CN204012935U - 一种基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，包括巡监数据接收单元和多个杆塔终端单元，杆塔终端单元包括电源模块、数据测量模块和主机模块，电源模块分别与数据测量模块和主机模块相连，主机模块包括数据采集模块、微处理器和无线网桥，数据测量模块、数据采集模块、微处理器、无线网桥依次相连，相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且链尾的杆塔终端单元的无线网桥与巡监数据接收单元相连。本实用新型能够替代人工巡线，能够解决无线公网信号弱或没信号的问题，易于施工，便于后期维护，稳定可靠、成本低廉，便于安全管理，抗损毁能力好，可作为电力网络的应急保护通信通道。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压架空线路的在线巡视和监测设备，具体涉及一种基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置。
背景技术
我国输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、人为的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、受力等损伤，必须及时修复或更换。绝缘子还存在被雷击损伤，树木生长引起输电线放电，杆塔存在被偷窃等意外事件，必须及时处理。与此同时，2020年前后，在华北、华中和华东构建成坚强的国家电网交流特高压网架，形成覆盖全国的“四横六纵”多受端的交流特高压网状结构，同时近十个±800kV特高压直流输电工程将相继建成。特高压交直流输电工程建成后具有以下显著特点:（1）特高压交直流输电线路总长将达数万公里；（2）沿线地形复杂，线路穿山越岭、跨林区沼泽湖泊；（3）特高压交直流输电线路塔体高。特高压输电线路的这些特点给传统的输电线路的维护方式带来了巨大的挑战和困难。
目前国内超高压架空线路巡检主要采用人工巡线，按规程规定，正常人工巡线一般每月一次，还有特殊巡视、夜间巡视、故障巡视，有些单位在迎峰度夏等特殊时间还增加巡视次数。传统的人工巡线方法存在以下问题：1）工作量大而且条件艰苦，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡检；2）在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高；3）巡线效率低，漏检和误检率高。
除此以外，国内外在新的巡线方式的研究上取得了一定的进展，其中直升机巡线方式已经较为成熟，另外仍处于研究阶段的有无人机巡线和机器人巡线两种方式。直升机巡线是指直升机装备多种仪器设备，如高速可见光摄像机、高稳定望远镜、红外热成像设备、紫外线电晕、导线损伤探测仪、接触电阻检测仪、绝缘子检测仪、激光测距仪等。一名航检员操作，对线路进行检查和录像，另一名航检员操作高稳定望远镜对线路进行检查。直升机巡线存在以下问题：1）直升机的使用会受到航空公司或飞机租赁公司的制约，难以在紧急情况时做到随需随用；2）在输电网安全极易受到破坏的恶劣天气（如强风、暴雨、暴雪）下，直升机难以出动，无法提高电网抵御自然灾害的能力，也难以在故障后及时投入恢复抢险的工作；3）直升机相比其他巡线方式价格偏高。无人直升机具有不受地形环境限制的优势，可搭载可见光、红外热成像设备，能够准确发现电网的隐患；在灾情发生时或有灾情预警时，无人直升机能够迅速地赶往现场实施灾情检测和辅助救灾指挥；在无灾时能够实现高效电网巡视，变故障处置为隐患控制，有效提高电网维护效率。无人机巡线存在以下问题：1）遥控距离的限制，实现远距离的遥控必须在途中装有地面或空中中继装置；2）巡线方式只能实现分段巡线，难以实现巡视全段线路；3)其有限的载重也限制了其所能携带的传感器和摄像头的数量。最后，同直升机巡线一样，无人机不能抵御恶劣的天气，一般的飞行条件仅限于6级风以下。
移动机器人技术的发展，为架空电力线路巡检提供了新的移动平台。巡线机器人能够带电工作，以一定的速度沿输电线爬行，并能跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、杆塔等障碍，利用携带的传感仪器对杆塔、导线及避雷线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检测。移动机器人以下问题：1）采用电力线耦合供电虽然解决了巡线机器人长期工作的电源问题，同时也导致机械机构及控制系统的复杂化；2）在机器人越障时，需解决磁芯分离机构控制和备用电源切换技术；3）悬挂在导线上的机器人，由于风力作用和自身姿态调整时中心的偏移会产生摆动，加大了越障控制难度。因此为了掌握线路的运行状况和及时排除线路的潜在隐患，在目前技术条件下，线路在线巡视和监测是保证输电线路及其附属设备安稳运行的重要工作。它是指通过在线巡视和监测手段使得工作人员获取任何时刻、任意杆塔的图像、导线状态参数等数据起到预防和及时发现输电线路安全问题的作用，保证输电线路安全稳定运行，同时节约人力物力替代传统巡视。
