CN212649507U - 一种电网线塔在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力传输技术领域,尤其涉及电力传输线线塔监测技术领域。包括供电子系统、处理器子系统、传感器子系统、声光报警器、摄像头子系统、通信子系统；供电子系统为系统提供电能，处理器子系统为系统实现数据采集、分析、处理、传输，传感器子系统为系统采集外部数据，摄像头子系统实时提供外部视频图像、照片数据；声光报警器在系统检测到异常闯入时发出声、光报警信号，通信子系统将系统的传感器数据、视频数据送至上层监控平台并将上层监控平台控制命令传回本系统。本实用监测对象多样、处理能力强，适合偏远山区以及无线通信网络覆盖而无法部署线塔监测系统的地区。

Description

一种电网线塔在线监测系统

技术领域

本实用新型属于电力传输技术领域,尤其涉及电力传输线线塔监测技术领域。

背景技术

近年来，电力产业不断发展，作为跨地区、跨流域的输电线路，所经区域地形复杂，采空区较多。然而电网线塔监测包括微气象、地质、线塔状态、输电线状态以及潜在的线塔和输电线安全监测预警、人员闯入预警、车辆船舶闯入预警等实时数据获采集和传输。线塔监测系统需要接入较多的传感器、足够的运算能力和灵活性。在地质条件复杂、地处偏远的线塔，往往没有传统的移动通信网络覆盖，亟需解决通信难题。为此，具备大量传感器接入能力和运算能力，传感器协议处理灵活，能够同时适应传统移动通信网络覆盖区域和无网络覆盖的偏远地区的电网线塔监测系统更具有实用性，需求更为迫切。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提供一种电网线塔在线监测系统，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种电网线塔在线监测系统，包括供电子系统、处理器子系统、传感器子系统、声光报警器、摄像头子系统、通信子系统；供电子系统为整个线塔监测系统提供电能，处理器子系统为整个线塔监测系统实现数据采集、分析、处理、传输，传感器子系统为系统采集外部数据，摄像头子系统实时提供外部视频图像、照片数据，声光报警器在系统检测到异常闯入时发出声、光报警信号，通信子系统将系统的传感器数据、视频数据送至上层监控平台并将上层监控平台控制命令传回本系统。

优选的，所述供电子系统包括光伏板、铅酸电池、太阳能充电控制器、电源电路和保护电路，光伏板的输出端与太阳能充电控制器的连接，铅酸电池的输出端与太阳能充电控制器的连接，太阳能充电控制器的输出端分别连接电源电路输入端以及保护电路的输入端；保护电路的输出端为各传感器提供所需电源，电源电路输出端为系统工作提供所需的电源。

优选的，所述处理器子系统包括处理器AM335x、存储器DDR3、eMMC、TF卡、实时时钟RTC、EEPROM、温度传感器TEMP、电源管理芯片PMIC、以太网口PHY。

优选的，所述AM335x处理器为系列ARM处理器，ARM处理器包括：AM3351、AM3352、AM3354、AM3356、AM3357、AM3358、AM3359。

优选的，所述传感器子系统包括温湿度传感器、风速风向传感器、PM2.5/PM10传感器、拉力传感器、倾角传感器、位移传感器；传感器通过RS-485接口连接至处理器子系统，RS-485接口数量为1至3个独立接口，RS-485接口可配置为隔离式或者非隔离式。

优选的，所述摄像头子系统包括摄像头和云台，摄像头通过以太网接口连接至处理器子系统，摄像头具备远程控制、闯入侦测功能。

优选的，所述述声光报警器通过DO接口连接至处理器子系统。

优选的，所述通信子系统包括卫星DTU单元、GNSS单元、2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元，卫星DTU单元通过UART接口连接至处理器子系统，GNSS单元通过UART接口连接至处理器子系统，2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元通过UART/USB接口连接至处理器子系统；卫星DTU连接低轨道物联网卫星或北斗卫星，GNSS单元为系统提供定位服务和授时服务，2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元连接无线通讯网络。

优选的，所述GNSS单元为支持美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统BDS中的一种或几种卫星定位系统的GNSS组件；无线通讯网络包括中国电信、中国移动、中国联通无线通讯网络。

