主控模块(700)从所述压力传感器(600)获取直接有风力产生的压力数据信号；

所述主控模块(700)根据所述压力数据信号和第一控制指令进行判断，并形成第二控制指令；

所述第二控制指令传输到所述转动控制电机以驱动所述太阳能板(140)转动第二角度。

8.根据权利要求7所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，还包括用于与外部通信的通信模块(800)，所述通信模块(800)连接于所述主控模块(700)。

9.根据权利要求6所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，所述压力传感器(600)的数量为多个，且均布于所述太阳能板(140)的表面。

10.根据权利要求9所述的用于输电现场气象监测的供电系统，其特征在于，每个所述压力传感器(600)表面设置有风力接收板(900)。

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