随着通信技术和传感器技术的发展，架空线路输电线路在线巡监系统实现成为可能，但缺乏一种经济适用、高效便捷的输电线路巡检系统成熟方案。现阶段已经有成熟的多种类型的传感器可供选择，尚需解决的问题是构建一种合适的通信网络实现信息的实时传输。现有的通信方式主要有：公网无线数据通信（GSM、GPRS、CDMA、4G）、OPGW光纤通信。公网无线数据通信具有如下缺点：1）基站覆盖最广泛的地方是人口稠密的地方，在人口稀少，偏僻的地方信号较弱甚至没有信号覆盖；2）公网无线数据通信不属于电力部门管理，其安全性较差；3）电力部门需要向运营商支付服务费用，增加了成本。而OPGW光纤通信具有以下缺点：1）OPGW的自然开端点少，一般位于转角塔处，而转角塔一般间隔几十公里；2）若采用OPGW接续引下技术，每个杆塔处都需要进行开断，施工难度大，对地线影响有待评估。综上所述，如何基于现有通信技术和传感器技术实现架空输电线路的在线巡监，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够替代人工巡线起到在线巡线的作用并实现整条输电线路的实时监测，能够解决无线公网在偏远地区信号弱或者没有信号的问题，复杂环境适应能力好，易于施工，便于后期维护，稳定可靠、成本低廉，而且便于安全管理，抗损毁能力好，可作为电力网络的应急保护通信通道的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置。
一种基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，包括巡监数据接收单元和多个杆塔终端单元，所述杆塔终端单元包括电源模块、数据测量模块和主机模块，所述电源模块分别与数据测量模块和主机模块相连，所述主机模块包括数据采集模块、微处理器和无线网桥，所述数据测量模块、数据采集模块、微处理器、无线网桥依次相连，相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元的无线网桥与所述巡监数据接收单元相连。
优选地，所述数据测量模块包括拉力采集单元、加速度采集单元和温度采集单元，所述拉力采集单元包括依次相连的拉力传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述加速度采集单元包括依次相连的加速度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述温度采集单元包括依次相连的温度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述数据采集模块包括相互连接的Zigbee无线汇聚节点和Zigbee无线传感器网关，所述拉力采集单元、加速度采集单元、温度采集单元的Zigbee无线射频模块分别与Zigbee无线汇聚节点通过Zigbee无线网络相连，所述Zigbee无线传感器网关与微处理器相连。
优选地，所述数据测量模块还包括可见光摄像机，所述数据采集模块还包括视频采集仪，所述可见光摄像机的输出端与视频采集仪相连，所述视频采集仪的输出端与微处理器相连。
优选地，所述数据测量模块还包括红外热成像仪，所述红外热成像仪的输出端与视频采集仪相连。
优选地，所述数据测量模块还包括微气象数据设备，所述数据采集模块还包括微气象数据采集仪，所述微气象数据设备的输出端与微气象数据采集仪相连，所述微气象数据采集仪的输出端与微处理器相连。
优选地，所述无线网桥包括无线网络收发设备、避雷器、馈线和天线，所述无线网络收发设备通过馈线和天线相连，所述避雷器连接于无线网络收发设备、馈线之间。
优选地，所述电源模块包括数据测量供电模块和主机供电模块，所述数据测量供电模块的供电输出端和数据测量模块相连，所述主机供电模块的供电输出端和主机模块相连。
优选地，所述数据测量供电模块包括电压互感器、锂电池中的至少一种。
优选地，所述主机供电模块为太阳能蓄电池供电模块。
本实用新型基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置具有下述优点：
1、本实用新型的主机模块包括数据采集模块、微处理器和无线网桥，所述数据测量模块、数据采集模块、微处理器、无线网桥依次相连，相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元的无线网桥与所述巡监数据接收单元相连，能够替代人工巡线起到在线巡线的作用并实现整条输电线路的实时监测，在复杂地理环境条件下实现对每个杆塔的实时监控，并且能够在进行上行视频语音、遥测、遥信数据的传输，下行遥控指令的下达。
2、本实用新型相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元的无线网桥与所述巡监数据接收单元相连，采用的通信方式为全无线通信方式，能够克服OPGW光纤通信自然开断点少的缺点，实现任意杆塔处的通信，易于施工，便于后期维护。
3、本实用新型相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元的无线网桥与所述巡监数据接收单元相连，巡监数据接收单元和杆塔终端单元之间的通讯不依赖公网通讯资源，能够解决无线公网在偏远地区信号弱或者没有信号的问题，构建电力公司自身通信资源无需与公网运行商协商，稳定可靠、成本低廉，而且便于安全管理。
4、本实用新型相邻的杆塔终端单元的无线网桥之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元的无线网桥与所述巡监数据接收单元相连，巡监数据接收单元和杆塔终端单元之间的通讯不依赖公网通讯资源，抗损毁能力好，能在电力网络的光纤通道毁坏时，构建应急保护通信通道，负担一定量的保护数据传输。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。
