CN210323242U - 输电线路监测装置及系统 - Google Patents

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徐涛
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本申请涉及一种输电线路监测装置及系统;输电线路监测装置设于杆塔本体上,其中,信息处理模块的处理器连接传感器模块,且分别通过Wi‑Fi电路和蓝牙电路与视频监测模块通信连接,通过移动通信电路与后台服务器通信连接。基于上述结构,信息处理模块可通过蓝牙电路监控视频监测模块的待机状态、传输指令对视频监测模块进行控制,进而降低视频监测模块在待机状态下的通信功耗;并且,信息处理模块可通过Wi‑Fi电路与监测模块进行图像信息传输,提高传输效率,减少图像信息传输时间,进而降低视频监测模块在运行状态下的通信功耗。此外,视频监测模块由信息处理模块控制启动,无需进行实时运行及图像传输,能够有效降低装置的功耗和通信成本。

Description

输电线路监测装置及系统
技术领域
本申请涉及输电技术领域,特别是涉及一种输电线路监测装置及系统。
背景技术
电网输电线路的分布环境相对偏远,针对输电线路的特巡工作存在难度高、压力大等问题。为此,传统的输电线路在线监测装置可实时获取现场设备和通道的状态,并远程回传采集的图片或监测数据,能够有效减轻现场运维人员的特巡工作压力。但在实现的过程中,发明人发现传统技术存在以下问题:传统的输电线路在线监测装置的功耗大且通信成本高。
实用新型内容
基于此,有必要针对传统的输电线路在线监测装置存在功耗大且通信成本高的问题,提供一种输电线路监测装置及系统。
为了实现上述目的,一方面,本申请实施例提供了一种输电线路监测装置,输电线路监测装置设于杆塔本体上;输电线路监测装置包括信息处理模块、视频监测模块和传感器模块。
信息处理模块包括处理器、Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线上网)电路、蓝牙电路和用于与后台服务器通信连接的移动通信电路;处理器分别与Wi-Fi电路、蓝牙电路和移动通信电路电连接。视频监测模块分别与Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接;传感器模块与处理器电连接。
在其中一个实施例中,信息处理模块还包括有线通信接口;处理器通过有线通信接口与传感器模块电连接。
在其中一个实施例中,有线通信接口为RS485接口、RS422接口或RS232 接口;移动通信电路为4G(the 4th Generation mobile communication technology,第四代移动通信技术通信电路、5G(5th-Generation,第五代移动通信技术)通信电路或3G(3rd-Generation,第三代移动通信技术)通信电路。
在其中一个实施例中,传感器模块包括微气象监测电路和杆塔倾斜监测电路。处理器通过有线通信接口、分别与微气象监测电路和杆塔倾斜监测电路电连接。
在其中一个实施例中,微气象监测电路包括以下传感器中的任意一种或任意组合:湿度传感器、温度传感器、风速传感器以及风向传感器。
在其中一个实施例中,杆塔倾斜监测电路包括以下传感器中的任意一种或任意组合:倾斜角传感器、陀螺仪以及测距传感器。
在其中一个实施例中,视频监测模块包括水平方向摄像头和竖直方向摄像头。水平方向摄像头分别与Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接;竖直方向摄像头分别与Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接。
在其中一个实施例中,还包括声光告警模块和电源模块;处理器与声光告警模块电连接。电源模块分别与传感器模块、视频监测模块、处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路以及声光告警模块电连接。
在其中一个实施例中,电源模块包括电池电路和充电电路。
电池电路分别与传感器模块、视频监测模块、处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路以及声光告警模电连接。充电电路包括太阳能充电设备和/或风光互补充电设备;电池电路分别与太阳能充电设备、风光互补充电设备电连接。
