專利名稱：一種基于fbg與gprs的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)，特別涉及了一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，F(xiàn)BG為光纖布拉格光柵。
背景技術：
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是服務于千家萬戶的公用事業(yè)。其中遠距離高壓電網(wǎng)的鋪架和建設在大容量傳輸電能中起著很大的作用。目前輸電的華中、華東、華北、東北和南方電網(wǎng)，都是以500千伏為主的高壓電網(wǎng)架?，F(xiàn)有的長距離輸電線長期以來抗風險能力一直備受關注，現(xiàn)有輸電線的技術標準在一定程度上不受自然等因素的制約，在一定的工作溫度范圍和負荷承重限度之間是可以正常工作的。但是高壓輸電線若發(fā)生故障，比如由于雨雪冰凍災害等，冰凍掛在高壓線上時會增加輸電線的荷載，履冰面積越大，電線承重越來越大，輸電線斷裂以及耐張塔倒塌的可能性越來越大?，F(xiàn)階段為了預防這種災害，必須由線路工人進行安全巡查。線路工人的工作是十分辛苦，尤其是在地形復雜的山區(qū)，均要每月到位一次進行巡線檢查。一條線路往往幾百公里，全靠人走，還要上塔工作，工作勞動強度很大，經(jīng)濟成本較高。并且人工查找故障點往往需要較長時間。因此在山區(qū)等復雜的地形下，及時發(fā)現(xiàn)故障和及時維修是很不容易實現(xiàn)的。及時檢測維修輸電網(wǎng)絡成為一大難題，尤其考慮到高壓電線的力學復雜性?，F(xiàn)有測量辦法精確性低，時效性低，并且維修成本高，不僅耗費人力物力，還不能保證故障的準時準確預警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高工作效率，特提供了一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置。本發(fā)明提供了一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的基于FBG與GPRS 的 高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，包括傳感器模塊1，單片機2，外圍電路及GPRS模塊3，電源模塊4，電路板5，外殼6 ;其中:傳感器模塊1，單片機2，外圍電路及GPRS模塊3和電源模塊4通過電路連接，集成于一塊電路板5上，GPRS模塊3通過GPRS網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，與主機上的數(shù)據(jù)接收和處理程序模塊相連；電路板5安裝于外殼6中,傳感器I的光纖光柵11部分伸出外殼6,粘附于高壓電線纜上；外殼6安裝于高壓電線纜上。傳感器模塊I包括第一光纖布拉格光柵11，波分稱合器12,雪崩光電二極管13,A/D模塊14，第二光纖布拉格光柵15，LED燈16，運算電路17 ；第一光纖布拉格光柵11和第二光纖布拉格光柵15分別受LED燈16照射,波分率禹合器12與雪崩光電二極管13連接，運算電路17分別與雪崩光電二極管13和A/D模塊14連接。第一光纖布拉格光柵11粘貼在高壓線上用來測量力的應變，第二光纖布拉格光柵15固定在一個裝置中，形狀不隨高壓線力的大小變化，僅測量溫度信號。運用LED燈16燈光照射到布拉格光纖光柵，反射光連接到波分稱合器12的輸入端，第一光纖布拉格光柵11的功能是完成應變信號到光波長信號的轉變過程，應變信號具體為力或溫度，波分耦合器12有一個輸入端,兩個輸出端,功能是將光波長信號轉變?yōu)楣夤β市盘枴Ｆ鋬蓚€輸出端分別與兩個雪崩光電二極管13的輸入端相連，其功能是將光功率信號轉變?yōu)殡娦盘?。所述的電源模塊4由導線41和電流調(diào)理器42構成；導線41繞制在高壓線上，利用傳輸?shù)碾娔芡ㄟ^電磁感應現(xiàn)象在導線41中產(chǎn)生出交流電，電流調(diào)理器42完成整流、濾波過程將導線中不穩(wěn)定的交流轉變成穩(wěn)定的直流，為整個系統(tǒng)提供電源。所述的外殼6為長方體結構或圓柱體結構。所述的單片機2采用的是AT89S51/52單片機。包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的三大總線。單片機2的一組輸入輸出接口與A/D轉換器14的八個輸出端口對于連接，功能是通過單片機編程實現(xiàn)對GPRS系統(tǒng)的控制，包括數(shù)據(jù)的無線傳輸、接收和顯示，對于整個硬件電路起到控制和樞紐的作用。本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，采用FBG傳感器，不受電磁影響，適宜于嚴苛環(huán)境下使用，同時遠程感應精度高，具有長期穩(wěn)定性，安裝容易且費用低廉，適合批量生產(chǎn)。采用波分耦合器解調(diào)光信號性價比高，且測量精度可以保證。采用能夠兼容51系列的AT89S51單片機，兼容性能極佳，便于進一步拓展系統(tǒng)功能。采用GPRS網(wǎng)絡，成本得到控制，同時GPRS網(wǎng)絡覆蓋面積極廣，便于監(jiān)控偏遠地區(qū)的高壓線纜，選擇加密算法，使得傳輸信息不易泄露?？梢缘玫酱罅繑?shù)據(jù)組建數(shù)據(jù)庫，從而通過數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)及時預警，而且通過數(shù)據(jù)分析還能得到張力過大的原因，極大地便利了高壓線纜維護。


下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明:圖1為基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置連接示意圖；圖2為外殼示意圖。