图2为本实用新型单个杆塔终端单元的框架结构示意图。
图3为本实用新型实施例中无线网桥的框架结构示意图。
图例说明：1、巡监数据接收单元；2、杆塔终端单元；3、电源模块；31、数据测量供电模块；311、电压互感器；312、锂电池；32、主机供电模块；4、数据测量模块；41、拉力采集单元；42、加速度采集单元；43、温度采集单元；44、可见光摄像机；45、红外热成像仪；46、微气象数据设备；5、主机模块；51、数据采集模块；511、Zigbee无线汇聚节点；512、Zigbee无线传感器网关；513、视频采集仪；514、微气象数据采集仪；52、微处理器；53、无线网桥；531、无线网络收发设备；532、避雷器；533、馈线；534、天线。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置包括巡监数据接收单元1和多个杆塔终端单元2，杆塔终端单元2包括电源模块3、数据测量模块4和主机模块5，电源模块3分别与数据测量模块4和主机模块5相连，主机模块5包括数据采集模块51、微处理器52和无线网桥53，数据测量模块4、数据采集模块51、微处理器52、无线网桥53依次相连，相邻的杆塔终端单元2的无线网桥53之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于链状结构链尾的杆塔终端单元2的无线网桥53与巡监数据接收单元1相连。
如图1所示，本实施例中的杆塔终端单元2和杆塔一一对应，每一个杆塔上都布置有一个杆塔终端单元2，毫无疑问杆塔终端单元2和杆塔之间的关系和杆塔间的距离、无线网桥53的传输距离等有关，因此杆塔终端单元2和杆塔之间的对应布置关系可根据实际情况发生修改。此外，巡监数据接收单元1包括无线网桥和用于接收巡监数据的服务器以及工作站，服务器、工作站通过交换机和无线网桥相连，从而能够接收位于链状结构链尾的杆塔终端单元2的无线网桥53通过Wi-Fi发送的巡监数据。需要说明的是，本实施例中巡监数据接收单元1仅仅是作为一个数据接收终端而存在，但是在此基础上，巡监数据接收单元1还可进一步叠加更多的数据处理以及分析功能，例如：1]可以实时查看网络中节点（杆塔终端单元2）的数据，并且当数据超出警告阈值范围后可以及时通知工作人员；2]当节点（杆塔终端单元2）电池压过低时，可以适当增加采样周期减少节点功耗以延续其工作时间；3]查看到当前无线网络的健康度信息，例如丢包率、发送以查看到当前无线网络的健康度信息，例如丢包率、发送/接收质量、链路成本等；4]能够使工作人员可以对历史数据进行分析和查看，在实时接收数据的同将保存至数据库中,可以选择任一时间区进行查看，并将导出成Excel或txt文件。但是需要说明的是，本实施例中巡监数据接收单元1仅仅是作为一个数据接收终端，其具体实现并不依赖于巡监数据接收单元1叠加的数据处理以及分析功能。
如图2所示，数据测量模块4包括拉力采集单元41、加速度采集单元42和温度采集单元43，拉力采集单元41包括依次相连的拉力传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，加速度采集单元42包括依次相连的加速度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，温度采集单元43包括依次相连的温度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，数据采集模块51包括相互连接的Zigbee无线汇聚节点511和Zigbee无线传感器网关512，拉力采集单元41、加速度采集单元42、温度采集单元43的Zigbee无线射频模块分别与Zigbee无线汇聚节点511通过Zigbee无线网络相连，Zigbee无线传感器网关512与微处理器52相连。本实施例中，针对杆塔的在线巡监，主要是采集包括导线测温信号（温度传感器）、导线拉力信号（拉力传感器）、导线舞动信号（加速度传感器）的监测信号，并将监测信号分别通过A/D转换器进行模数转换后，通过Zigbee无线射频模块、Zigbee无线汇聚节点511、Zigbee无线传感器网关512构成的Zigbee无线传感器网络输出至微处理器52，进一步通过多层次的链状结构的杆塔终端单元2的无线网桥53进行转发，且最终通过位于链状结构链尾的杆塔终端单元2的无线网桥53，将监测信号输出给巡监数据接收单元1。
本实施例中，拉力采集单元41、加速度采集单元42和温度采集单元43经过封装的防护等级达到IP54级别。拉力采集单元41的拉力传感器安装于绝缘子接续金具和导线之间用于测量导线拉力。加速度采集单元42的加速度传感器安装于导线上用于反映导线舞动。温度采集单元43的温度传感器安装于导线表面用于有效地测量导线温度。拉力采集单元41、加速度采集单元42和温度采集单元43的Zigbee无线射频模块均采用Crossbow公司提供的IRIS DM2110无线节点模块，Zigbee无线汇聚节点511采用Crossbow公司提供的IRIS DM2100汇聚节点模块，IRIS DM2100汇聚节点模块工作在2.4GHz、支持IEEE802.15.4 Zigbee协议、最大数据发送速率为250kbps、户外节点间最大通信距离超过400米；此外，Zigbee无线传感器网关512则基于ATmega1281处理器实现，ATmega1281处理器是一款低功耗的处理器，模块在工作和睡眠时的最大电流分别只有8mA和8uA。能够满足导线测温信号、导线拉力信号、导线舞动信号传输距离和传输速率，并且耗能低。