另一方面,本申请实施例还提供了一种输电线路监测系统,包括如上述的输电线路监测装置,以及与输电线路监测装置通信连接的后台服务器。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果:
输电线路监测装置设于杆塔本体上,其中,信息处理模块的处理器分别通过Wi-Fi电路和蓝牙电路与视频监测模块通信连接,通过移动通信电路与后台服务器通信连接。基于上述结构,处理器可通过蓝牙电路监控视频监测模块的待机状态、传输指令对视频监测模块进行控制,进而降低视频监测模块在待机状态下的通信功耗;并且,处理器可通过Wi-Fi电路与监测模块进行图像信息传输,提高传输效率,减少图像信息传输时间,进而降低视频监测模块在运行状态下的通信功耗。进一步地,视频监测模块由信息处理模块控制启动,无需进行实时运行及图像传输,能够有效降低装置的功耗和通信成本。
附图说明
通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明,本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分,且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本申请的主旨。
图1为一个实施例中输电线路监测装置的应用环境图;
图2为一个实施例中输电线路监测装置的第一示意性结构图;
图3为一个实施例中输电线路监测装置的第二示意性结构图;
图4为一个实施例中输电线路监测装置的第三示意性结构图;
图5为一个实施例中输电线路监测装置的第四示意性结构图;
图6为一个实施例中输电线路监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体,或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“电连接”、“通信连接”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
电网输电线路遍布范围广,当中设置相当数量的杆塔,因此,保证杆塔的安全运行对提升电网的可靠性具有重要意义。传统对杆塔本体以及杆塔所处环境的监测中,常使用视频监测模块进行全天候的实时监测,并将获取到的图像信息传输给后台服务器,以便运维人员分析、排查安全隐患。但传统技术容易造成视频图像信息的冗余,并产生较高的功耗和通信成本。
为此,本申请实施例在输电线路通道可视化监测的基础上,以信息处理模块为核心进行综合智能数据汇集,获取各个监测模块的数据;其中,信息处理模块通过双路无线通信链路与视频监测模块通信连接,一路为低功耗链路,用于对视频监测模块的状态进行监控,另一路为高传输效率链路,用于传输视频监测模块获取到的图像信息。基于该结构,视频监测模块无需全天候实时监测,可由信息处理模块通过低功耗链路进行启动拍摄,减少运行时间并降低待机状态下的通信功耗;同时,通过高传输效率链路进行图像信息传输,减少图像传输时间,降低运行状态下的通信功耗。此外,装置无需实时传输图像信息给后台服务器,有效降低装置的功耗和通信成本。具体地,本申请实施例可应用于如图1所示的应用环境中,其中,102为杆塔,104为输电线路监测装置。
在一个实施例中,提供了一种输电线路监测装置,输电线路监测装置设于杆塔本体上;如图2所示,输电线路监测装置包括信息处理模块、视频监测模块和传感器模块。
信息处理模块包括处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路和用于与后台服务器通信连接的移动通信电路;处理器分别与Wi-Fi电路、蓝牙电路和移动通信电路电连接。视频监测模块分别与Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接;传感器模块与处理器电连接。
具体而言,信息处理模块中,连接传感器模块的处理器,通过移动通信电路与后台服务器通信,且分别通过Wi-Fi电路和蓝牙电路与视频监测模块通信。其中,传感器模块用于实时监测杆塔本体的状态信息,并将状态信息发送给信息处理模块,状态信息包括但不限于微气象信息和结构状态信息。在信息处理模块中,处理器可用于根据传感器模块的状态信息生成控制指令给视频监测模块,以进行可视化监控;Wi-Fi电路可用于与视频监测模块进行图像信息传输,提高图像信息的传输速率,保证可视化监测的及时性;蓝牙电路可用于与视频监测模块进行控制指令传输,例如接入指令、待机指令以及可视化监测指令等。视频监测模块用于根据信息处理模块通过蓝牙电路传输的指令,启动可视化监测,得到图像信息,并通过Wi-Fi电路将图像信息发送给处理器,进而可使处理器通过移动通信电路将图像信息和状态信息传输给后台服务器。应该注意的是,输电线路监测装置上的各模块可设置在杆塔本体上的不同位置,即,输电线路监测装置可为分布式部署的综合监测装置,只需满足各模块的监测需求即可。