本实用新型的有益效果是：本实用新型与现有电力传输线线塔监测系统相比，具有监测对象多样、处理能力强，不受偏远山区以及无线通信网络覆盖的影响，适应能力强，能够全地形完成监测及传输工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种电网线塔在线监测系统的原理框图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1，一种电网线塔在线监测系统，包括供电子系统、处理器子系统、传感器子系统、声光报警器、摄像头子系统、通信子系统；供电子系统为整个线塔监测系统提供电能，处理器子系统为整个线塔监测系统实现数据采集、分析、处理、传输，传感器子系统为系统采集外部数据，摄像头子系统实时提供外部视频图像、照片数据，声光报警器在系统检测到异常闯入时发出声、光报警信号，通信子系统将系统的传感器数据、视频数据送至上层监控平台并将上层监控平台控制命令传回本系统。

进一步的，所述供电子系统包括光伏板、铅酸电池、太阳能充电控制器、电源电路和保护电路，光伏板的输出端与太阳能充电控制器的连接，铅酸电池的输出端与太阳能充电控制器的连接，太阳能充电控制器的输出端分别连接电源电路输入端以及保护电路的输入端；保护电路的输出端为各传感器提供所需电源，电源电路输出端为系统工作提供所需的电源。

进一步的，所述处理器子系统包括处理器AM335x、存储器DDR3、eMMC、TF卡、实时时钟RTC、EEPROM、温度传感器TEMP、电源管理芯片PMIC、以太网口PHY。

进一步的，所述AM335x处理器为系列ARM处理器，ARM处理器包括：AM3351、AM3352、AM3354、AM3356、AM3357、AM3358、AM3359。

进一步的，所述传感器子系统包括温湿度传感器、风速风向传感器、PM2.5/PM10传感器、拉力传感器、倾角传感器、位移传感器；传感器通过RS-485接口连接至处理器子系统，RS-485接口数量为1至3个独立接口，RS-485接口可配置为隔离式或者非隔离式。

进一步的，所述摄像头子系统包括摄像头和云台，摄像头通过以太网接口连接至处理器子系统，摄像头具备远程控制、闯入侦测功能。

进一步的，所述述声光报警器通过DO接口连接至处理器子系统。

进一步的，所述通信子系统包括卫星DTU单元、GNSS单元、2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元，卫星DTU单元通过UART接口连接至处理器子系统，GNSS单元通过UART接口连接至处理器子系统，2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元通过UART/USB接口连接至处理器子系统；卫星DTU连接低轨道物联网卫星或北斗卫星，GNSS单元为系统提供定位服务和授时服务，2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元连接无线通讯网络。

进一步的，所述GNSS单元为支持美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统BDS中的一种或几种卫星定位系统的GNSS组件；无线通讯网络包括中国电信、中国移动、中国联通无线通讯网络。

具体的，本实用新型实施例提供了一种电网线塔在线监测系统，能够满足接入大量传感器，具备足够的数据运算能力和协议解析能力，以及在无传统通信网络覆盖的偏远地区实现部署和通信的要求。

第一方面，采用美国德州仪器公司(TI)提供的AM335x系列ARM Cortex-A8处理器,工作主频300MHz至1G，具备I2C、UART、以太网、USB、ADC等丰富的外设接口，具备足够的传感器接入能力和数据处理能力。处理器子系统由AM335x处理器、DDR3存储器、eMMC、Micro SD卡、EEPROM、实时时钟(RTC)、温度传感器(TEMP)、以太网PHY、电源管理芯片(PMIC)等组成。处理器具体型号和DDR3存储器容量决定系统运算能力，具体实施中，根据实际运算能力和成本要求选择恰当的型号。eMMC用于存储系统镜像和用户配置文件等非易失性数据，EEPROM存储系统配置文件，温度传感器检测电路系统的工作温度。

其中，该系统上运行Debian操作系统，传感器数据采集、视频数据采集、边缘计算、通信等功能在Debian操作系统上运行运用层软件实现。

其中，AM335x的1到2个UART接口用于RS-485通信，可实现最多500个传感器接入能力。RS-485接口可以采用隔离方式，也可以采用非隔离方式。传感器通信协议可以统一为一种，也可以是多种不同的通信协议，应用程序具备处理多种通信协议的能力。所述传感器子系统用于监测线塔附近的微气象环境数据，以及线塔状态数据。传感器子系统包括但不限于温度、湿度、风速、风向、PM2.5、PM10、线塔拉力、倾角、位移等传感器。

其中，摄像头子系统包括高清变焦摄像头和云台，摄像头通过以太网接口和处理器连接。远程软件平台可以查看视频图像、照片，也可以远程控制摄像头角度和焦距。摄像头具备闯入侦测功能。系统检测到有人、车辆或其他异常闯入线塔区域时发出声、光报警信号。声光报警器由AM335x驱动。

