专利名称：一种输电线路覆冰在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输电线路附属设备，尤其是涉及一种输电线路覆冰在线监测装置。
背景技术：
我国是世界上输电线路覆冰最为严重的国家之一。输电线路的覆冰及其引起的 各类冰害事故，严重危害了我国电力系统的安全运行。输电线路覆冰监测的方法主要有以下几种一是人工监测在大雪和冻雨的灾 害天气，输电线路维护人员到灾害现场去观察和实施维护，维护人员不知道现场线路的 状况，一般是已发生大面积停电事故才去检修；另外，派人员巡视很耗人力；二是卫星 监测系统卫星监测可以远程看到各子站和输电线路的状况，维护人员不用长途跋涉去 现场监测，而且不受任何天气的影响，但是卫星监测的清晰度不高，不能准确了解输电 线路的具体状况，影响维护人员判断；三是GPRS/CDMA在线监测系统这种监测技术 是通过利用先进的数字视频压缩技术、低功耗技术、GPRS/CDMA无线通讯技术、将输 电线路现场图像、温度、湿度等环境信息通过GPRS/CDMA网络传输到监控中心，但必 须要有GPRS/CDMA信号才能发送数据，而有些地区信号不是很好，GPRS/CDMA传输 数据慢，从而对输电线路监测的响应时间很长，监测不稳定。
发明内容本实用新型的目的就是提供一种数据采集自动化程度和准确率高、稳定性和安 全性能好、运行成本低、方便远程控制和维护的输电线路覆冰在线监测装置。本实用新型的目的是这样实现的一种输电线路覆冰在线监测装置，特征是包括数据采集模块和覆冰监测终端平 台，其中数据采集模块由导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元、导线温度 采集单元、气象参数采集单元和图像采集压缩单元组成，图像采集压缩单元又由带摄像 机的球机和JPEG、H.264模块组成，导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元和 导线温度采集单元均安装在杆塔的空中线路上，气象参数采集单元的信号端通过串口与 杆塔上的主控制器的信号端相连，球机上的摄像机通过电缆接JPEG、H.264模块的信号 输入端，JPEG、H.264模块的信号压缩端通过串口与主控制器的信号端相连，球机的旋 转控制端与主控制器的球机控制端相连；覆冰监测终端平台包括主控制器、无线通讯传 输模块和电源管理模块，无线通讯传输模块由RF(射频)通讯模块和GPRS/CDMA通讯 模块组成，电源管理模块由太阳能板、蓄电池充电管理电路和蓄电池组成，RF通讯模块 的通讯端和GPRS/CDMA通讯模块的通讯端均分别与主控制器的通讯端相连，太阳能板 的电源输出端与蓄电池充电管理电路的输入端相连，蓄电池充电管理电路的输出端接蓄 电池的正负极，蓄电池的正负极接主控制器的电源端。导线倾角参数采集单元和地线倾角参数采集单元将采集到的导/地线倾角电信号、导线温度采集单元将采集到的导线温度电信号通过自身携带的射频信号无线发射电 路无线发送至地面上的覆冰监测终端平台中的RF通讯模块，RF通讯模块将接收到的电 信号传输至主控制器，气象参数采集单元将采集到的气象参数电信号通过电缆传输至主 控制器，球机在主控制器的控制下可以进行360度旋转，球机上的摄像机将拍摄到的图 像画面电信号经JPEG、H.264模块压缩后通过电缆传输至主控制器，经过主控制器处理 后的各种数据通过GPRS/CDMA通讯模块发送至主站服务器。本实用新型还包括功能扩充接口，功能扩充接口的数据端与主控制器的扩充端 可连。所述蓄电池为高性能的锂电池或铅酸电池。本实用新型对覆冰在线监测的过程如下本实用新型与现有的输电线路在线 监测的装置不同，它是通过数据采集模块采集导线覆冰后的重量变化、导/地线轴向及 径向偏移与垂线夹角、水平张力和垂直拉力、环境温度、湿度、雨量、风速、风向、气 压及现场图像、视频等信息，采集的信息通过GPRS/CDMA传输，或者通过光纤通道 传输，在主控制器上的监控数据终端软件系统平台中可以看到实时数据、实时照片和视 频，反过来又可以控制数据采集模块和球机，实时控制、遥控摄像机和控制拍照，遥控 球机的操作。数据采集模块中的导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元、导线温度 采集单元、气象参数采集单元和图像采集压缩单元通过无线和有线的方式接入到覆冰监 测终端平台中，相互比较独立，相互之间不会相互干扰，提高了系统的稳定性。图像采 集压缩单元和气象参数采集单元通过串口分别与覆冰监测终端平台进行通讯，它们的电 源均由覆冰监测终端平台统一进行供电，覆冰监测终端平台可以根据内部的程序配置开 启或者关闭接入的单元模块。导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元和导线温 度采集单元通过RF短距离通信方式接入到覆冰监测终端平台，同时覆冰监测终端平台 还预留了很多功能扩充接口，加强了后期的功能扩展性。本实用新型在传输通道上采用 GPRS/CDMA传输和光纤通道传输，确保数据的准确和稳定。本实用新型还可以通过软件平台远程控制球机电源的开启和关闭，遥控球机实 时拍照，也可实时视频监控现场。还可对输电线路的覆冰状况预警预测，在遇到覆冰、 大雪等灾害天气时，提前采取防御措施。因此，本实用新型具有数据采集自动化程度和 准确率高、稳定性和安全性能好、运行成本低、方便远程控制和维护的优点。
