CN114719824A - 一种杆塔倾斜监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及杆塔检测技术领域，公开了一种杆塔倾斜监测装置及监测方法，该杆塔倾斜监测装置，通过倾斜监测单元监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至馈线终端单元；采用馈线终端单元汇集区域内的监测信息后上传至主站。这样，可以及时监测杆塔的倾斜情况，及时发出杆塔倾斜的预警信号、发布杆塔倾倒的抢修任务，方便运维人员对倾斜杆塔的维护、以及对倾倒杆塔的抢修。整套装置通过提前排除杆塔倾斜隐患、快速定位倒杆位置，大大降低了断线停电的风险、缩短了用户的停电时长。
Description
技术领域
本发明涉及杆塔检测技术领域，尤其涉及一种杆塔倾斜监测装置及监测方法。
背景技术
目前，偏远山区配电网在洪涝和雨雪天气容易出现倒杆断线的问题，洪涝致使杆塔下方土地松软，杆塔因自身重力发生倾斜；雨雪致使杆塔和线路覆冰，额外的重量造成杆塔倾斜。杆塔倾斜后，线路发生断线故障的隐患进一步扩大，严重影响居民正常用电，威胁配电网安全稳定运行。此外，偏远山区因倒杆造成停电时，倾倒的杆塔定位困难，单纯依靠运维人员巡线检查工作量大、效率低，增长了居民的停电时长。可见，如何及时监测杆塔倾斜以采取相应措施成为一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种杆塔倾斜监测装置及监测方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种杆塔倾斜监测装置，包括：设于主节点的馈线终端单元以及设于若干分节点的倾斜监测单元，所述主节点表示馈线终端单元安装的杆塔，所述分节点表示倾斜监测单元安装的杆塔；
所述倾斜监测单元用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至所述馈线终端单元；
所述馈线终端单元用于汇集区域内的监测信息后上传至主站。
可选地，所述倾斜监测单元包括加速度传感器模块和无线电通信模块；
所述加速度传感器模块用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息，并通过所述无线电通信模块将所述监测信息上传至所述馈线终端单元。
可选地，还包括锂电池，所述锂电池与所述倾斜监测单元连接，且所述锂电池用于给所述倾斜监测单元供电。
可选地，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，所述倾斜监测装置通过抱箍固定于分节点。
可选地，所述倾斜监测单元的工作状态包括第一工作状态以及第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述倾斜监测单元为休眠状态，在所述第二工作状态下，所述倾斜监测单元为监测状态，所述第一工作状态与所述第二工作状态之间的切换方式包括间隔预设时间切换，或者，杆塔运动触发切换。
第二方面，本申请提供一种杆塔倾斜监测方法，包括：
倾斜监测单元监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至馈线终端单元；
馈线终端单元汇集区域内的监测信息后上传至主站。
可选地，所述方法还包括：
主站根据所述监测信息生成倾斜预警信息。
有益效果：
本发明提供的杆塔倾斜监测装置，通过倾斜监测单元监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至馈线终端单元；采用馈线终端单元汇集区域内的监测信息后上传至主站。这样，可以及时监测杆塔的倾斜情况，及时发出杆塔倾斜的预警信号、发布杆塔倾倒的抢修任务，方便运维人员对倾斜杆塔的维护、以及对倾倒杆塔的抢修。整套装置通过提前排除杆塔倾斜隐患、快速定位倒杆位置，大大降低了断线停电的风险、缩短了用户的停电时长。
附图说明
图1为本发明优选实施例的倾斜监测装置的结构示意图；
图2为本发明优选实施例的三轴加速度传感器测量倾角的示意图；
图3为本发明优选实施例的一种杆塔倾斜监测方法的流程示意图。
附图标记：
101、抱箍；102、倾斜监测单元。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参见图1，本申请提供的一种杆塔倾斜监测装置，包括：设于主节点的馈线终端单元以及设于若干分节点的倾斜监测单元102，所述主节点表示馈线终端单元安装的杆塔，所述分节点表示倾斜监测单元102安装的杆塔；
所述倾斜监测单元102用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至所述馈线终端单元；
所述馈线终端单元用于汇集区域内的监测信息后上传至主站。
本实施例中，馈线终端单元依照预先制定的点表处理好区域内杆塔及自身倾斜角度的数据，通过IEC 101规约上传至主站。主站参考这些数据可以进行预警和抢修任务的发布。
上述的杆塔倾斜监测装置，可以及时监测杆塔的倾斜情况，及时发出杆塔倾斜的预警信号、发布杆塔倾倒的抢修任务，方便运维人员对倾斜杆塔的维护、以及对倾倒杆塔的抢修。整套装置通过提前排除杆塔倾斜隐患、快速定位倒杆位置，大大降低了断线停电的风险、缩短了用户的停电时长。
可选地，倾斜监测单元102包括加速度传感器模块和无线电通信模块；
