CN115550757A - 一种电力配电杆塔监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力配电杆塔监测预警系统。该系统包括：定位数据采集模块、加速度传感器和信息处理模块，定位数据采集模块用于采集配电杆塔第一预设位置的定位数据，并发送给所述信息处理模块；加速度传感器用于采集配电杆塔第二预设位置的加速度数据，并发送给所述信息处理模块；信息处理模块用于接收定位数据、加速度数据，根据定位数据、加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据，并根据倾斜角度数据生成预警信息。本发明通过在线感知配电杆物理形变的情况，对采集数据分析、定位数据解析后适配多种预警信息的提示，通过平台整合配电杆塔电子档案信息，为一线巡检人员提供技术支撑，把握电网运行状态，提高了供电服务质量。

Description

一种电力配电杆塔监测预警系统

技术领域

本申请涉及电力配电杆塔检测预警技术领域，更具体地，涉及一种电力配电杆塔监测预警系统。

背景技术

国家电网中国电力科学研究院指出:以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型智慧电网是未来的发展趋势。

目前电杆倒塌无法做到事前预警，险情不能及时响应，导致市民私自处理带电设施，造成二次伤害，供电效率和服务质量下降，对供电设施、市民及其财产造成重大损失，甚至引起伤亡事件的发生，因此一套完善的电力配电杆塔检测预警系统对于电力配电杆塔故障做到事前预警和及时响应具有重大的社会意义和经济意义。

现阶段获得相关信息主要通过市民主动上报、第三方政府部门上报、班组人员日常巡线发现险情等，都不能做到实时预警，因此使电力配电杆塔故障、电线杆倒塌等突发险情和未知险情做到预警、报警和及时响应的问题仍然是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种电力配电杆塔监测预警系统，通过在线感知配电杆物理形变的情况，对采集数据分析、定位数据解析后适配多种预警/报警信息的提示，通过平台整合配电杆电子档案信息，为一线巡检人员提供技术支撑，把握电网运行状态，提高供电服务质量。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种电力配电杆塔监测预警系统，该系统包括：一种电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，包括：

定位数据采集模块、加速度传感器和信息处理模块；

所述定位数据采集模块布设在配电杆塔的预设位置，用于采集配电杆塔预设位置的定位数据，并发送给所述信息处理模块；

所述加速度传感器布设在配电杆塔的预设位置，用于采集配电杆塔预设位置的加速度数据，并发送给所述信息处理模块；

所述信息处理模块用于接收所述定位数据、所述加速度数据，并根据所述定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据，并根据所述倾斜角度数据生成预警信息。

优选的，电力配电杆塔监测预警系统还包括北斗高精度定位服务平台，所述定位数据采集模块为北斗定位传感器；

北斗定位传感器，用于获取配电杆塔的原始定位数据，并将所述原始定位数据发送北斗高精度定位服务平台；

北斗高精度定位服务平台，用于接收配电杆塔的原始定位数据，对原始定位数据进行解码得到北斗定位传感器的卫星定位数据，对卫星定位数据经过计算得到差分数据，并将所述差分数据发送回北斗定位传感器；

北斗定位传感器，还用于根据所述差分数据对所述原始卫星定位数据进行校正，将校正后的卫星定位数据发送给所述信息处理模块。

优选的，北斗高精度定位服务平台包括：

基于地理网格的差分池系统，差分池系统根据北斗定位传感器所在位置进行网格分块，用于接收配电杆塔的原始定位数据，采用Ntrip协议进行数据解析，得到GGA格式的卫星定位数据，对获取到的GGA格式的卫星定位信息进行网格数据计算得到新的卫星定位信息和网格编号，将新的卫星定位信息和网格编号发送至差分系统生成差分数据，并将差分数据返回给北斗定位终端。

优选的，信息处理模块包括：

输电线路管理模块，用于给每条输电线路生成唯一的线路编码，每条输电线路上包含若干个被布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔，为每个配电杆塔生成唯一的配电杆塔编码，以及为每个还用于获取输电线路上所有布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔的位置数据和加速度变化数据，计算得到输电线路上所有配电杆塔的倾斜角度变化数据，生成输电线路的预警信息；