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。一种输电线路覆冰在线监测装置，特征是包括数据采集模块和覆冰监测终端平 台，其中数据采集模块由导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元、导线温度 采集单元、气象参数采集单元和图像采集压缩单元组成，图像采集压缩单元又由带摄像 机的球机和JPEG、H.264模块组成，导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元和 导线温度采集单元均安装在杆塔的空中线路上，气象参数采集单元的信号端通过串口与 杆塔上的主控制器的信号端相连，球机上的摄像机通过电缆接JPEG、H.264模块的信
4号输入端，JPEG、H.264模块的信号压缩端通过串口与主控制器的信号端相连，球机的 旋转控制端通过RS485总线与主控制器的球机控制端相连；覆冰监测终端平台包括主控 制器、无线通讯传输模块和电源管理模块，无线通讯传输模块由RF (射频)通讯模块和 GPRS/CDMA通讯模块组成，电源管理模块由太阳能板、蓄电池充电管理电路和蓄电池 组成，RF通讯模块的通讯端和GPRS/CDMA通讯模块的通讯端均分别与主控制器的通讯 端相连，太阳能板的电源输出端与蓄电池充电管理电路的输入端相连，蓄电池充电管理 电路的输出端接蓄电池的正负极，蓄电池的正负极接主控制器的电源端。导线倾角参数采集单元和地线倾角参数采集单元将采集到的导/地线倾角电信 号、导线温度采集单元将采集到的导线温度电信号通过自身携带的射频信号无线发射电 路无线发送至地面上的覆冰监测终端平台中的RF通讯模块，RF通讯模块将接收到的电 信号传输至主控制器，气象参数采集单元将采集到的气象参数电信号通过电缆传输至主 控制器，球机在主控制器的控制下可以进行360度旋转，球机上的摄像机将拍摄到的图 像画面电信号经JPEG、H.264模块压缩后通过电缆传输至主控制器，经过主控制器处理 后的各种数据通过GPRS/CDMA通讯模块发送至主站服务器。本实用新型还包括功能扩充接口，功能扩充接口的数据端与主控制器的扩充端 可连。所述蓄电池为高性能的锂电池或铅酸电池。各个单元和模块的功能如下1电源管理模块当有太阳光时，太阳能板将光能转换成电能送给蓄电池充电 管理电路，蓄电池充电管理电路进行整流、滤波，得到稳定的直流电压，为蓄电池充 电，蓄电池进入浮充状态，再由蓄电池为主控制器供电，保证主控制器工作；当没有太 阳光时，主控制器由蓄电池单独供电，当蓄电池电压过低时，蓄电池充电管理电路切断 后续的供电，防止蓄电池过放电；当蓄电池充满电后，蓄电池充电管理电路控制太阳 能板关闭充电，防止蓄电池的过充，通过该优化的充电管理模式可提高蓄电池的使用寿 命。2、主控制器主控制器主要完成数据采集模块的数据读取，完成相关计算和存 储数据，完成主站服务器控制指令的解析处理，完成无线通讯传输模块的数据发送接收 工作。主控制器的单片机，内部带看门狗，可以防止程序的死机。3、无线通讯传输模块GPRS/CDMA通讯模块主要是建立主控制器和主站之 间的通讯，将主控制器处理后的相关数据信息发送到主站服务器，也可通过彩信发往相 关管理人员的手机上。它支持TCP/UDP传输，可以直接通过光纤口传输，主要用于数 据量大的流媒体视频传输和无GPRS/CDMA信号地区。RF通讯模块主要建立主控制器 和导线上的导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元、导线温度采集单元之间的 通讯，由于导线处在高电位，杆塔处于低电位，采用RF无线技术避免了绝缘的考虑。4、图像采集压缩单元主要功能是高速球机上的摄像机把图像信号通过CCD 图像传感器和DSP处理转变为PAL模拟信号，通过同轴电缆传输到JPEG、H.264模块内 部的压缩模块，压缩模块对PAL信号进行采集压缩，形成.H264格式的视频流或者JPEG 的静态单帧图片，球机的旋转和光学镜头的变焦通过主控制器和球机之间的RS485总线 进行通讯控制。球机上的电源开启关闭以及红外灯的开启关闭均由主控制器的内部电源管理模块输出控制。5、导线倾角参数采集单元和地线倾角参数采集单元倾角参数采集单元主要 是采集导/地线轴向及径向偏移与水平的夹角。