加速度传感器模块用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息，并通过无线电通信模块将监测信息上传至馈线终端单元。
可选地，还包括锂电池，锂电池与倾斜监测单元102连接，且锂电池用于给倾斜监测单元102供电。
其中，加速度传感器为三轴加速度传感器，倾斜监测单元102通过抱箍101固定于分节点。
主节点杆塔的远距离无线电通信模块和三轴加速度传感器集成在馈线终端单元内部，由馈线终端单元进行供电。子节点杆塔的倾斜监测单元102通过抱箍101固定，如图1所示，装置内部放置远距离无线电通信模块、三轴加速度传感器以及供电模块。
远距离无线电通信模块基于远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)技术。相较于其他通信方式，LoRa在同样的功耗条件下能传播更远的距离，具有低功耗和远距离的统一。主节点杆塔的馈线终端单元相当于LoRa网关，覆盖2～5km范围内的子节点杆塔。
三轴加速度传感器，同时对XYZ轴三个方向加速度进行监测。监测对象包括因运动或冲击造成的动态加速度，以及因倾斜造成的静态加速度。运动检测的判据是传感器受到的加速度超过设定阈值；静止检测的判据是传感器受到的加速度未超过设定阈值，但持续时间超过设定值。
倾角监测主要依赖于静止检测。当杆塔垂直于水平线时，传感器仅受到Z轴方向的重力加速度；当杆塔与水平线倾斜时，重力加速度在三个方向上进行分解，X轴和Y轴方向的加速度不为零，Z轴方向的加速度小于重力加速度。通过三个加速度的数值关系，可以计算出杆塔倾斜角度，详见图2。三轴加速度传感器在XYZ轴上监测到的加速度分别是GX、GY和GZ。假定杆塔的倾斜角度为θ，则满足：
可选地，倾斜监测单元102的工作状态包括第一工作状态以及第二工作状态，在第一工作状态下，倾斜监测单元102为休眠状态，在第二工作状态下，倾斜监测单元102为监测状态，第一工作状态与第二工作状态之间的切换方式包括间隔预设时间切换，或者，杆塔运动触发切换。
本实施例中，运动检测可以作为辅助研判条件。运动检测首要排除重力加速度的干扰，在杆塔倾斜的过程中，传感器监测到的加速度必然发生变化，特别是在洪涝冲击杆塔的情境下。传感器检测到杆塔运动后，立刻触发倾角监测流程。正常运行时，倾角监测处于休眠状态，每隔一段时间自动唤醒，或是由外界触发唤醒。
为了使得子节点杆塔的倾斜监测装置能在无外部供电的条件下持续工作较长时间。整个倾斜监测装置的设计突出低功耗：低功率的特点是选用LoRa通信方式的重要原因，加速度传感器大部分时间工作在休眠状态，定期唤醒进行杆塔倾斜角度的测量，或是当监测到杆塔运动时立刻唤醒。基于以上方案，倾斜监测装置的供电可由锂电池提供，在免维护条件下工作数年。
请参见图3，本申请还提供一种杆塔倾斜监测方法，包括：
倾斜监测单元102监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至馈线终端单元；
馈线终端单元汇集区域内的监测信息后上传至主站；
主站根据监测信息生成倾斜预警信息。
可选地，所述方法还包括：
主站根据所述监测信息生成倾斜预警信息。
上述的杆塔倾斜监测方法可以实现上述的杆塔倾斜监测装置的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种杆塔倾斜监测装置，其特征在于，包括：设于主节点的馈线终端单元以及设于若干分节点的倾斜监测单元，所述主节点表示馈线终端单元安装的杆塔，所述分节点表示倾斜监测单元安装的杆塔；
所述倾斜监测单元用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至所述馈线终端单元；
所述馈线终端单元用于汇集区域内的监测信息后上传至主站。
2.根据权利要求1所述的杆塔倾斜监测装置，其特征在于，所述倾斜监测装置包括加速度传感器模块和无线电通信模块；
所述加速度传感器模块用于监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息，并通过所述无线电通信模块将所述监测信息上传至所述馈线终端单元。
3.根据权利要求1所述的杆塔倾斜监测装置，其特征在于，还包括锂电池，所述锂电池与所述倾斜监测单元连接，且所述锂电池用于给所述倾斜监测装置供电。
4.根据权利要求2所述的杆塔倾斜监测装置，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器，所述倾斜监测单元通过抱箍固定于分节点。
5.根据权利要求1所述的杆塔倾斜监测装置，其特征在于，所述倾斜监测单元的工作状态包括第一工作状态以及第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述倾斜监测单元为休眠状态，在所述第二工作状态下，所述倾斜监测单元为监测状态，所述第一工作状态与所述第二工作状态之间的切换方式包括间隔预设时间切换，或者，杆塔运动触发切换。
6.一种杆塔倾斜监测方法，其特征在于，包括：
倾斜监测单元监测杆塔的倾斜角度，并将杆塔的倾斜角度以及杆塔的位置信息作为监测信息上传至馈线终端单元；
馈线终端单元汇集区域内的监测信息后上传至主站。
7.根据权利要求6所述的杆塔倾斜监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
主站根据所述监测信息生成倾斜预警信息。
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