需要说明的是,传感器模块可主要由多种传感器及外围电路组成,具体结构在此不做限制。传感器模块可用于实时监测杆塔本体的状态信息,例如杆塔所处环境的微气象信息,杆塔本体的结构状态信息等,并将实时监测得到的状态信息发送给信息处理模块。具体地,传感器模块可获取以下信息中的至少一种:杆塔上输电线路的电流信息、电压信息,杆塔周围的微气象信息,以及杆塔的倾斜信息等。传感器模块与处理器的数据传输方式可采用有线传输或无线传输,例如网线传输、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)传输或433MHz (兆赫兹)无线传输等,此处不做具体限制。
视频监测模块可主要由摄像头、通信电路和外围电路组成,具体结构在此不做具体限制。视频监测模块可根据处理器通过蓝牙电路传输的可视化监测指令,启动视频监测,获取杆塔本体、杆塔周围以及输电线路等的图像信息,并通过Wi-Fi电路将获取到的图像信息发送给处理器。可选地,视频监测模块可拍摄视频片段或抓拍图像照片。
信息处理模块中,处理器可采用运算电路、逻辑门以及外围电路等对传感器模块传输的状态信息进行处理,生成相应的控制指令并通过蓝牙电路发送给视频监测模块,且通过Wi-Fi电路接收视频监测模块获取到的图像信息。例如,在传感器模块获取到的状态信息超过阈值时,生成可视化监测指令,以启动视频监测模块进行监控,获取杆塔相关的图像信息。其中,Wi-Fi电路可在视频监测模块进入运行状态时,与其建立通信连接,用于传输图像信息;蓝牙电路可在视频监测模块进入待机状态时,与其建立通信连接,可用于传输控制指令。进一步地,处理器还可通过移动通信电路将状态信息与图像信息发送给后台服务器,进而可通知相关运维人员,及时处理输电线路的安全隐患。其中,移动通信电路可主要由4G模块、5G模块或3G模块,以及外围电路和天线组成,具体结构在此不做限制。
本申请实施例采用双路无线链路与视频监测模块进行通信连接,其中,Wi-Fi 电路可提高图像传输速率,降低通信时间,进而降低传输功耗;而相较于Wi-Fi 电路,蓝牙电路的功耗更低,因此,蓝牙电路可在视频监测模块待机运行时保持与视频监测模块通信连接,及时传输控制指令给视频监测模块,有效降低视频监测模块在待机状态下的通信功耗。应该注意的是,视频监测模块在待机状态下,可断开与Wi-Fi电路的通信链路,待蓝牙电路传输可视化监测指令时,重新建立与Wi-Fi电路的通信链路,进行图像信息传输。基于此,视频监测模块无需实时进行可视化监测以及图像传输,有效降低视频监测模块的运行时间以及装置与后台服务器的通信时间,进而降低装置的功耗和通信成本。
此外,由于传统对杆塔本体以及杆塔所处环境的监测中,在线监测的结构化数据与非结构化的视频图像数据是相对孤立的,容易造成视频图像信息的冗余,并产生较高的功耗和通信成本。本申请实施例中,信息处理模块可具备多个可扩展接口,既可对输电线路通道进行实时监控,又可采集杆塔附近的温湿度、风速、形变等监测数据,进行汇集处理分析;并根据处理分析结果启动拍照、录像、声光告警等联动控制,实现通道环境和杆塔本体的综合智能联动监测。该装置在各原有子系统孤立运行的基础上,进行了数据的集中和智能联动处理,实现装置智能化,可确保更加智能化的传感设备应用,并降低视频监测的功耗和图像传输的通信成本,进一步实现减员增效的目的。
在一个实施例中,如图3所示,信息处理模块还包括有线通信接口;处理器通过有线通信接口与传感器模块电连接。
具体而言,信息处理模块可采用有线通信接口与传感器模块连接,用于传输传感器模块获取到的状态信息。由于传感器模块需要实时采集并传输数据,因此,相较于无线通信传输,采用有线通信传输可降低功耗,并保证通信的稳定性和持续性,进而提高装置的及时性和可靠性。可选地,有线通信接口可为 USB接口、RS485接口、RS422接口或RS232接口等。
在一个实施例中,移动通信电路为4G通信电路、5G通信电路或3G通信电路。
