CN203177820U - 基于uwb的高压线下垂监测系统 - Google Patents

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周媛
张艳萍
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Abstract

本实用新型公开了一种基于UWB的高压线下垂监测系统，包括UWB测距终端、服务器，所述UWB测距终端包括进行距离数据的采集与发送的主设备和对主设备进行应答的从设备，主设备设置于高压线现场的地上，从设备设置于每条高压线下垂的最低处。本实用新型采用的UWB技术拥有极强的抗干扰性能，适用于恶劣的野外环境，能够让电力监控人员不需要亲临现场就可以坐在远在数千公里外的办公室对高压线下垂进行监控，大大提高电力管理和维护的信息化水平。

Description

基于UWB的高压线下垂监测系统
技术领域
本实用新型涉及基于UWB的监测系统，特别涉及一种基于UWB的高压线下垂监测系统。
背景技术
电力高压电缆有着较大的自重，随着时间的推移，高压线会出现越来越大的下垂。如果高压线下垂到一定程度，不仅可能造成电力传输故障，还会对人民群众的生命财产安全造成威胁，严重的可能产生事故。为确保用电安全，需定期对架设好的高压线的下垂程度进行检测，一旦发现超标，立即予以纠正。目前我国对进行这种监测缺乏高效经济的手段，特别是对偏远地区的高压线，通常的做法是由巡线人员乘坐直升飞机飞临现场用望远镜目测，既不方便，成本又高，而且难以取得准确的数据。电力部门迫切需要一种能高效地对高压线下垂量进行检测并且获取量化数据的方法。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述问题，提供一种基于UWB的高压线下垂监测系统。
为达到上述目的，本实用新型采用的方法是：一种基于UWB的高压线下垂监测系统，包括UWB测距终端、服务器，所述UWB测距终端包括进行距离数据的采集与发送的主设备和对主设备进行应答的从设备，主设备设置于高压线现场的地上，从设备设置于每条高压线下垂的最低处。
作为本实用新型的一种改进，在所述的从设备与高压线之间通过一个金属片隔开。
作为本实用新型的一种改进，所述的主设备包括中央处理器、存储器、FPGA、UWB接收器、UWB发射器，无线通信模块、UWB天线以及电源；所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，在所述的UWB发射器与UWB天线连接，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。
作为本实用新型的一种改进，所述的从设备包括中央处理器、存储器、FPGA、UWB接收器、UWB发射器、UWB天线以及电源；所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。
作为本实用新型的一种改进，所述的主设备的电源采用锂电池供电。
作为本实用新型的一种改进，所述的从设备的电源采用锂电池供电。
作为本实用新型的一种改进，所述的主设备还设置有一个备用的太阳能电板。
作为本实用新型的一种改进，所述的从设备还设置有一个备用的太阳能电板。
作为本实用新型的一种改进，所述的UWB天线采用定向的弯曲天线。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用的UWB技术拥有极强的抗干扰性能，适用于恶劣的野外环境，能够让电力监控人员不需要亲临现场就可以坐在远在数千公里外的办公室对高压线下垂进行监控，大大提高电力管理和维护的信息化水平。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的UWB测距终端主设备结构框图；
图3为本实用新型的UWB测距终端从设备结构框图；
图4为本实用新型的系统流程图；
图中各部件为：1高压线、2主设备、3从设备、4服务器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做具体的说明。
如图1所述的一种基于UWB的高压线下垂监测系统，包括UWB测距终端、服务器4，所述UWB测距终端包括进行距离数据的采集与发送的主设备和对主设备2进行应答的从设备3，主设备2设置于高压线1现场的地上，从设备3设置于每条高压线1下垂的最低处。为抗高压线1上的强电磁干扰，在所述的从设备3与高压线1之间通过一个金属片隔开。服务器4位于“云端”，由一组共享软硬件资源的“云计算”服务器组成。数据采集终端用于高压线下垂最低端到地面的测距，UWB测距终端通过无线通信模块将测距信息传送至云端服务器4，将相关监控信息展现给用户。
如图2所示为所述为本实用新型的UWB测距终端主设备结构框图，主设备包括中央处理器、存储器、FPGA、UWB接收器、UWB发射器，无线通信模块、UWB天线以及电源；所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，在所述的UWB发射器与UWB天线连接，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。