本实施例的通信系统包含塔间通信网络和塔内通信网络，塔内通信网络主要基于Zigbee无线射频模块、Zigbee无线汇聚节点511、Zigbee无线传感器网关512实现，Zigbee无线传感器网关512采用USB接口或者串口与微处理器52相连，基于Zigbee无线射频模块基于Zigbee协议栈构建自组织的无线传感器网络用于塔内数据的通信，拉力传感器、加速度传感器、温度传感器将采集到的相关巡监量通过Zigbee无线网络传输给Zigbee无线汇聚节点511，并经过Zigbee无线传感器网关512将数据传递至微处理器52。塔内通信网络主要基于无线网桥53与巡监数据接收单元1实现，相邻的杆塔终端单元2的无线网桥53之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于链状结构链尾的杆塔终端单元2的无线网桥53与巡监数据接收单元1相连，塔内通信网络基于Wi-Fi由安装在各杆塔上的无线网桥53以接力的方式构成，用于将各级铁塔所在区域内无线传感器节点采集的到的巡监数据通过多跳转发的方式，逐级向上传输到巡监数据接收单元1，即变电站的控制中心。
本实施例中，数据测量模块4还包括可见光摄像机44，数据采集模块51还包括视频采集仪513，可见光摄像机44的输出端与视频采集仪513相连，视频采集仪513的输出端与微处理器52相连，视频采集仪513能够实现对现场的视频采集，从而便于实现在线巡监的现场观察。本实施例中，数据测量模块4还包括红外热成像仪45，红外热成像仪45的输出端与视频采集仪513相连，红外热成像仪45能够实现对现场的红外热成像视频采集，在视频采集仪513的基础上，能够用于夜晚等特殊场合，增强在线巡监的现场观察功能。
本实施例中，数据测量模块4还包括微气象数据设备46，数据采集模块51还包括微气象数据采集仪514，微气象数据设备46的输出端与微气象数据采集仪514相连，微气象数据采集仪514的输出端与微处理器52相连。本实施例中，微气象数据设备46包括一组用于检测温度、气压、环境温度、风向、风速、降雨量等气象数据的传感器，微气象数据采集仪514具体为信号调理电路，用于采集传感器输出的气象数据并输出给微处理器52。
本实施例中，电源模块3包括数据测量供电模块31和主机供电模块32，数据测量供电模块31的供电输出端和数据测量模块4相连，主机供电模块32的供电输出端和主机模块5相连。本实施例中，数据测量供电模块31包括电压互感器311、锂电池312中的至少一种。通过电压互感器311可以将输电线路中的电压经过电磁感应变换为适用于节点供电的电压范围，给数据测量模块4供电；通过电压互感器311的供电方式不需要人为去更换电池，相对较便捷。但它同样存在一定缺陷：①当随着用电负荷的改变出现峰荷和谷荷时，节点的供电电压也会出现一定的波动，可能会影响到通信网络的正常运行。②当出现短路导致的保护动作或导线断线时，电压互感器311处的一次侧可能失去电压，导致节点无法正常工作。③电压互感器311的绝缘设计难度较大，而且应用于高压架空线路的电压互感器311工作电压等级较高，无线节点过多的数目使得网络建设成本较高。当将锂电池312给数据测量模块4供电时，尽管其存在不方便更换的特性，但研究表明：采用脉冲式的放电时锂电池312会呈现一定的恢复效应，最终使等效实际工作时间增加。而且锂电池312的恢复效应同脉冲式放电的工作时间所占的比例呈现一定的相关性。工作时间所占比例减小时，可以使得恢复效应增加，也就是锂电池312运行时间增益更大。过大的工作周期会减小电池的恢复效应，减少等效时间工作时间。当持续工作，也就是没有休眠时间时，此时没有电池恢复作用，锂电池312的等效工作时间最短。而且经过仿真实验表明，如果工作在工作8.1s，休眠6s的工作状态下，电池时间增益相对于持续放电可以增加11.79%。因此，如果可以合理安排锂电池312的工作状态，可以尽量延长电池更换周期。
本实施例中，主机供电模块32为太阳能蓄电池供电模块。太阳能蓄电池供电模块具体包括太阳能板、太阳能控制器和铅蓄电池，在日照充足时，太阳能板将太阳能转换为电能并通过太阳能控制器给铅蓄电池充电，铅蓄电池通过太阳能控制器放电为主机模块5提供电源。
如图3所示，本实施例的无线网桥53包括无线网络收发设备531、避雷器532、馈线533和天线534，无线网络收发设备531通过馈线533和天线534相连，避雷器532连接于无线网络收发设备531、馈线533之间。无线网络收发设备531采用POE供电，只需从网桥内接出一根室外用超五类双绞线延杆塔接入杆塔终端主机即可，施工非常方便，双绞线超度不能超过90米（实际情况下为15米左右，满足要求）。无线网络收发设备531、避雷器532、馈线533和天线534之间的接口部位要用防水胶泥密封。根据经验公式：空间衰减=92.44db+20lgD+20lgF(D为空间距离，单位为km；F为传输频率，单位为GHz)。距离按照500米计算，频率采用ISM频段的5.8GHz，则空间衰减为：92.44+20lg0.5+20lg5.8=92.44-0.6+15.3=107db。由于设备功率输出为20db；接收灵敏度-74db，天线534的增益为23db，输出和接收增益共46db，因此总增益为20+23+23+74=150db。而总衰减为107db，因此功率储备为150-107=43db。根据微波传输路经设计规范要求的功率储备大于30db，实际功率储备已经满足要求，并且留有一定的裕度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：包括巡监数据接收单元（1）和多个杆塔终端单元（2），所述杆塔终端单元（2）包括电源模块（3）、数据测量模块（4）和主机模块（5），所述电源模块（3）分别与数据测量模块（4）和主机模块（5）相连，所述主机模块（5）包括数据采集模块（51）、微处理器（52）和无线网桥（53），所述数据测量模块（4）、数据采集模块（51）、微处理器（52）、无线网桥（53）依次相连，相邻的杆塔终端单元（2）的无线网桥（53）之间通过Wi-Fi连接形成多层次的链状结构，且位于所述链状结构链尾的杆塔终端单元（2）的无线网桥（53）与所述巡监数据接收单元（1）相连。
