專利名稱：一種高壓桿塔的綜合測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測控裝置，主要是智能的無線測控裝置，特別是用于高壓桿塔的 綜合測控裝置。
背景技術(shù)：
高壓桿塔是輸電線路上的重要環(huán)節(jié)，其作用是支撐架空線路導(dǎo)線和架空地線，并 使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間，導(dǎo)線和架空地線之間，導(dǎo)線與高壓桿塔之間，以及導(dǎo)線對大地和交叉跨 越物之間有足夠的安全距離。高壓桿塔的維護(hù)與監(jiān)測主要有1)清除并防范鳥類對高壓桿塔造成隱患。鳥類對電力網(wǎng)輸變電設(shè)備運行安全的威 脅很大，近些年來，因鳥害和絕緣瓷瓶漏電引發(fā)輸電線路跳閘故障占線路故障跳閘的比例 很高，電力部門對輸電線路的科學(xué)保護(hù)也日漸重視，從組織措施到技術(shù)措施都投入了大量 的人力和物力，傳統(tǒng)的驅(qū)鳥設(shè)備采用單純的超聲波或語音驅(qū)鳥，沒有智能分析功能，這種驅(qū) 鳥裝置存在諸多不足①間斷發(fā)出超聲波的方式會造成環(huán)境污染，浪費電能；②間斷發(fā)出 恐嚇聲音的方式會產(chǎn)生環(huán)境噪聲，并容易使鳥適應(yīng)；③帶被動紅外控制的只能發(fā)出音頻信 號，不能自動充電，維護(hù)成本高；④不具備鐵塔安全警戒功能。2)閃絡(luò)與雷擊查找及準(zhǔn)確定位。雷電和閃絡(luò)具有不可預(yù)知性、不確定性，當(dāng)高壓桿 塔遭到雷擊或發(fā)生閃絡(luò)會造成供電線路故障甚至供電中斷，傳統(tǒng)方式要快速、準(zhǔn)確地查找， 判定并清除故障，采用的輸電線路故障測距方法主要有三類故障錄波分析法、阻抗法和行 波法，三種方法的誤差較大，均在10千米以上，往往需要花費大量人力、物力；現(xiàn)在輸電線 路雖然加強(qiáng)了防雷保護(hù)，但其依然不能完全避免雷擊輸電線路導(dǎo)致供電中斷，即使未導(dǎo)致 供電中斷，當(dāng)雷擊在架空地線上時，架空地線也可能受到重大傷害，一旦工人在巡檢過程不 能及時發(fā)現(xiàn)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。3)高壓桿塔傾斜檢測。高壓輸電線路所通過路徑地理環(huán)境和氣候環(huán)境復(fù)雜，并且 高壓桿塔數(shù)量多，大部分在野外，維護(hù)人員日常檢修的工作量相當(dāng)大，一旦桿塔發(fā)生傾斜， 維護(hù)人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，桿塔就有傾倒的危險；如果桿塔傾倒，會造成整個輸電線路的中 斷，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；傳統(tǒng)測水平方式采用懸垂的方式，工作量大，浪費大量物力，并且 準(zhǔn)確性差，效率低。4)高壓桿塔氣象環(huán)境檢測。高壓桿塔一般分布野外，其工作穩(wěn)定性受周圍氣候環(huán) 境的影響較大，及時了解桿塔周圍環(huán)境氣候信息，對桿塔的維護(hù)和檢修有著重要意義；氣象 檢測包括溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)速，傳統(tǒng)的氣象檢測不能實時反映桿塔的氣象信息，并且無法 確定每個桿塔的具體氣象狀況，無法準(zhǔn)確地完成對災(zāi)難天氣預(yù)警以及小氣候環(huán)境對桿塔的 影響，無法完成桿塔的主動維護(hù)，增大了安全隱患。5)高壓桿塔入侵報警。高壓桿塔附近一般禁止非工作人員靠近，以防止造成輸電 事故和人員傷亡，又因為桿塔附近大部分時間沒有工作人員進(jìn)行看管，這就需要對現(xiàn)場的 桿塔禁入范圍進(jìn)行有效監(jiān)控；高壓桿塔入侵報警系統(tǒng)，能夠有效的監(jiān)控非法人員和物體進(jìn) 入桿塔監(jiān)控范圍，及時報警通知監(jiān)控中心，采取相應(yīng)措施。
6)輸電線路覆冰參數(shù)檢測。覆冰雪作為一種特殊的氣象條件，曾給世界各地許多 架空線路的安全運行造成嚴(yán)重影響；覆冰引起的導(dǎo)線舞動還可能導(dǎo)致相間閃絡(luò)、金具損壞、 跳閘停電、倒桿(塔)、導(dǎo)線折斷等嚴(yán)重事故；我國很多地區(qū)都具備發(fā)生導(dǎo)線舞動的條件，并 發(fā)生過多次舞動事故，對輸電線路的安全運行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，2008年初我國南方出現(xiàn)大面 積降雪，低溫雨雪冰凍災(zāi)害已造成浙江、江蘇、安徽等19個省(區(qū)、市)不同程度受災(zāi)，經(jīng)濟(jì) 損失達(dá)537億元，因此有效的監(jiān)控輸電線路覆冰狀況對保證輸電線路和電網(wǎng)的正常工作有 著十分重要的意義。