图3为本实用新型的UWB测距终端从设备结构框图，从设备包括中央处理器、存储器、FPGA、UWB接收器、UWB发射器、UWB天线以及电源；所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。从设备与主设备相比少了一个无线通信模块。
在本实施例中，主设备以及从设备的电源采用锂电池供电，为保证系统稳定，主设备以及从设备均利用太阳能电板做后备供电。由于应用环境有很强的方向性，所以测距终端的UWB天线采用定向的弯曲天线（类似茶杯盖形状）。
实际应用中高压线下垂高度的监测不是很密集，比如几天或者几周检查一次，所以不需要对设备进行定时设置，有需要时用户通过应用程序向服务器4发送高压线下垂高度监测请求，服务器4通过网络向主设备2发送测距请求，主设备2的无线通信模块收到请求后传送给中央处理器，中央处理器通过FPGA芯片对UWB接收器和发射器进行控制，UWB发射器通过UWB天线发送测距请求信号，UWB接收器接收从设备返回的测距响应信号，发送测距请求信号的时间以及接收测距响应时间都被传送至存储器存储，中央处理器根据“双向射频飞行时间×磁波在空气中传播速度 /2”计算出高压线下垂高度，通过无线通信模块发送至服务器4，服务器4将数据展现在应用程序上。
本实用新型的系统流程如图4所示，当需要进行高压线下垂高度的监测时，点击开始，服务器4通过网络向主设备2发送测距请求，观察服务器4是否有数据返回，如果没有则可能现场设备出现问题，系统报警，通知工作人员进行检修。如果有则进行下一步判断，看看返回的数据是否超出最低限，如果没有超过，则说明高压线1下垂程度在可接受范围内，则结束。如果低于最低限度，则报警。
本实用新型采用的UWB技术拥有极强的抗干扰性能，适用于恶劣的野外环境，能够让电力监控人员不需要亲临现场就可以坐在远在数千公里外的办公室对高压线下垂进行监控，大大提高电力管理和维护的信息化水平。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：包括UWB测距终端、服务器，所述UWB测距终端包括进行距离数据的采集与发送主设备和对主设备进行应答的从设备，主设备设置于高压线现场的地上，从设备设置于每条高压线下垂的最低处。
2.根据权利要求1所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：在所述的从设备与高压线之间通过一个金属片隔开。
3.根据权利要求1所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的主设备包括中央处理器、存储器、FPGA芯片、UWB接收器、UWB发射器，无线通信模块、UWB天线以及电源；所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，所述的UWB发射器与UWB天线连接，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。
4.根据权利要求1所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的从设备包括中央处理器、存储器、FPGA芯片、UWB接收器、UWB发射器、UWB天线以及电源，所述的中央处理器分别与存储器以及FPGA芯片相连，FPGA芯片与UWB接收器和UWB发射器相连，所述的电源与中央处理器相连为各部分提供电源。
5.根据权利要求3所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的主设备的电源采用锂电池供电。
6.根据权利要求4所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的从设备的电源采用锂电池供电。
7.根据权利要求5所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的主设备还设置有一个备用的太阳能电板。
8.根据权利要求6所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的从设备还设置有一个备用的太阳能电板。
9.根据权利要求3或4所述的基于UWB的高压线下垂监测系统，其特征在于：所述的UWB天线采用定向的弯曲天线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103954242A (zh) * 2014-01-20 2014-07-30 华南理工大学 基于uwb测距技术的架空输电线路弧垂在线监测方法
CN106595488A (zh) * 2015-10-19 2017-04-26 北京纳米能源与系统研究所 简单链形悬挂接触网中接触线下坠的监测装置和监测系统
CN107754053A (zh) * 2016-08-19 2018-03-06 国泰医疗财团法人国泰综合医院 主动感应式点滴高度警示装置

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