专利名称：输电线路在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电 线路的监测领域，尤其是涉及输电线路在线监测仪。
背景技术：
输电线路的覆冰是在特定的自然环境下才能形成，当空气的温、湿度各达到一定 的条件才可能形成覆冰，而当温度和湿度满足条件以后，形成覆冰的量取决于风速，当无风 或是微风时，只能形成极薄的冰，当风速达到一定速度后，线路上的冰才会越积越厚，逐渐 形成一种横截面近似于椭圆形或蛋形的冰壳。覆盖在输电线路上的冰雪，在中等或较大的 风力下，还会导致输电线路的舞动。形成舞动的条件除覆冰因素外，还需有稳定的层流风对 导线起激励作用，舞动的风速范围一般在4-20m/s，当线路走向与风向夹角大于45度时，导 线易产生舞动。严重的覆冰和舞动会导致输电线路的损害，甚至是输电的中断，严重影响电 网的安全运行。为了保证电网的安全运行，需要对输电线路的覆冰及舞动情况进行监测并 判断是否采取相应措施以避免断线、倒塔等事故的发生。已有的输电线路的覆冰及舞动监测系统多由多种不同类别的装置构成，由此存在 运行可靠性差、监测准确性差等缺点。

实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服现有的输电线路覆冰及舞动监测系统存在的运 行可靠性差、监测准确性差等缺陷而提供一种覆冰及舞动监测更加准确和可靠的输电线路 在线监测仪。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现输电线路在线监测仪，包括覆 冰舞动监测装置、供电装置、无线传输模块和监控中心，所述供电装置与所述覆冰舞动监测 装置连接并给其供电，所述覆冰舞动监测装置采集、处理后的信息经所述无线传输模块传 送到所述监控中心，所述监控中心发出的指令也经所述无线传输模块传送到所述覆冰舞动 监测装置；所述覆冰舞动监测装置包括风速风向监测模块、拉力监测模块、铁塔倾斜监测 模块、温湿度监测模块、GPS姿态测量模块、单片机及外围线路、通讯接口电路模块和控制 输出电路模块，其中，所述风速风向监测模块、拉力监测模块、铁塔倾斜、温湿度监测模块采 集处理后的风速风向、拉力、倾斜量、温湿度电信号输出至所述单片机的数模A/D接口进 行量化数值处理成实时风速风向、拉力、倾斜量、温湿度数据编码传输至所述单片机；所述 GPS姿态测量模块包括GPS天线，通过所述的GPS天线将采集的实时定位信号数据经过算 法转换成铁塔输电线姿态角度测量数据，将处理过的实时角度测量数据编码传输至所述单 片机；所述通讯接口电路模块将所述单片机传输到的数据综合处理后通过所述无线传输模 块，把数据送到所述监控中心；所述控制输出电路模块可通过所述无线传输模块与所述监 控中心进行交互访问。所述风速风向监测模块包括风速风向传感器和运算放大电路，所述拉力监测模块 包括拉力传感器和运算放大电路，所述铁塔倾斜监测模块包括倾斜探测器和运算放大电路，所述温湿度监测模块包括温湿度传感器和运算放大电路；所述的风速风向监测模块、拉 力监测模块、铁塔倾斜监测模块、温湿度监测模块分别通过所述的风速风向传感器、拉力传 感器、倾斜探测器、温湿度传感器把现场的风速、风向、缘子和输电线对铁塔的拉力、铁塔倾 斜量、温湿度连续变化的模拟量，经过所述的各相应运算放大电路后转换成0-5伏之间的 风速、风向、拉力、倾斜量、温湿度电信号。 所述覆冰舞动监测装置还包括视频传感器，该视频传感器对视频信号进行采集， 采集到的信号经处理成为实时视频数据编码传输至所述单片机，经所述通讯接口电路模块 通过所述无线传输模块传输至所述监控中心。所述视频传感器为红外摄像机或云台摄像机。所述供电装置为太阳能电源和蓄电池的组合。所述无线传输模块为基于机会的3G、GSM、GPRS或CDMA协议数据传输模块，该传输 模块包括基站，在无线网络暂时不可用时将所述基站安置在移动的工程车上，所述覆冰舞 动监测装置在监测到有网络可用时，将监测的数据传输至所述基站，再由所述基站将数据 通过3G、GSM、GPRS或CDMA无线网络传输至所述监控中心。所述输电线路在线监测仪还包括塔基盗窃监测及报警装置，该装置包括铁塔预警 探测模块、震动语音探测模块，其中，所述铁塔预警探测模块包括双鉴红外防水探测器和 运算放大电路，所述震动语音探测模块包括数字震动语音探测器和运算放大电路，所述双 鉴红外防水探测器和所述数字震动语音探测器测得的信息分别经所述的各相应运算放大 电路处理成为实时数据编码传输至所述单片机，再经所述通讯接口电路模块通过所述无线 传输模块传输至所属监控中心。