第二方面，数据通信采用卫星数据通信终端和2G/3G/4G/NB-IoT通信技术，实现在偏远无移动通信网络覆盖地区的传感器数据通信。在有移动通信网络覆盖的地区，优先使用2G/3G/4G/NB-IoT中的一种或几种方式实现设备和服务器的通信。在没有移动通网络覆盖的地区，可使用卫星数据通信终端实现传感器数据传输。使得偏远地区的线塔监测成为可能。其中，卫星DTU可以是低轨道物联网卫星终端，也可以是北斗短报文终端。

其次，供电子系统由光伏板、铅酸电池、太阳能控制、电源电路和保护电路组成。太阳能控制器在白天为铅酸电池充电，以便维持设备在夜晚和阴雨天正常工作。电源电路提供系统工作所需的电源轨。12V电源经过“短路保护”、“过流保护”、“防雷保护”电路后为传感器提供电源，防止线路短路、雷电损坏设备。

在次，GNSS单元，也称为卫星定位单元，提供定位服务和授时服务。即，可以提供线塔安装经纬度和高程，也可以为系统提供校时服务，确保设备端和服务器时间同步。GNSS单元可以是支持美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统BDS中的一种或几种卫星定位系统的GNSS组件。

综上所述，本实用新型与现有电力传输线线塔监测系统相比，具有监测对象多样、处理能力强，不受偏远山区以及无线通信网络覆盖的影响，适应能力强，能够全地形完成监测及传输工作。所以本实用新型克服了现有技术的不足从而具有良好的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，包括供电子系统、处理器子系统、传感器子系统、声光报警器、摄像头子系统、通信子系统；所述供电子系统为整个线塔监测系统提供电能，所述处理器子系统为整个线塔监测系统实现数据采集、分析、处理、传输，所述传感器子系统为系统采集外部数据，所述摄像头子系统实时提供外部视频图像、照片数据，所述声光报警器在系统检测到异常闯入时发出声、光报警信号，所述通信子系统将系统的传感器数据、视频数据送至上层监控平台并将上层监控平台控制命令传回本系统。

2.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述供电子系统包括光伏板、铅酸电池、太阳能充电控制器、电源电路和保护电路，所述光伏板的输出端与所述太阳能充电控制器的连接，所述铅酸电池的输出端与所述太阳能充电控制器的连接，所述太阳能充电控制器的输出端分别连接电源电路输入端以及所述保护电路的输入端；所述保护电路的输出端为各传感器提供所需电源，所述电源电路输出端为系统工作提供所需的电源。

3.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述处理器子系统包括处理器AM335x、存储器DDR3、eMMC、TF卡、实时时钟RTC、EEPROM、温度传感器TEMP、电源管理芯片PMIC、以太网口PHY。

4.根据权利要求3所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述AM335x处理器为系列ARM处理器，所述ARM处理器包括：AM3351、AM3352、AM3354、AM3356、AM3357、AM3358、AM3359。

5.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述传感器子系统包括温湿度传感器、风速风向传感器、PM2.5/PM10传感器、拉力传感器、倾角传感器、位移传感器；所述传感器通过RS-485接口连接至所述处理器子系统，所述RS-485接口数量为1至3个独立接口，所述RS-485接口可配置为隔离式或者非隔离式。

6.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述摄像头子系统包括摄像头和云台，所述摄像头通过以太网接口连接至所述处理器子系统，所述摄像头具备远程控制、闯入侦测功能。

7.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述述声光报警器通过DO接口连接至所述处理器子系统。

8.根据权利要求1所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述通信子系统包括卫星DTU单元、GNSS单元、2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元，所述卫星DTU单元通过UART接口连接至所述处理器子系统，所述GNSS单元通过UART接口连接至所述处理器子系统，所述2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元通过UART/USB接口连接至所述处理器子系统；所述卫星DTU连接低轨道物联网卫星或北斗卫星，所述GNSS单元为系统提供定位服务和授时服务，所述2G/3G/4G/NB-loT/LoRa单元连接无线通讯网络。

9.根据权利要求8所述的一种电网线塔在线监测系统，其特征在于，所述GNSS单元为支持美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统BDS中的一种或几种卫星定位系统的GNSS组件；所述无线通讯网络包括中国电信、中国移动、中国联通无线通讯网络。

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