CN207649606U - 基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置，包括用于采集倾斜角度信息的加速度计测量模块、控制模块、电源模块和北斗通讯模块，加速度计测量模块与控制模块双向通讯，控制模块与北斗通讯模块双向通讯，北斗通讯模块与用户无线通讯，电源模块分别向加速度计测量模块、控制模块、北斗通讯模块供电。本实用新型可以实时监测输电杆塔的倾斜角，并实时将信息馈送至运行维护人员处，便于运行维护人员及时发现输电杆塔的问题，做出相应的抢修措施，及时排除隐患，避免事故，维持电力传输系统的稳定性，同时该装置各模块均为低损耗，可用光伏电池板供电，无需人工充电及更换电池，可保证供电的安全性、可靠性和持久性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其是一种基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置。
背景技术
随着国民经济的快速发展，电能在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。电能从产生到使用必定要经过传输过程，电能传输的稳定性对于整个电力系统来说都是至关重要的。而输电杆塔作为电力传输系统的重要组成部分，它的稳定性和安全性直接决定了电力传输的可靠性。由于受到外力破坏、冰雪灾害、塔基土石松动影响，输电杆塔容易发生不同程度的倾斜甚至倒塌，发生安全事故。如果运行维护人员不能及时发现并进行相应处理，将会造成事故范围的扩大，影响整体电网负荷的波动与安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够测量输电杆塔的倾斜角，对输电杆塔进行实时监测，并将监测到的输电杆塔倾斜角与输电线路设计要求的具体参数进行综合比较，完成输电杆塔倾斜角的实时预警，有效地解决输电杆塔因杆塔倾斜造成安全事故的问题的基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置，包括用于采集倾斜角度信息的加速度计测量模块、控制模块、电源模块和北斗通讯模块，所述加速度计测量模块与控制模块双向通讯，所述控制模块与北斗通讯模块双向通讯，所述北斗通讯模块与用户无线通讯，所述电源模块分别向加速度计测量模块、控制模块、北斗通讯模块供电。
所述加速度计测量模块由用于采集倾斜角度信息的高精度陀螺加速度计、数字滤波电路和姿态解算器组成，所述高精度陀螺加速度计的信号输出端与数字滤波电路的信号输入端相连，数字滤波电路的信号输出端与姿态解算器的信号输入端相连，姿态解算器与控制模块双向通讯。
所述控制模块由单片机、复位电路和定时器组成，所述单片机分别与加速度计测量模块、复位电路、定时器、北斗通讯模块双向通讯。
所述高精度陀螺加速度计采用MPU6050芯片，MPU6050芯片的第23引脚和第24引脚均连接单片机的I/O口；MPU6050芯片的第1、11和18引脚直接接地，MPU6050芯片的第8引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C2，MPU6050芯片的第13引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C1，MPU6050芯片的第9引脚与电阻R3串联后接地，MPU6050芯片的第10引脚与电容C3串联后接地，MPU6050芯片的第20引脚与电容C4串联后接地。
所述单片机采用PIC18F4520芯片。
由上述技术方案可知，本实用新型可以实时监测输电杆塔的倾斜角，并实时将信息馈送至运行维护人员处，便于运行维护人员及时发现输电杆塔的问题，做出相应的抢修措施，及时排除隐患，避免事故，维持电力传输系统的稳定性，同时该装置各模块均为低损耗，可用光伏电池板供电，无需人工充电及更换电池，可保证供电的安全性、可靠性和持久性。
附图说明
图1是本实用新型的装置组成框图；
图2是图1中高精度陀螺加速度计的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置，包括用于采集倾斜角度信息的加速度计测量模块1、控制模块2、电源模块4和北斗通讯模块3，所述加速度计测量模块1与控制模块2双向通讯，所述控制模块2与北斗通讯模块3双向通讯，所述北斗通讯模块3与用户无线通讯，所述电源模块4分别向加速度计测量模块1、控制模块2、北斗通讯模块3供电。
如图1所示，所述加速度计测量模块1由用于采集倾斜角度信息的高精度陀螺加速度计5、数字滤波电路6和姿态解算器7组成，所述高精度陀螺加速度计5的信号输出端与数字滤波电路6的信号输入端相连，数字滤波电路6的信号输出端与姿态解算器7的信号输入端相连，姿态解算器7与控制模块2双向通讯。所述控制模块2由单片机8、复位电路9和定时器10组成，所述单片机8分别与加速度计测量模块1、复位电路9、定时器10、北斗通讯模块3双向通讯。所述单片机采用PIC18F4520芯片。