导线上的导线倾角参数采集单元采用线 路耦合和内部的备用蓄电池双重供电，地线上的地线倾角参数采集单元采用高性能锂电 池。导线倾角参数采集单元和地线倾角参数采集单元采集到的倾斜角数据通过RF通讯模 块发送给主控制器，主控制器通过GPRS/CDMA通讯模块发送到主站服务器，主站服务 器上的分析软件通过原始数据进行换算，得出导/地线轴向及径向偏移与垂线夹角，以 及水平张力和垂直拉力。导线倾角传感器和地线倾角传感器采用VTI Technologies公司的 静态加速度传感器SCA100T-D01。6、导线温度采集单元导线温度采集单元主要采集导线上的温度。导线温度用 于覆冰计算的同时，也可以用于融冰时的辅助监测，同样也可用于高温天气下的动态增 容。导线温度采集单元的供电采用线路耦合和内部的备用蓄电池双重供电。导线温度采 集单元采集到的温度数据通过RF通讯模块发送给主控制器。7、气象参数采集单元气象参数的传感器安装在杆塔上，气象参数采集模块采 集环境温、湿度、风速、风向、雨量、大气压等数据，然后转变成标准格式，通过串口 传输给主控制器进行处理。气象参数采集单元采用进口品牌DAVIS小型气象站，该气象 站集成度高，各气象监测传感器统一于同一平台，有一体化优势，方便安装。主站的监控中心软件平台通过读取可以读取数据中心的数据，可以向数据采集 模块发送命令，控制数据采集模块的运行，也可实时监控导线重量变化、环境温度、湿 度、雨量、风速、风向、气压及现场图像、视频等信息。
权利要求1.一种输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于包括数据采集模块和覆冰监测终 端平台，其中数据采集模块由导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单元、导线 温度采集单元、气象参数采集单元和图像采集压缩单元组成，图像采集压缩单元又由带 摄像机的球机和JPEG、H.264模块组成，导线倾角参数采集单元、地线倾角参数采集单 元和导线温度采集单元均安装在杆塔的空中线路上，气象参数采集单元的信号端通过串 口与杆塔上的主控制器的信号端相连，球机上的摄像机通过电缆接JPEG、H.264模块的 信号输入端，JPEG、H.264模块的信号压缩端通过串口与主控制器的信号端相连，球机 的旋转控制端通过RS485总线与主控制器的球机控制端相连；覆冰监测终端平台包括主 控制器、无线通讯传输模块和电源管理模块，无线通讯传输模块由RF通讯模块和GPRS/ CDMA通讯模块组成，电源管理模块由太阳能板、蓄电池充电管理电路和蓄电池组成， RF通讯模块的通讯端和GPRS/CDMA通讯模块的通讯端均分别与主控制器的通讯端相 连，太阳能板的电源输出端与蓄电池充电管理电路的输入端相连，蓄电池充电管理电路 的输出端接蓄电池的正负极，蓄电池的正负极接主控制器的电源端；导线倾角参数采集单元和地线倾角参数采集单元将采集到的导/地线倾角电信号、 导线温度采集单元将采集到的导线温度电信号通过自身携带的射频信号无线发射电路无 线发送至地面上的覆冰监测终端平台中的RF通讯模块，RF通讯模块将接收到的电信号 传输至主控制器，气象参数采集单元将采集到的气象参数电信号通过电缆传输至主控制 器，球机在主控制器的控制下可以进行360度旋转，球机上的摄像机将拍摄到的图像画 面电信号经JPEG、H.264模块压缩后通过电缆传输至主控制器，经过主控制器处理后的 各种数据通过GPRS/CDMA通讯模块发送至主站服务器。
2.如权利要求1所述的输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于还包括功能扩充接 口，功能扩充接口的数据端与主控制器的扩充端可连。
3.如权利要求1或2所述的输电线路覆冰在线监测装置，其特征在于所述蓄电池为 高性能的锂电池或铅酸电池。
专利摘要本实用新型公开了一种输电线路覆冰在线监测装置，特征是包括数据采集模块和覆冰监测终端平台，数据采集模块由导/地线倾角参数、导线温度、气象参数和图像采集压缩等单元组成，覆冰监测终端平台包括主控制器、无线通讯传输模块和电源管理模块。数据采集模块采集导线覆冰后的重量变化、导/地线轴向及径向偏移与垂线夹角、水平张力和垂直拉力、温度、雨量、风速、风向及现场图像、视频等信息。本实用新型还可以通过软件平台远程控制球机电源的开启和关闭，遥控球机实时拍照，也可实时视频监控现场。还可对输电线路的覆冰状况预警预测。本实用新型具有数据采集自动化程度和准确率高、稳定性和安全性能好、运行成本低、方便远程控制和维护的优点。
文档编号G01L5/04GK201803742SQ20102026135
公开日2011年4月20日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者万刚勇, 付萍萍, 刘显明, 周淑芳, 朱正刚, 梁文, 马勇 申请人:江西省电力公司信息通信中心