首页展示模块，用于呈现杆塔信息统计数据、报警信息统计数据以及提供塔杆查询及管理窗口。

优选的，信息处理模块包括：

设备资料管理模块，用于提供设备安装线路明细及详情查询窗口，以及用于根据获取输电线路上所有布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔的位置变化数据和加速度变化数据，计算输电线路上所有杆塔的倾斜角度变化数据，与平台设定的告警阈值对比后生成设备运行状态显示信息。

优选的，信息处理模块包括：

报警统计分析模块，用于将每个配电杆塔的倾斜角度变化数据与平台设定的告警阈值等级对比后，生成告警类别，以及获取告警杆塔的位置信息，获取设备检修进程信息，与接触报警阈值比较后更新报警状态；

用户资料管理模块，用于创建新的用户和分配角色权限。

优选的，根据所述卫星定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度变化数据包括：

将所述定位数据在三维坐标系中的位置数据记为(X、Y、Z)，将所述加速度数据在三维坐标系中的加速度数据记为(a_x，a_y、a_z)，所述根据所述定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据的计算公式为：

e²＝(a²-b²)/a²

其中，θ为配电杆塔的倾斜角度数据；Z为是卫星在宇宙中的空间坐标Z轴坐标值；a,e分别为参考椭球的长半轴和第一偏心率，其中，椭球指以电杆监测终端空间坐标系构建的椭球球形；b为过卫星点的法线与地球坐标系X轴和Y轴所在平面的夹角；B为椭球的短半轴，r表示表示地球表面电杆监测终端到空中卫星的距离。

优选的，定位数据采集模块、所述加速度传感器被密封在防水外壳内，所述防水外壳上还设置有磁感应开关，所述磁感应开关用于当监测所述防水外壳被拆卸时，生成拆卸预警信号发送给所述信息处理平台。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

通过在线感知配电杆物理形变的情况，对采集数据分析、定位数据解析后，记录分析设备位移、倾斜角、形变等数据，并设置各类预警和报警阈值，适配多种预警/报警信息的提示，通过平台整合配电杆电子档案信息，实现对监测对象的可视化分析，远程监测杆塔状态，对电力配电杆塔故障、电线杆倒塌等突发险情和未知险情做到预警、报警和及时响应，实现了可靠精密监测预警，为一线巡检人员提供技术支撑，把握电网运行状态，提高供电服务质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电力配电杆塔监测预警系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的定位数据模块示意图；

图3为本申请实施例提供的差分池系统流程示意图；

图4为本申请实施例提供的格网数据计算流程结构示意图；

图5为本申请实施例提供的信息处理模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。

图1是本发明实施例提供的一种电力配电杆塔监测预警系统的第一结构示意图，如图1所示，电力配电杆塔监测预警系统，包括定位数据采集模块110、加速度传感器120和信息处理模块130。

所述定位数据采集模块110布设在配电杆塔的预设位置，用于实时采集预设位置的卫星定位信息，并发送给北斗高精度定位服务平台114。

所述加速度传感器120布设在电线杆的预设位置，用于采集电线杆预设位置的加速度数据，并发送给所述信息处理模块130。

图2是本发明实施例提供的定位数据采集模块110的结构示意图，如图2 所示，本申请实施例中，定位数据采集模块110是用于采集配电杆塔的定位相关数据的系统，包括北斗定位传感器112。电力配电杆塔监测预警系统包括北斗高精度定位服务平台114。

北斗定位传感器112，用于获取配电杆塔的原始定位数据，并将原始定位数据发送北斗高精度定位服务平台114，北斗高精度定位服务平台114，用于接收配电杆塔的原始定位数据，对所述原始定位数据进行解码得到北斗定位传感器的坐标位置数据，对坐标位置数据经过计算得到差分数据，并将所述差分数据发送回北斗定位传感器。