2.根据权利要求1所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述数据测量模块（4）包括拉力采集单元（41）、加速度采集单元（42）和温度采集单元（43），所述拉力采集单元（41）包括依次相连的拉力传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述加速度采集单元（42）包括依次相连的加速度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述温度采集单元（43）包括依次相连的温度传感器、A/D转换器和Zigbee无线射频模块，所述数据采集模块（51）包括相互连接的Zigbee无线汇聚节点（511）和Zigbee无线传感器网关（512），所述拉力采集单元（41）、加速度采集单元（42）、温度采集单元（43）的Zigbee无线射频模块分别与Zigbee无线汇聚节点（511）通过Zigbee无线网络相连，所述Zigbee无线传感器网关（512）与微处理器（52）相连。
3.根据权利要求2所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述数据测量模块（4）还包括可见光摄像机（44），所述数据采集模块（51）还包括视频采集仪（513），所述可见光摄像机（44）的输出端与视频采集仪（513）相连，所述视频采集仪（513）的输出端与微处理器（52）相连。
4.根据权利要求3所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述数据测量模块（4）还包括红外热成像仪（45），所述红外热成像仪（45）的输出端与视频采集仪（513）相连。
5.根据权利要求4所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述数据测量模块（4）还包括微气象数据设备（46），所述数据采集模块（51）还包括微气象数据采集仪（514），所述微气象数据设备（46）的输出端与微气象数据采集仪（514）相连，所述微气象数据采集仪（514）的输出端与微处理器（52）相连。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述无线网桥（53）包括无线网络收发设备（531）、避雷器（532）、馈线（533）和天线（534），所述无线网络收发设备（531）通过馈线（533）和天线（534）相连，所述避雷器（532）连接于无线网络收发设备（531）、馈线（533）之间。
7.根据权利要求6所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述电源模块（3）包括数据测量供电模块（31）和主机供电模块（32），所述数据测量供电模块（31）的供电输出端和数据测量模块（4）相连，所述主机供电模块（32）的供电输出端和主机模块（5）相连。
8.根据权利要求7所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述数据测量供电模块（31）包括电压互感器（311）、锂电池（312）中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的基于层次化无线通信的架空输电线路在线巡监装置，其特征在于：所述主机供电模块（32）为太阳能蓄电池供电模块。
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Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103986618A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 采用无线通信对电力传输线路进行监测的系统及方法 |
| CN104779551A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-15 | 南通盛德电力科技有限公司 | 便携式多功能智能巡线仪和电力巡线系统 |
| CN105425279A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 合肥国为电子有限公司 | 一种实时无线逐级上传式地震仪采集系统 |
| TWI573026B (zh) * | 2015-04-21 | 2017-03-01 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | A Method of Estimating Wear and Estimation of Overhead Lines |