高壓桿塔的穩(wěn)定性對整個電網(wǎng)正常運行非常重要，需要一種有效的、智能化的裝 置對其監(jiān)控，保證其使用時的安全性和可靠性，保障電網(wǎng)的正常運行。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的 不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的智能化建設(shè)也不斷深入和展開，高壓桿塔的綜合測控裝置是適應(yīng)電 網(wǎng)智能化建設(shè)需求的一種智能化、信息化、高科技檢測裝置。高壓桿塔綜合監(jiān)控系統(tǒng)是智 能電網(wǎng)重要組成部分，其主要是實現(xiàn)對高壓塔架及供電線路的安全監(jiān)控、故障預(yù)警、檢修診 斷、智能防范等功能；裝置有六個主要功能驅(qū)鳥、監(jiān)控閃絡(luò)及雷擊定位、桿塔傾斜預(yù)警、極 端氣象報警、桿塔入侵報警、輸電線路覆冰檢測；該裝置要求能夠有效的防止鳥類對桿塔的 損壞和事故隱患，及時、準(zhǔn)確的判斷雷擊和閃絡(luò)的位置，有效的監(jiān)控桿塔的傾斜程度，提供 桿塔周圍的環(huán)境信息，有效監(jiān)控非法人員的入侵，提供輸電線路的覆冰信息；該系統(tǒng)能夠大 大減少桿塔的維護(hù)成本，縮短了事故的查找和維修時間，減少了現(xiàn)場人員的勞動強(qiáng)度，提高 了桿塔使用的穩(wěn)定性，保障輸電線路的正常運行。智能電網(wǎng)是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的高壓桿塔綜合監(jiān)控系統(tǒng)存在著明顯的不 足，主要有以下幾個方面1)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中驅(qū)鳥部分無法主動識別是否有鳥類在桿塔附近活動， 長時間發(fā)出超聲波和恐嚇聲音會使鳥類產(chǎn)生適應(yīng)性，并且功耗大，成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重。2)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中閃絡(luò)和雷擊定位誤差大、費時費力，并且無法準(zhǔn)確判 斷閃絡(luò)和雷擊的具體類型。3)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中桿塔傾斜檢測主要采用人工方式，效率低下，由于桿 塔數(shù)量眾多，人工方式不能及時發(fā)現(xiàn)桿塔的傾斜，存在巨大的安全隱患。4)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中氣象環(huán)境檢測中，無法準(zhǔn)確得到桿塔附近的小氣象環(huán) 境的信息，所得到氣象信息實時性較差。5)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中入侵報警一般采用人工方法進(jìn)行查線，工作量大，并 且無法實時的對桿塔進(jìn)行監(jiān)控，準(zhǔn)確性差。6)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中輸電線路覆冰檢測一直無法準(zhǔn)確地測量，常用的視 頻監(jiān)控方法成本高、誤差大，方法單一，無法對現(xiàn)場惡劣環(huán)境的各種覆冰狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的判 斷。7)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中的各個單元功能在超低溫狀態(tài)下，無法正常工作，適 應(yīng)環(huán)境能力差，無法完成惡劣氣候環(huán)境中的監(jiān)控工作。8)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)中供電方式一般采用一次性電池，無法滿足全天候，惡 劣環(huán)境的監(jiān)控工作，使用環(huán)境受到了大大限制。9)現(xiàn)有高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)獨立工作，信息一般采用有線方式傳輸或者無線短距離 傳輸，沒有組建成無線網(wǎng)絡(luò)，給維護(hù)和監(jiān)控工作帶來了巨大的困難，信息的實時性差，準(zhǔn)確性低，監(jiān)控中心對桿塔的狀況無法準(zhǔn)確監(jiān)控。