CN206974476U - 一种110kv电力铁塔综合监测数据采集器 - Google Patents

Abstract

一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，包括主控单元、电源控制单元、窄带数据上行单元、窄带通信网络、本地存储单元和本地数据采集单元；电源控制单元为各单元供电；窄带数据上行单元通过窄带通信网络与主控单元连接，本地存储单元分别与窄带数据上行单元和主控单元连接，主控单元与本地数据采集单元连接。通过窄带数据上行单元和窄带通信网络将采集到的各种数据与北斗卫星进行通信，然后再传送至云端服务器，实现多个塔端数据采集设备共享一个北斗通信节点，相比每一个节点采用3G/4G或者北斗的数据采集方式，在不降低通信成功率的情况下降低了成本，解决了部分北斗移动互联网或者北斗信号不覆盖地区的通信问题，同时节省劳力，效率高。

Description

一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器

技术领域

本实用新型属于电力设备领域，尤其是涉及一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器。

背景技术

输电线路每年需要群检倾倒、锈蚀、松动、损坏等情况，人工检查非常困难，尤其是山区的输电线路，人工检查就更加困难，所以如何设计一种智能电力铁塔综合监测数据采集器成为本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，以减轻工人的劳动强度，提高工作效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，包括主控单元、电源控制单元、窄带数据上行单元、窄带通信网络、本地存储单元和本地数据采集单元；所述电源控制单元为各单元供电；所述窄带数据上行单元通过所述窄带通信网络与所述主控单元连接，所述本地存储单元分别与所述窄带数据上行单元和所述主控单元连接，所述主控单元与所述本地数据采集单元连接。

所述本地数据采集单元包括气象采集器、摄像机、雷击监测传感器和北斗姿态监控仪。

所述气象采集器包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器和温度传感器。

所述北斗姿态监控仪包括角度传感器、拉力传感器和北斗定位装置。

所述窄带数据上行单元为lora窄带数据上行单元。

所述本地数据采集单元采用RS485总线与各传感器进行通信。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器具有以下优势：

由于采用上述技术方案：

1.本实用新型的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器通过窄带数据上行单元和窄带通信网络将采集到的各种数据与北斗卫星进行通信，然后再传送至云端服务器，这样就可以实现多个塔端数据采集设备共享一个北斗通信节点，相比每一个节点采用3G/4G或者北斗的数据采集方式，此方案在不降低通信成功率的情况下更有效的降低了成本，解决了部分北斗移动互联网或者北斗信号不覆盖地区的通信问题，同时本实用新型节省劳力，效率高。

2.本地数据采集单元包括气象采集器、摄像机、雷击监测传感器和北斗姿态监控仪，气象采集器结合北斗姿态监控仪可以对由于气象因素所造成的倾倒进行检测和预防、雷击监测传感器可以对雷击造成的损害进行检测和预防，通过摄像机可以对覆冰情况及倾倒、锈蚀、松动、损坏等情况进行全面了解和预防及维护，本实用新型监测的数据非常全面。

3.气象采集器包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器和温度传感器，可以采集各种气象信息，可以提前判断覆冰情况的变化，提前进行预防和处理，避免一些不必要的麻烦。

4.北斗姿态监控仪包括角度传感器、拉力传感器和北斗定位装置，可以对铁塔的位置和倾斜角度及电缆的受力情况进行监测，提前对铁塔进行维护和加固等处理。

5.lora窄带数据上行单元传的远、信噪比高、误码率低、功耗低。

6.RS485总线通信，通信效率高，安全性好，结构简单，节约连接导线、维护和安装费用。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，包括主控单元、电源控制单元、窄带数据上行单元、窄带通信网络、本地存储单元和本地数据采集单元；所述电源控制单元为各单元供电；所述窄带数据上行单元通过所述窄带通信网络与所述主控单元连接，所述本地存储单元分别与所述窄带数据上行单元和所述主控单元连接，所述主控单元与所述本地数据采集单元连接。

所述本地数据采集单元包括气象采集器、摄像机、雷击监测传感器和北斗姿态监控仪。

所述气象采集器包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器和温度传感器。

所述北斗姿态监控仪包括角度传感器、拉力传感器和北斗定位装置。

所述窄带数据上行单元为lora窄带数据上行单元。

所述本地数据采集单元采用RS485总线与各传感器进行通信。

工作过程：

1)设备上电后利用窄带数据上行单元进行入网(窄带数据上行单元加入至网关所在的窄带通信网络，并同网关进行握手，握手成功后开始等待网关获取传感器数据的指令)

2)设备入网成功后根据本地存储单元中的配置开始轮询总线上的传感器，采用问答的形式逐个获取。(存储单元的存储器中保存了本地数据采集单元总线上链接的传感器类型和驱动程序)