如图2所示，所述高精度陀螺加速度计5采用MPU6050芯片，MPU6050芯片的第23引脚和第24引脚均连接PIC18F4520芯片的I/O口；MPU6050芯片的第1、11和18引脚直接接地，MPU6050芯片的第8引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C2，MPU6050芯片的第13引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C1，MPU6050芯片的第9引脚与电阻R3串联后接地，MPU6050芯片的第10引脚与电容C3串联后接地，MPU6050芯片的第20引脚与电容C4串联后接地，MPU6050芯片的其余引脚均悬空。MPU6050芯片带有3个陀螺仪，每个陀螺仪负责检测相应轴的转动速度，也就是检测围绕各个轴转动的速度，带有的3个加速度传感器通过测量前后左右上下6个方向的力，来计算角度。
以下结合图1、2对本实用新型作进一步的说明。
加速度计测量模块1采用高精度陀螺加速度计5，配备先进的数字滤波技术，能够有效降低测量噪声，提高测量精度；并通过在该模块内集成姿态解算器7，能够在动态环境下准确测量出当前的姿态角，稳定性极高。
控制模块2内采用单片机8对从加速度计测量模块1获得的测量数据进行计算处理以及控制，并通过定时器10及复位电路9，每隔一段时间对单片机8进行一次复位，防止单片机8出现长时间死机的不利情况。单片机8的数据处理能力强，通用性能好，能够满足各种需求，并且集成度高，工作效率高。
用于测量倾斜角的加速度计模块1、用于控制处理的控制模块2以及用于通信的北斗通讯模块3均是低功耗的，现场直接采用固定电源供电，或者采用光伏电池板供电，从而保证供电的可靠性、稳定性和持久性。
采用北斗无线通讯技术，实现测量所得数据信息及信号从杆塔到基站再到监控人员的通讯，数据通信实时性强，数据传输快捷，1秒以内可实现一次发送。所需设备及通信费用低，北斗通信的系统容量大、并发能力强，数据传输的可靠性和稳定性极高。无需普通无线通讯方式GPRS模式，需要通讯基站的支持。
将加速度计测量模块1、控制模块2、北斗通讯模块3、电源模块4集成在一个电路板上。通过高精度陀螺加速度计5采集倾斜角度信息，经过数字滤波电路6，并且通过姿态解算器7在动态环境下准确测量出输电杆塔当前的姿态角，将测量信息通过串口传送给控制模块2，经控制模块2内单片机8运算处理后和输电线路设计要求的具体参数进行综合比较，决定是否发出报警信号。并通过定时器10及复位电路9，每隔一段时间对单片机8进行一次复位，防止单片机8出现长时间死机的不利情况。同时将输电杆塔倾斜角的数据信息及预警信号通过数据线传到北斗通讯模块3，北斗通讯模块3以报文的形式进行无线数据传输至用户端，用户端根据收到的信息及信号判断该杆塔的稳定性情况。若输电杆塔的倾斜角超出参考范围，并发出报警信号，运行维护人员就要进行维护检修，防止发生事故危害电力传输系统的稳定性。
为解决传统的传感器测量倾斜角精度低的问题，本实用新型采用了加速度计模块1，将采集到的信息经过数字滤波技术，有效降低测量噪声，提高测量精度，能够在动态环境下准确测量出输电杆塔当前的姿态角，稳定性极高。
综上所述，本装置布置在一个长方体的绝缘外壳内，内部有4个模块，加速度计测量模块1经数据线连接控制模块2，控制模块2再经数据线连接北斗通讯模块3，以上3个模块再经电源线连接到电源模块4上，依靠电源模块4为其他3个模块提供工作电压，其中以高精度陀螺加速度计5为核心，测量精度 0.01 度，稳定性极高。本装置将监测到的杆塔倾斜角与输电线路设计要求的具体参数进行综合比较，实现输电杆塔倾斜角的预警，有效地解决由于外力破坏、冰雪灾害和塔基土石松动造成的输电杆塔倾斜问题，防止事故的发生，保证电力传输的安全性和稳定性。并通过北斗通信技术将数据传给接收端，反馈给用户。
Claims (1)
1.一种基于高精度陀螺加速度计的输电杆塔倾斜角测量装置，其特征在于：包括用于采集倾斜角度信息的加速度计测量模块（1）、控制模块（2）、电源模块（4）和北斗通讯模块（3），所述加速度计测量模块（1）与控制模块（2）双向通讯，所述控制模块（2）与北斗通讯模块（3）双向通讯，所述北斗通讯模块（3）与用户无线通讯，所述电源模块（4）分别向加速度计测量模块（1）、控制模块（2）、北斗通讯模块（3）供电；
所述加速度计测量模块（1）由用于采集倾斜角度信息的高精度陀螺加速度计（5）、数字滤波电路（6）和姿态解算器（7）组成，所述高精度陀螺加速度计（5）的信号输出端与数字滤波电路（6）的信号输入端相连，数字滤波电路（6）的信号输出端与姿态解算器（7）的信号输入端相连，姿态解算器（7）与控制模块（2）双向通讯；
所述控制模块（2）由单片机（8）、复位电路（9）和定时器（10）组成，所述单片机（8）分别与加速度计测量模块（1）、复位电路（9）、定时器（10）、北斗通讯模块（3）双向通讯；
所述高精度陀螺加速度计采用MPU6050芯片，MPU6050芯片的第23引脚和第24引脚均连接单片机（8）的I/O口；MPU6050芯片的第1、11和18引脚直接接地，MPU6050芯片的第8引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C2，MPU6050芯片的第13引脚接输出为3.3V的直流电源同时并联接地电容C1，MPU6050芯片的第9引脚与电阻R3串联后接地，MPU6050芯片的第10引脚与电容C3串联后接地，MPU6050芯片的第20引脚与电容C4串联后接地；
所述单片机采用PIC18F4520芯片。
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