进一步地，北斗高精度定位服务平台114生成差分数据的原理如下。

作为一个实施例，北斗高精度定位服务平台114用于接收北斗定位传感器的原始定位数据计算处理生成更高精度的卫星定位数据，并发送给信息处理模块，北斗高精度定位服务平台114包括：差分池系统和差分系统及接入端口，图3是本发明实施例提供的差分池系统流程示意图，如图3所示，本申请实施例中，差分池系统根据终端所在的位置进行地理网格分块，获取定位获取模块的预设位置的卫星定位数据，使用标准的Ntrip协议进行请求和响应数据，通过Ntrip数据解码模块进行解码，得到Ntrip请求头数据包后，进行身份认证，认证通过后，通过Ntrip数据解析获得GGA格式的卫星定位数据发送给网格数据计算模块，图4是本发明实施例提供的网格数据计算流程示意图，如图4所示，本申请实施例中，网格数据计算模块获取到卫星定位数据后判断数据的合法性，若接受到非法数据则返回空字符串，若数据通过合法性判断则提取定位数据的经纬度，匹配所属的网格后，则获取网格中心点坐标，生成新的卫星定位数据和网格编号并发送给差分系统，差分系统获取到新的卫星定位数据和网格编号后生成差分数据，并返回给北斗定位传感器。

所述北斗定位传感器112获取到差分数据生成精准卫星定位数据，并发送给信息处理模块。

图5是本发明实施例提供的信息处理模块130的结构示意图，如图5所示，本申请实施例中，信息处理模块130包括，210输电线路管理模块，首页展示模块220、设备资料管理模块230、报警统计分析模块240及用户资料管理模块250。

在一个具体的实施例中，210输电线路管理模块用于给每条输电线路生成唯一的线路编码，每条输电线路上包含若干个被布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔，为每个配电杆塔生成唯一的配电杆塔编码，以及为每个还用于获取输电线路上所有布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔的位置数据和加速度数据，计算得到输电线路上所有配电杆塔的倾斜角度变化数据，生成输电线路的预警信息。

详细的，根据所述定位信息、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度变化数据包括步骤：

将所述定位数据在三维坐标系中的位置数据记为(X、Y、Z)，将所述加速度数据在三维坐标系中的加速度数据记为(a_x，a_y、a_z)，所述根据所述定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据的计算公式为：

e²＝(a²-b²)/a²

其中，θ为配电杆塔的倾斜角度数据；Z为是卫星在宇宙中的空间坐标Z轴坐标值；a,e分别为参考椭球的长半轴和第一偏心率，其中，椭球指以电杆监测终端空间坐标系构建的椭球球形；b为过卫星点的法线与地球坐标系X轴和Y轴所在平面的夹角；B为椭球的短半轴，r表示表示地球表面电杆监测终端到空中卫星的距离。

作为一个具体的实施例，输电线路管理模块用于通过卫星定位数据和加速度数据获得精准的杆塔偏移角度，与预先设定的倾斜角度预警阈值对比，生成输电线路的倾斜预警信息，并发送给首页展示模块220。

其中，220首页展示模块，用于呈现杆塔信息统计数据、报警信息统计数据以及提供塔杆查询及管理窗口。

此外，设备资料管理模块230，用于提供设备安装线路明细及详情查询窗口，获取磁感应开关发送的拆卸报警信息，以及用于根据获取的塔杆倾斜角度信息生成设备运行状态显示信息。

此外，报警统计分析模块240，用于将每个配电杆塔的倾斜角度变化数据与平台设定的告警阈值等级对比后，判断告警类别后生成相对应的报警信息，以及获取告警杆塔的位置信息，获取设备检修进程信息，与接触报警阈值比较后更新报警状态。

此外，用户资料管理模块250，用于创建新的用户和分配角色权限。

当然，图5所示的服务器的结构并不构成对本申请实施例中信息处理模块 130的限定，在实际应用中信息处理模块可以包括比图5所示的更多或更少的功能模块，或者组合某些功能模块。

在一个优选的实施例中，定位数据采集模块110和加速度传感器120被密封在防水外壳内，通常安装在配电杆塔的腰部与顶部之间，参见图4所示，所述防水外壳上还设置有磁感应开关，所述磁感应开关用于当监测所述防水外壳被拆卸时，生成拆卸预警信号发送给所述信息处理平台。避免天气恶劣影响数据采集定位，延长装置的使用寿命。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