所述采用基于机会的3G、GSM、GPRS或CDMA协议数据传输模块的输电线路在线监 测仪还包括塔基盗窃监测及报警装置，该装置包括铁塔预警探测模块、震动语音探测模块， 其中，所述铁塔预警探测模块包括双鉴红外防水探测器和运算放大电路，所述震动语音探 测模块包括数字震动语音探测器和运算放大电路，所述双鉴红外防水探测器和所述数字震 动语音探测器测得的信息分别经所述的各相应运算放大电路处理成为实时数据编码传输 至所述单片机，再经所述通讯接口电路模块通过所述无线传输模块传输至所述监控中心。与现有技术相比，本实用新型有益效果如下1、通过使用风速风向传感器、温湿度传感器、拉力传感器、倾斜探测器和GPS天线 来实现覆冰舞动监测，结构简单、配置稳定性高，从而增强监测系统运行的可靠性。2、采集监测点实时风速、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，寻 找易覆冰条件和输电线舞动的规则，经过算法计算出输电线覆冰发生的概率，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。3、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，进一步了增强舞动监 测的准确性。附图 说明

图1为输电线路在线监测仪的结构示意图；图2为覆冰舞动监测装置的原理框架图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，输电线路在线监测仪，包括覆冰舞动监测装置中供电装置、无线传输 模块和监控中心，所述供电装置与所述覆冰舞动监测装置连接并给其供电，所述覆冰舞动 监测装置采集、处理后的信息经所述无线传输模块传送到所述监控中心，所述监控中心发 出的指令也经所述无线传输模块传送到所述覆冰舞动监测装置，所述覆冰舞动监测装置如 图2所示，包括风速风向监测模块、拉力监测模块、铁塔倾斜监测模块、温湿度监测模块、 GPS姿态测量模块、单片机及外围线路、通讯接口电路模块和控制输出电路模块，其中，所述 风速风向监测模块包括风速风向传感器和运算放大电路，通过风速风向传感器把现场的风 速风向连续变化的模拟量，经过运算放大电路后，将转换成0-5伏之间的电信号输出至单 片机的数模A/D接口进行量化数值处理，将处理过的实时风速风向数据编码传输至所述单 片机；所述拉力监测模块包括拉力传感器和运算放大电路，通过拉力传感器把现场的缘子 和输电线对铁塔的拉力连续变化的模拟量，经过运算放大电路后，将转换成0-5伏之间的 电信号输出至单片机的数模A/D接口进行量化数值处理，将处理过的实时拉力数据编码传 输至所述单片机；所述铁塔倾斜监测模块包括倾斜探测器和运算放大电路，通过倾斜探测 器把现场铁塔倾斜量连续变化的模拟量，经过运算放大电路后，将转换成0-5伏之间的电 信号输出至单片机的数模A/D接口进行量化数值处理，将处理过的实时铁塔倾斜数据编码 传输至所述单片机；所述温湿度监测模块包括温湿度传感器和运算放大电路，通过温湿度 传感器把现场的温湿度连续变化的模拟量，经过运算放大电路后，将转换成0-5伏之间的 电信号输出至单片机的数模A/D接口进行量化数值处理，将处理过的实时温湿度数据编码 传输至所述单片机；所述GPS姿态测量模块包括GPS天线，通过所述的GPS天线将采集的实 时定位信号数据经过算法转换成铁塔输电线姿态角度测量数据，将处理过的实时角度测量 数据编码传输至所述单片机；所述通讯接口电路模块把现场监测的数据综合处理后通过无 线传输模块，把数据送到监控中心；所述控制输出电路模块可通过无线传输模块与监控中 心进行交互访问，解析监控中心指令进行设备参数设置等。所述覆冰舞动监测装置还包括视频传感器，该视频传感器对视频信号进行采集， 采集到的信号经处理成为实时视频数据编码传输至所述单片机，经所述通讯接口电路模块 通过所述无线传输模块传输至所述监控中心。所述视频传感器为红外摄像机或云台摄像 机。所述视频传感器安置在一个温箱中，始终监测着输电线路。所述供电装置为由太阳能电池板、太阳能电池组、蓄电池组等组成，也可以包括 感应电源。此系统可根据需求选用合适的电源。所述无线传输模块为基于机会的3G、GSM、GPRS或CDMA协议数据传输模块，当3G、 GSM、GPRS或CDMA无线网络可用时，覆冰舞动监测装置得到的信息通过3G、GSM、GPRS或 CDMA无线网络传输至监控中心，在中心可以通过电脑及电子地图实时显示出来，随时了解现场的情况。