具体而言,处理器可采用移动通信网络与后台服务器通信连接,保证图像信息和/或状态信息能够及时传输到后台服务器,提高输电线路运维的及时性。可选地,移动通信电路可为4G通信电路、5G通信电路或3G通信电路等。其中, 4G通信电路可主要由4G模块、SIM卡(Subscriber Identification Module,用户身份识别卡)电路等组成,用于接入4G移动网络进行数据通信;5G通信电路与3G通信电路的结构和作用可与4G通信电路类似,此处不重复赘述。
在一个实施例中,如图4所示,传感器模块包括微气象监测电路。处理器通过有线通信接口与微气象监测电路电连接。
具体而言,传感器模块中的微气象监测电路可对风速、风向、气压、温度、湿度及雨量等进行实时监测,并将微气象信息发送给信息处理模块,进而可使使处理器在监测到微气象信息超标后启动视频监测模块,进行联动拍摄。可选地,微气象监测电路可为独立的监测模组,此外,微气象监测电路也可主要由以下传感器组成:湿度传感器、温度传感器、风速传感器以及风向传感器等;上述传感器均可通过有线通信接口连接处理器。具体地,微气象监测电路还可包括外围电路和通信接口等。
在一个实施例中,如图4所示,传感器模块包括杆塔倾斜监测电路。处理器通过有线通信接口与杆塔倾斜监测电路电连接。
具体而言,传感器模块中的杆塔倾斜监测电路可实时监测杆塔本体的结构状态,并可在出现倾斜或形变时,通过处理器启动视频监测模块,进行联动拍摄。可选地,杆塔倾斜监测电路可为独立的监测模组,此外,杆塔倾斜监测电路也可主要由以下传感器组成:倾斜角传感器、陀螺仪以及测距传感器等;上述传感器均可通过有线通信接口连接处理器。具体地,杆塔倾斜监测电路还可包括外围电路和通信接口等。
在一个实施例中,视频监测模块包括水平方向摄像头和竖直方向摄像头。水平方向摄像头分别与Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接;竖直方向摄像头分别与 Wi-Fi电路和蓝牙电路通信连接。
具体而言,视频监测模块包括水平方向和竖直方向的双摄像头,可实现对走廊和塔下同时观测;具体地,视频监测模块可采用高清且低照度的摄像头,满足全天候监控;并且,处理器分别通过Wi-Fi电路和蓝牙电路与水平方向摄像头通信连接,且分别通过Wi-Fi电路和蓝牙电路与竖直方向摄像头通信连接;两个摄像头均通过无线通信的方式与处理器通信,进行指令与图像数据的传输。
在一个实施例中,如图5所示,还包括声光告警模块和电源模块;处理器与声光告警模块电连接。电源模块分别与传感器模块、视频监测模块、处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路以及声光告警模块电连接。
具体而言,输电线路监测装置还包括声光告警模块和电源模块。处理器连接声光告警模块,可控制声光告警模块进行声光告警或语音告警。基于声光告警模块,装置可在发现隐患时,通过远程控制实现声光告警及喊话功能。电源模块可分别连接装置中的处理器、各模块和电路,提供合适的电压,保证处理器、各模块和电路的正常运行。可选地,电源模块可为电池供电、输电线转换供电等。
在一个实施例中,电源模块包括电池电路和充电电路。
电池电路分别与传感器模块、视频监测模块、处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路以及声光告警模块电连接。充电电路包括太阳能充电设备和/或风光互补充电设备;电池电路分别与太阳能充电设备、风光互补充电设备电连接。
具体而言,电源模块中,电池电路分别连接装置中的处理器、各模块和电路,提供电源;同时,电池电路还连接充电电路,通过充电电路进行充电。可选地,电池电路可主要由锂电池或蓄电池组成;充电电路可包括太阳能充电设备和风光互补充电设备中的至少一种;上述充电设备与电池电路电连接。
在一个示例中,输电线路监测装置主要由双向(水平和垂直)视频监测模块、杆塔倾斜监测电路、声光告警模块、微气象监测电路和信息处理模块等组成。信息处理模块对各模块和电路的数据进行独立采集后进行集中统一管理和智能联动;并且,该装置的供电模式可统一采用集中控制的蓄/锂电池,以及太阳能或风光互补的充电设备进行结合。通过对视频监测模块进行双路无线通信连接的改造,同时,可增加信息处理模块进行各子模块数据的中继处理,实现视频监测模块与在线监测的传感器模块的联动控制策略设置,形成一套综合智能输电线路监测装置的远程监测预警联动。
其中,信息处理模块作为开放式杆塔本体的监控平台,其数据通信方式可包括近距离无线Wi-Fi中继,远传移动4G模式SIM卡通信,RS485通信,433MHz 通信,以及蓝牙通信等。通过短距离无线传输及有线通信方式获取杆塔本体可视化监测、微气象、杆塔倾斜等监测信息,从而进行数据采集汇聚、联动控制以及远程分析等操作。