3)RS485本地数据采集单元根据主控单元指令驱动总线传感器并获取采集数据，主控单元对数据进行校验解析，确认无误后存入设备本地存储单元中。

4)lora窄带数据上行单元接收到网关获取数据的指令后，通知主控单元，将本地存储单元的数据取出并将数据封包成为上行数据格式，并将封装好的数据推送至窄带数据上行单元缓存中。

5)窄带数据上行单元查询上行数据缓存中有数据，就按照设定的信道和地址进行数据上行并将结果反馈给主控单元。完成各传感器的数据采集。

风速/风向传感器的测量数据和温湿度传感器的测量数据监测输电线路的微风振动水平和疲劳寿命。比如，通过三维加速度传感器(角度传感器)监测导线的振动情况，分析记录导线的振动频率、振幅，结合线路周围的风速、风向、气温、湿度等微气象环境参数以及导线本身力学性能参数，在线分析判断线路微风振动的水平和导线的疲劳寿命。在导线运行中，由于在静张力之上叠加了振动，导线承受了由几种应力级分量组成的复杂荷载系列，在导线运行的同一时间内，各个分量具有不同的振动循环次数。估算一个具有这种荷载系列的导线疲劳使用寿命可以应用累积损伤理论。应力框图是累积频率曲线的基础，通过对输电线路振动信号数据进行时域和频域分析，可以估算出同一时间内不同应力级的循环次数。同时，可以观察各个频率分量上振动的大小，从而预防输电线路上可能产生的共振，经过估算可以得出疲劳寿命。参照预测结果及专家知识库设置的提示、预警、报警值可以给出检修建议。根据加速度传感器的测量数据获取输电线路的最大振动情况，融合最大受力情况、高度计的测量数据和微气象条件获取输电线路的舞动状态监测结果。

当输电线遇有风向与线路水平夹角大于45度的大风时，整档导线在强大风力和导线本身机械应力的作用下将产生整体扭转与摆动，导线整体的这种扭转和摆动随着持续风力的作用而逐渐加大，慢慢形成椭圆形的运动轨迹。当扭转加剧并导致导线以较低频率进行大幅度上下跳动，这时导线的扭摆现象已不十分明显，整档导线的状态表现为定向的波浪式运动，当风力减弱时，导线将从上下跳动逐步恢复为扭转和摆动并逐渐减弱直至停止。根据舞动的特点得出，在舞动剧烈运动的前期和后期，线路的运动轨迹主要以摆动为主，因此，实时监测输电线路摆动的角度或者输电线上某点摆动的振幅，能够对线路起良好的监控和预警作用。

采用上述的数据采集器获取实时风速、风向、倾斜量、拉力、温湿度以及输电线姿态角度等数据，采用基于数据挖掘的规则提取和抽象技术，对舞动历史数据和覆冰历史数据进行建模，经过算法计算出输电线覆冰发生的概率，寻找易覆冰条件和输电线舞动的规则，从而判断是否输电线路有覆冰及覆冰舞动情况。这种监测模式比较直观、可靠，增强了覆冰舞动监测的准确性、可靠性。在此基础上，结合使用视频传感器(红外摄像机或云台摄像机)来完成视频的采集，用视频图像识别技术(基于智能的图像识别处理，对视频图像进行增强、降噪等处理)处理视频传感器测得的图片，来进一步判断监测情况，进一步增强覆冰监测的准确性和可靠性，同时通过视频也可以观测到倾倒、锈蚀、松动、损坏等情况。此外，该系统通过使用风速风向传感器、温湿度传感器、拉力传感器、倾斜(角度)探测器和北斗天线来实现覆冰舞动监测，结构简单、配置稳定性高，从而更进一步增强了监测系统运行的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：包括主控单元、电源控制单元、窄带数据上行单元、窄带通信网络、本地存储单元和本地数据采集单元；所述电源控制单元为各单元供电；所述窄带数据上行单元通过所述窄带通信网络与所述主控单元连接，所述本地存储单元分别与所述窄带数据上行单元和所述主控单元连接，所述主控单元与所述本地数据采集单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：所述本地数据采集单元包括气象采集器、摄像机、雷击监测传感器和北斗姿态监控仪。

3.根据权利要求2所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：所述气象采集器包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、气压传感器和温度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：所述北斗姿态监控仪包括角度传感器、拉力传感器和北斗定位装置。

5.根据权利要求1所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：所述窄带数据上行单元为lora窄带数据上行单元。

6.根据权利要求1所述的一种110KV电力铁塔综合监测数据采集器，其特征在于：所述本地数据采集单元采用RS485总线与各传感器进行通信。