当3G、GSM、GPRS或CDMA无线网络暂时不可用时，可以将基站安置在移动的工 程车上。覆冰舞动监测装置在监测到有网络可用时，可将监测的数据传输至该基站，再由该 基站将数据通过3G、GSM、GPRS或CDMA无线网络传输至监控中心。也就是，通过机会的方 式，传输无线数据信号。控制中心也可将报警信息利用机会的方式无线分发至输电线路的 巡视人员。所述输电线路在线监测仪可以包括塔基盗窃监测及报警装置，该装置包括铁塔预 警探测模块、震动语音探测模块，其中，所述铁塔预警探测模块包括双鉴红外防水探测器和 运算放大电路，所述震动语音探测模块包括数字震动语音探测器和运算放大电路，所述双 鉴红外防水探测器和所述数字震动语音探测器测得的信息分别经所述的各相应运算放大 电路处理成为实时数据编码传输至所述单片机，再经所述通讯接口电路模块通过所述无线 传输模块传输至所属监控中心。所述双鉴红外防水探测器可探测不明物体的侵入，数字震 动语音探测器可测得非正常震动信息。当有不法分子进入塔下，并停留一定时间(此时间 可自定义)，系统便启动语音报警进行恐吓；如果不法分子无视语音警告继续进行破坏，数 字震动语音探测器可测得不法分子拆、锯塔钢结构或攀爬铁塔时对塔体造成的震动等信 息，系统用摄像机自动拍摄现场信息，并及时传至监控中心，实施盗窃破坏者的一切行为均 可记录在系统中。同时，视频传感器可将监测的图像经过视频压缩处理后，通过无线传输模 块传输至监控中心。所述监控中心由中心服务器、手机、远程控制计算机、大屏幕及平台管理软件组 成。安装在现场的舞动监测装置通过无线传输模块传送至中心服务器，在装有平台管理软 件的电脑或手机上即可看到现场的视频图像、各种环境数据和报警数据等信息。控制中心 管理软件具有信息的采集、管理、远程控制和系统维护等功能。软件根据接收到的风速、风 向、拉力、倾斜度、温湿度、姿态角度测量和视频等数据以及对单座铁塔险情的判断数据 、防 盗报警信息、摄像监控数据和巡检信息等不同的信息自动地进行综合分析判断单级或几 级铁塔倾斜是否会对其他铁塔造成影响，单级或几级铁塔绝缘子脱落是否会对其他铁塔造 成影响和对视频资料的处理判断等等。软件还需根据不同的信息自动地进行分类分存到 十几个不同的数据库表中，以备随时查询调用，并立即将报警信息显示在主界面上，以便值 班员进行相应的处理，以确保高压线路的安全运行。软件可以使用集中式存储或分布式存 储，以计划、联动、手动等多种录像方式，并对录像进行检索和回放。采用上述的输电线路在线监测仪采集监测点实时风速、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。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、倾斜探测器和GPS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。在上述输电线路在线监测仪中增加雨量测量传感器等，通过各对应传感器监测实时风速、风向、雨量、温湿度等数据；将这些数据经过基于数据挖掘的规则提取，可以对可能 发生的自然灾害(譬如水灾)给予预警。可用微型气象站来实现风速、风向、温湿度传感器 的功能。同时， 通过视频传感器监测输电线路周围的树木生长情况以及火星等，可以更好地 对可能发生的灾害(譬如火灾)、树木阻碍输电线路给予预警。报警信号可经过无线传输模 块传输至监控中心。 通过倾斜探测器可以检测铁塔或其它可能倾斜物体的角度变化。如果角度变化超 过预定值，就给予报警，报警信号可经过无线传输模块传输至监控中心。
权利要求1.输电线路在线监测仪，包括覆冰舞动监测装置、供电装置、无线传输模块和监控中 心，所述供电装置与所述覆冰舞动监测装置连接并给其供电，所述覆冰舞动监测装置采集、 处理后的信息经所述无线传输模块传送到所述监控中心，所述监控中心发出的指令也经所 述无线传输模块传送到所述覆冰舞动监测装置，其特征在于所述覆冰舞动监测装置包括 风速风向监测模块、拉力监测模块、铁塔倾斜监测模块、温湿度测量模块、GPS姿态测量模 块、单片机及外围线路、通讯接口电路模块和控制输出电路模块，其中，所述风速风向监测模块采集处理后的风速风向电信号输出至所述单片机的数模A/D 接口进行量化数值处理，处理过的实时风速风向数据编码传输至所述单片机；所述拉力监测模块采集处理后的拉力电信号输出至所述单片机的数模A/D接口进行 量化数值处理，处理过的实时拉力数据编码传输至所述单片机；所述铁塔倾斜监测模块采集处理后的倾斜量电信号输出至所述单片机的数模A/D接 口进行量化数值处理，处理过的实时倾斜量数据编码传输至所述单片机；所述温湿度监测模块采集处理后的温湿度电信号输出至所述单片机的数模A/D接口 进行量化数值处理，处理过的实时温湿度数据编码传输至所述单片机；所述GPS姿态测量模块包括GPS天线，通过所述GPS天线将采集的实时定位信号数据 经过算法转换成铁塔输电线姿态角度测量数据，处理过的实时角度测量数据编码传输至所 述单片机；所述通讯接口电路模块将所述单片机传输到的数据综合处理后通过所述无线传输模 块，把数据送到所述监控中心；所述控制输出电路模块通过所述无线传输模块与所述监控中心进行交互访问。