具體實施例方式實施例1本實施例提供了一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，包括傳感器模塊1，單片機2，外圍電路及GPRS模塊3，電源模塊4，電路板5，外殼6 ;其中:傳感器模塊1，單片機2，外圍電路及GPRS模塊3和電源模塊4通過電路連接，集成于一塊電路板5上，GPRS模塊3通過GPRS網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，與主機上的數(shù)據(jù)接收和處理程序模塊相連 ；電路板5安裝于外殼6中,傳感器I的光纖光柵11部分伸出外殼6,粘附于高壓電線纜上；外殼6安裝于高壓電線纜上。傳感器模塊I包括第一光纖布拉格光柵11，波分稱合器12,雪崩光電二極管13,A/D模塊14，第二光纖布拉格光柵15，LED燈16，運算電路17 ；
第一光纖布拉格光柵11和第二光纖布拉格光柵15分別受LED燈16照射,波分率禹合器12與雪崩光電二極管13連接，運算電路17分別與雪崩光電二極管13和A/D模塊14連接。第一光纖布拉格光柵11粘貼在高壓線上用來測量力的應變，第二光纖布拉格光柵15固定在一個裝置中，形狀不隨高壓線力的大小變化，僅測量溫度信號。運用LED燈16燈光照射到布拉格光纖光柵，反射光連接到波分稱合器12的輸入端，第一光纖布拉格光柵11的功能是完成應變信號到光波長信號的轉變過程，應變信號具體為力或溫度，波分耦合器12有一個輸入端,兩個輸出端,功能是將光波長信號轉變?yōu)楣夤β市盘?。其兩個輸出端分別與兩個雪崩光電二極管13的輸入端相連，其功能是將光功率信號轉變?yōu)殡娦盘?。所述的電源模塊4由導線41和電流調(diào)理器42構成；導線41繞制在高壓線上，利用傳輸?shù)碾娔芡ㄟ^電磁感應現(xiàn)象在導線41中產(chǎn)生出交流電，電流調(diào)理器42完成整流、濾波過程將導線中不穩(wěn)定的交流轉變成穩(wěn)定的直流，為整個系統(tǒng)提供電源。所述的外殼6為長方體結構。所述的單片機2采用的是AT89S51/52單片機。包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的三大總線。單片機2的一組輸入輸出接口與A/D轉換器14的八個輸出端口對于連接，功能是通過單片機編程實現(xiàn)對GPRS系統(tǒng)的控制，包括數(shù)據(jù)的無線傳輸、接收和顯示，對于整個硬件電路起到控制和樞紐的作用。

實施例2本實施例與實施例1整體結構類似，區(qū)別之處在于所述的外殼6為圓柱體結構。
權利要求
1.一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，包括傳感器模塊(I )，單片機(2)，外圍電路及GPRS模塊(3)，電源模塊(4)，電路板(5)，外殼(6)； 其中:傳感器模塊(I)，單片機(2 )，外圍電路及GPRS模塊(3 )和電源模塊(4)通過電路連接，集成于一塊電路板(5)上，GPRS模塊(3)通過GPRS網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，與主機上的數(shù)據(jù)接收和處理程序模塊相連；電路板(5 )安裝于外殼(6 )中，傳感器(I)的光纖光柵(11)部分伸出外殼(6)，粘附于高壓電線纜上；外殼(6)安裝于高壓電線纜上。
2.按照權利要求1所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:傳感器模塊(I)包括第一光纖布拉格光柵(11)，波分稱合器(12),雪崩光電二極管(13)，A/D模塊(14)，第二光纖布拉格光柵(15)，LED燈(16)，運算電路(17); 第一光纖布拉格光柵(11)和第二光纖布拉格光柵(15)分別受LED燈(16)照射,波分耦合器(12)與雪崩光電二極管(13)連接，運算電路(17)分別與雪崩光電二極管(13)和A/D模塊(14)連接。
3.按照權利要求1所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的電源模塊(4)由導線(41)和電流調(diào)理器(42)構成；導線(41)繞制在高壓線上，利用傳輸?shù)碾娔芡ㄟ^電磁感應現(xiàn)象在導線(41)中產(chǎn)生出交流電，電流調(diào)理器(42)完成整流、濾波過程將導線中不穩(wěn)定的交流轉變成穩(wěn)定的直流，為整個系統(tǒng)提供電源。
4.按照權利要求1所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的外殼(6)為長方體結構或圓柱體結構。
5.按照權利要求1所述的基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述的單片機(2)采用的是AT89S51/52單片機。包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的三大總線。
全文摘要
一種基于FBG與GPRS的高壓線張力監(jiān)控與預警系統(tǒng)裝置，包括傳感器模塊，單片機，外圍電路及GPRS模塊，電源模塊，電路板，外殼；其中傳感器模塊，單片機，外圍電路及GPRS模塊和電源模塊通過電路連接，集成于一塊電路板上，GPRS模塊通過GPRS網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，與主機上的數(shù)據(jù)接收和處理程序模塊相連；電路板安裝于外殼中，傳感器的光纖光柵部分伸出外殼，粘附于高壓電線纜上；外殼安裝于高壓電線纜上。本發(fā)明的優(yōu)點適宜于嚴苛環(huán)境下使用，同時遠程感應精度高，具有長期穩(wěn)定性，測量精度高，兼容性能極佳，便于進一步拓展系統(tǒng)功能，網(wǎng)絡覆蓋面積極廣，便于監(jiān)控偏遠地區(qū)的高壓線纜。
文檔編號G01L5/04GK103234683SQ20131013806
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者盧東祁, 張玉琢, 劉婧, 李芳漪, 王超, 吳梓川, 張又中 申請人:盧東祁, 張玉琢