| CN107085170A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-22 | 盛秀群 | 基于大数据的特高压直流输电线路巡视及反馈系统 |
| CN107197211A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-22 | 云南省送变电工程公司 | 一种基于低功耗无线控制的高压塔挂线视频监控系统 |
| CN107329047A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 广东电网有限责任公司云浮供电局 | 一种输电线路预防性智能巡检装置及应用方法 |
| CN110347087A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-18 | 沈阳建筑大学 | 一种基于5g网络的电力金具物联网监测系统 |
| CN112051585A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-08 | 重庆顺泰铁塔制造有限公司 | 一种基于激光检测输电塔节点质量的装置及系统 |
| CN112398070A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-02-23 | 南京家洁馨商贸有限公司 | 一种山区防滑坡数据电缆保护装置 |
| NO20191123A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-18 | Comrod As | System for monitoring a power distribution network and method of building such system |
| CN112598812A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-04-02 | 国网山东省电力公司济宁市任城区供电公司 | 一种电力巡检装置及方法 |
| CN113091879A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 陕西电力建设集团有限公司 | 一种高压输电线路导线风振检测装置 |
| CN113099409A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 山西三友和智慧信息技术股份有限公司 | 一种基于大数据的人工智能电子通信杆 |
| CN113364130A (zh) * | 2021-06-27 | 2021-09-07 | 华能太原东山燃机热电有限责任公司 | 一种基于混合型拓扑结构的电力杆塔状态监测系统 |
| CN113596974A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-11-02 | 广东电网有限责任公司中山供电局 | 一种链型无线自组网设备节能装置 |
| CN113709596A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-26 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 基于无线网桥的无信号区输电线路数据传输系统 |
| CN113784304A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 国网信息通信产业集团有限公司 | 一种通信系统 |
-
2014
- 2014-08-06 CN CN201420440216.5U patent/CN204012935U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103986618A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 采用无线通信对电力传输线路进行监测的系统及方法 |
| CN104779551A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-15 | 南通盛德电力科技有限公司 | 便携式多功能智能巡线仪和电力巡线系统 |
| CN104779551B (zh) * | 2015-03-24 | 2017-09-01 | 南通盛德电力科技有限公司 | 便携式多功能智能巡线仪和电力巡线系统 |
| TWI573026B (zh) * | 2015-04-21 | 2017-03-01 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | A Method of Estimating Wear and Estimation of Overhead Lines |
| CN105425279A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-23 | 合肥国为电子有限公司 | 一种实时无线逐级上传式地震仪采集系统 |
| CN107085170A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-08-22 | 盛秀群 | 基于大数据的特高压直流输电线路巡视及反馈系统 |