2.按照权利要求1所述的输电线路在线监测仪，其特征在于所述风速风向监测模块 包括风速风向传感器和运算放大电路，通过所述风速风向传感器把现场的风速、风向连续 变化的模拟量，经过所述运算放大电路后转换成0-5伏之间的电信号；所述拉力监测模块 包括拉力传感器和运算放大电路，通过所述拉力传感器把现场的缘子和输电线对铁塔的拉 力连续变化的模拟量，经过所述运算放大电路后转换成0-5伏之间的电信号；所述铁塔倾 斜监测模块包括倾斜探测器和运算放大电路，通过所述倾斜探测器把现场的铁塔倾斜量连 续变化的模拟量，经过所述运算放大电路后转换成0-5伏之间的电信号；所述温湿度监测 模块包括温湿度传感器和运算放大电路，通过所述的温湿度传感器把现场的温湿度连续变 化的模拟量，经过运算放大电路后转换成0-5伏之间的电信号。
3.按照权利要求2所述的输电线路在线监测仪，其特征在于所述覆冰舞动监测装置 还包括视频传感器，该视频传感器对视频信号进行采集，采集到的信号经处理成为实时视 频数据编码传输至所述单片机，经所述通讯接口电路模块通过所述无线传输模块传输至所 述监控中心。
4.按照权利要求3所述的输电线路在线监测仪，其特征在于所述视频传感器为红外 摄像机或云台摄像机。
5.按照权利要求1、2或3所述的输电线路在线监测仪，其特征在于所述供电装置为 太阳能电源。
6.按照权利要求1、2或3所述的输电线路在线监测仪，其特征在于所述无线传输模 块为基于机会的3G、GSM、GPRS或CDMA协议数据传输模块，该传输模块包括基站，在无线网络暂时不可用时将所述基站安置在移动的工程车上，所述覆冰舞动监测装置在监测到有网 络可用时，将监测的数据传输至所述基站，再由所述基站将数据通过3G、GSM、GPRS或CDMA 无线网络传输至所述监控中心。
7.按照权利要求1、2或3所述的输电线路在线监测仪，其特征在于还包括塔基盗窃 监测及报警装置，该装置包括铁塔预警探测模块、震动语音探测模块，其中，所述铁塔预警 探测模块包括双鉴红外防水探测器和运算放大电路，所述震动语音探测模块包括数字震动 语音探测器和运算放大电路，所述双鉴红外防水探测器和所述数字震动语音探测器测得的 信息分别经所述的各相应运算放大电路处理成为实时数据编码传输至所述单片机，再经所 述通讯接口电路模块通过所述无线传输模块传输至所属监控中心。
8.按照权利要求6所述的输电线路在线监测仪，其特征在于还包括塔基盗窃监测及 报警装置，该装置包括铁塔预警探测模块、震动语音探测模块，其中，所述铁塔预警探测模 块包括双鉴红外防水探测器和运算放大电路，所述震动语音探测模块包括数字震动语音探 测器和运算放大电路，所述双鉴红外防水探测器和所述数字震动语音探测器测得的信息分 别经所述的各相应运算放大电路处理成为实时数据编码传输至所述单片机，再经所述通 讯接口电路模块通过所述无线传输模块传输至所述监控中心。
专利摘要输电线路在线监测仪包括覆冰舞动监测装置及其供电装置、无线传输模块和监控中心；覆冰舞动监测装置包括风速风向、拉力、温湿度和铁塔倾斜监测模块，GPS姿态测量模块，单片机及外围线路，通讯接口和控制输出电路模块；各监测模块采集处理后的风速风向、拉力、温湿度、倾斜量电信号输出至单片机数模A/D接口经量化数值处理后形成数据编码传输至单片机，GPS姿态测量模块采集实时定位信号数据经算法转换成输电线姿态角度测量数据也传至单片机，再经通讯接口电路模块通过无线传输模块传输到监控中心；控制输出电路模块通过无线传输模块与监控中心交互。本系统增强了覆冰舞动监测可靠性。其包括视频传感器的方案使监测更加可靠。
文档编号G01D21/02GK201885752SQ20102055158
公开日2011年6月29日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者张春生, 扈庆林, 朱立, 盛运苟 申请人:安徽鸿宇电气技术有限公司