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，可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，例如所述模块的划分，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，例如多个模块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服务接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，包括：

定位数据采集模块、加速度传感器和信息处理模块；

所述定位数据采集模块布设在配电杆塔的预设位置，用于采集配电杆塔预设位置的定位数据，并发送给所述信息处理模块；

所述加速度传感器布设在配电杆塔的预设位置，用于采集配电杆塔预设位置的加速度数据，并发送给所述信息处理模块；

所述信息处理模块用于接收所述定位数据、所述加速度数据，并根据所述定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据，并根据所述倾斜角度数据生成预警信息。

2.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，还包括北斗高精度定位服务平台，所述定位数据采集模块为北斗定位传感器；

所述北斗定位传感器，用于获取配电杆塔的原始定位数据，并将所述原始定位数据发送所述北斗高精度定位服务平台；

所述北斗高精度定位服务平台，用于接收配电杆塔的所述原始定位数据，对所述原始定位数据进行解码得到所述北斗定位传感器的卫星定位数据，对所述卫星定位数据经过计算得到差分数据，并将所述差分数据发送回北斗定位传感器；

所述北斗定位传感器，还用于根据所述差分数据对所述原始定位数据进行校正，将校正后的卫星定位数据发送给所述信息处理模块。

3.如权利要求2所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，所述北斗高精度定位服务平台包括：

基于地理网格的差分池系统，用于接收所述配电杆塔的所述原始定位数据，采用Ntrip协议进行数据解析，得到GGA格式的卫星定位数据，对获取到的GGA格式的卫星定位信息进行网格数据计算，得到新的卫星定位信息和网格编号；

差分系统，用于根据所述新的卫星定位信息和网格编号生成所述差分数据，并将所述差分数据返回给所述北斗定位传感器。

4.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，所述信息处理模块包括：

输电线路管理模块，用于给每条输电线路生成唯一的线路编码，每条输电线路上包含若干个被布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔，为每个配电杆塔生成唯一的配电杆塔编码，以及为每个还用于获取输电线路上所有布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔的位置数据和加速度变化数据，计算得到输电线路上所有配电杆塔的倾斜角度变化数据，生成输电线路的预警信息；

首页展示模块，用于呈现杆塔信息统计数据、报警信息统计数据以及提供塔杆查询及管理窗口。

5.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，所述信息处理模块包括：

设备资料管理模块，用于提供设备安装线路明细及详情查询窗口，以及用于根据获取输电线路上所有布设有定位数据采集模块、加速度传感器的配电杆塔的位置变化数据和加速度变化数据，计算输电线路上所有杆塔的倾斜角度变化数据，与平台设定的告警阈值对比后生成设备运行状态显示信息。

6.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，所述信息处理模块包括：

报警统计分析模块，用于将每个配电杆塔的倾斜角度变化数据与平台设定的告警阈值等级对比后，生成告警类别，以及获取告警杆塔的位置信息，获取设备检修进程信息，与接触报警阈值比较后更新报警状态；

用户资料管理模块，用于创建新的用户和分配角色权限。

7.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，将所述定位数据在三维坐标系中的位置数据记为(X、Y、Z)，将所述加速度数据在三维坐标系中的加速度数据记为(a_x，a_y、a_z)，所述根据所述定位数据、所述加速度数据计算配电杆塔的倾斜角度数据的计算公式为：

e²＝(a²-b²)/a²

其中，θ为配电杆塔的倾斜角度数据；Z为是卫星在宇宙中的空间坐标Z轴坐标值；a,e分别为参考椭球的长半轴和第一偏心率，其中，椭球指以电杆监测终端空间坐标系构建的椭球球形；b为过卫星点的法线与地球坐标系X轴和Y轴所在平面的夹角；B为椭球的短半轴，r表示表示地球表面电杆监测终端到空中卫星的距离。

8.如权利要求1所述的一种基于GCM算法的电力配电杆塔监测预警系统，其特征在于，所述定位数据采集模块、所述加速度传感器被密封在防水外壳内，所述防水外壳上还设置有磁感应开关，所述磁感应开关用于当监测所述防水外壳被拆卸时，生成拆卸预警信号发送给所述信息处理平台。

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