| CN107197211A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-22 | 云南省送变电工程公司 | 一种基于低功耗无线控制的高压塔挂线视频监控系统 |
| CN107329047A (zh) * | 2017-08-01 | 2017-11-07 | 广东电网有限责任公司云浮供电局 | 一种输电线路预防性智能巡检装置及应用方法 |
| CN107329047B (zh) * | 2017-08-01 | 2023-04-28 | 广东电网有限责任公司云浮供电局 | 一种输电线路预防性智能巡检装置及应用方法 |
| CN110347087A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-18 | 沈阳建筑大学 | 一种基于5g网络的电力金具物联网监测系统 |
| NO20191123A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-18 | Comrod As | System for monitoring a power distribution network and method of building such system |
| NO345597B1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-05-03 | Comrod As | System for monitoring a power distribution network and method of building such system |
| CN112051585A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-08 | 重庆顺泰铁塔制造有限公司 | 一种基于激光检测输电塔节点质量的装置及系统 |
| CN112051585B (zh) * | 2020-09-15 | 2023-11-28 | 重庆顺泰铁塔制造有限公司 | 一种基于激光检测输电塔节点质量的装置及系统 |
| CN112598812A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-04-02 | 国网山东省电力公司济宁市任城区供电公司 | 一种电力巡检装置及方法 |
| CN112598812B (zh) * | 2020-10-22 | 2022-07-26 | 国网山东省电力公司济宁市任城区供电公司 | 一种电力巡检装置及方法 |
| CN112398070A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-02-23 | 南京家洁馨商贸有限公司 | 一种山区防滑坡数据电缆保护装置 |
| CN113099409A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 山西三友和智慧信息技术股份有限公司 | 一种基于大数据的人工智能电子通信杆 |
| CN113099409B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-07-01 | 山西三友和智慧信息技术股份有限公司 | 一种基于大数据的人工智能电子通信杆 |
| CN113091879B (zh) * | 2021-04-01 | 2022-09-06 | 陕西电力建设集团有限公司 | 一种高压输电线路导线风振检测装置 |
| CN113091879A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 陕西电力建设集团有限公司 | 一种高压输电线路导线风振检测装置 |
| CN113364130A (zh) * | 2021-06-27 | 2021-09-07 | 华能太原东山燃机热电有限责任公司 | 一种基于混合型拓扑结构的电力杆塔状态监测系统 |
| CN113364130B (zh) * | 2021-06-27 | 2022-12-20 | 华能太原东山燃机热电有限责任公司 | 一种基于混合型拓扑结构的电力杆塔状态监测系统 |
| CN113709596A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-26 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 基于无线网桥的无信号区输电线路数据传输系统 |
| CN113709596B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-06-25 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 基于无线网桥的无信号区输电线路数据传输系统 |
| CN113784304A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 国网信息通信产业集团有限公司 | 一种通信系统 |
| CN113596974A (zh) * | 2021-09-28 | 2021-11-02 | 广东电网有限责任公司中山供电局 | 一种链型无线自组网设备节能装置 |
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