基于本申请实施例的结构,在输电线路监测装置中,处理器可通过蓝牙电路监控视频监测模块的待机状态、传输指令对视频监测模块进行控制,进而降低视频监测模块在待机状态下的通信功耗;并且,处理器可通过Wi-Fi电路与监测模块进行图像信息传输,提高传输效率,减少图像信息传输时间,进而降低视频监测模块在运行状态下的通信功耗。进一步地,视频监测模块由信息处理模块控制启动,无需进行实时运行及图像传输,能够有效降低装置的功耗和通信成本。
在一个实施例中,提供了一种输电线路监测系统,如图6所示,包括如上述的输电线路监测装置,以及与输电线路监测装置通信连接的后台服务器。
具体而言,输电线路监测装置与后台服务器通信连接;后台服务器可用于根据输电线路监测装置传输的图像信息及状态信息,生成告警信息并发送给外部终端。
需要说明的是,输电线路监测系统包括设置在杆塔上的输电线路监测装置,以及设置在监控室、控制室或服务器机房的后台服务器。后台服务器在获取到输电线路监测装置传输的图像信息时,可生成告警信息并发送给外部终端进行图像、文字或音频提示,以提醒运维人员及时排查安全隐患。此外,输电线路装置在发送图像信息时,可将相应的状态信息同步发送给后台服务器,便于后台服务器、运维人员进行更全面的分析。
以上所述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。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种输电线路监测装置,其特征在于,所述输电线路监测装置设于杆塔本体上;所述输电线路监测装置包括信息处理模块、视频监测模块和传感器模块;
所述信息处理模块包括处理器、Wi-Fi电路、蓝牙电路和用于与后台服务器通信连接的移动通信电路;所述处理器分别与所述Wi-Fi电路、所述蓝牙电路和所述移动通信电路电连接;
所述视频监测模块分别与所述Wi-Fi电路和所述蓝牙电路通信连接;所述传感器模块与所述处理器电连接。
2.根据权利要求1所述的输电线路监测装置,其特征在于,所述信息处理模块还包括有线通信接口;
所述处理器通过所述有线通信接口与所述传感器模块电连接。
3.根据权利要求2所述的输电线路监测装置,其特征在于,所述有线通信接口为RS485接口、RS422接口或RS232接口;
所述移动通信电路为4G通信电路、5G通信电路或3G通信电路。
4.根据权利要求2所述的输电线路监测装置,其特征在于,所述传感器模块包括微气象监测电路和杆塔倾斜监测电路;
所述处理器通过所述有线通信接口、分别与所述微气象监测电路和所述杆塔倾斜监测电路电连接。
5.根据权利要求4所述的输电线路监测装置,其特征在于,
所述微气象监测电路包括以下传感器中的任意一种或任意组合:湿度传感器、温度传感器、风速传感器以及风向传感器。
6.根据权利要求4所述的输电线路监测装置,其特征在于,
所述杆塔倾斜监测电路包括以下传感器中的任意一种或任意组合:倾斜角传感器、陀螺仪以及测距传感器。
7.根据权利要求1所述的输电线路监测装置,其特征在于,
所述视频监测模块包括水平方向摄像头和竖直方向摄像头;
所述水平方向摄像头分别与所述Wi-Fi电路和所述蓝牙电路通信连接;
所述竖直方向摄像头分别与所述Wi-Fi电路和所述蓝牙电路通信连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的输电线路监测装置,其特征在于,还包括声光告警模块和电源模块;
所述处理器与所述声光告警模块电连接;
所述电源模块分别与所述传感器模块、所述视频监测模块、所述处理器、所述Wi-Fi电路、所述蓝牙电路以及所述声光告警模块电连接。
9.根据权利要求8所述的输电线路监测装置,其特征在于,
所述电源模块包括电池电路和充电电路;
所述电池电路分别与所述传感器模块、所述视频监测模块、所述处理器、所述Wi-Fi电路、所述蓝牙电路以及所述声光告警模电连接;
所述充电电路包括太阳能充电设备和/或风光互补充电设备;所述电池电路分别与所述太阳能充电设备、所述风光互补充电设备电连接。
10.一种输电线路监测系统,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的输电线路监测装置,以及与所述输电线路监测装置通信连接的后台服务器。
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