綜上所述，由于現(xiàn)有的高壓桿塔監(jiān)控系統(tǒng)存在著諸多不足，在實現(xiàn)多種功能時往 往需要安裝多個裝置，因此需要一種適用于輸電線路中高壓桿塔的智能測控系統(tǒng)裝置，來 滿足電力系統(tǒng)中智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，便于安裝同時能夠準(zhǔn)確監(jiān)測高壓桿塔的各項數(shù)據(jù)信 息，并且實時將監(jiān)控信息發(fā)送到監(jiān)控中心；對眾多桿塔的監(jiān)控信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時掌握 各個桿塔的工作情況，保證輸電線路高效穩(wěn)定的工作，為建設(shè)智能電網(wǎng)提供強(qiáng)有力的技術(shù) 支撐和信息保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述不足，而提供一種高壓桿塔的綜合測控裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種高壓桿塔的綜合測控裝置，裝 置包括供電單元、6個功能單元、中心控制器、無線收發(fā)裝置和恒溫器；6個功能單元包括智 能驅(qū)鳥單元、閃絡(luò)及雷擊定位檢測單元、桿塔傾斜檢測單元、桿塔氣象環(huán)境檢測單元、桿塔 入侵報警單元和輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元；供電單元包括太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩部 分，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)還具有風(fēng)速和風(fēng)向檢測功能，是桿塔氣象環(huán)境檢測裝置的組成部分；供 電單元將采集的太陽能和風(fēng)能通過采集電路儲存到蓄電池里，對系統(tǒng)進(jìn)行供電；無線收發(fā) 單元將現(xiàn)場采集的信息發(fā)到遠(yuǎn)處的監(jiān)控中心；恒溫器在工作溫度低于預(yù)定最低工作溫度時 開啟，保證系統(tǒng)在低溫下正常工作；高壓桿塔綜合測控裝置中的6個功能單元中每個單元 都有數(shù)據(jù)接口和中心控制器相聯(lián)，傳送采集數(shù)據(jù)，接受中心控制器的管理和控制，中心控制 器通過無線裝置和遠(yuǎn)端監(jiān)控中心聯(lián)系，接受監(jiān)控中心對高壓桿塔的監(jiān)控和管理。其中，裝置開機(jī)以后首先進(jìn)行初始化，初始化正常后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，否則 系統(tǒng)通過無線方式向監(jiān)控中心進(jìn)行報警；各個單元采集的數(shù)據(jù)如果正常則采用定時發(fā)送的 機(jī)制，如數(shù)據(jù)異常則立即向監(jiān)控中心進(jìn)行報警；該裝置一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，如果有監(jiān)控中心 發(fā)來自檢的指令，立即中斷現(xiàn)在工作，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，并把自檢結(jié)果和各個單元的數(shù)據(jù)發(fā)送 出去，然后恢復(fù)中斷前的工作；整個裝置采用看門狗機(jī)制，裝置出現(xiàn)問題后可以自動重新復(fù) 位。其中，智能驅(qū)鳥單元包括雷達(dá)傳感器、紅外傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換 部分、控制器、數(shù)據(jù)接口、超聲波發(fā)生器和語音發(fā)生器；雷達(dá)傳感器和紅外傳感器可根據(jù)實 際環(huán)境選用其中之一或二者的組合；超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波頻段能夠刺激和破壞鳥類 神經(jīng)系統(tǒng)、生理系統(tǒng)；語音發(fā)生器集成了多種鳥類天敵以及各種電子模擬聲音，采用隨機(jī)播 放順序、隨機(jī)播放間隔、隨機(jī)播放頻率三種隨機(jī)方式播放聲音芯片庫中的聲音。其中，智能驅(qū)鳥單元通過傳感器判斷監(jiān)控區(qū)域內(nèi)是否有鳥類進(jìn)入，當(dāng)有鳥進(jìn)入，開 啟超聲波發(fā)生器進(jìn)行驅(qū)鳥，若在設(shè)定時間內(nèi)鳥仍然沒有離開，語音發(fā)生器便會啟動繼續(xù)進(jìn) 行驅(qū)鳥，直到鳥類離開后控制關(guān)閉兩種發(fā)生器。其中，閃絡(luò)及雷擊定位單元包括羅氏線圈電流傳感器、信號放大和處理部分、A/D 轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。其中，閃絡(luò)及雷擊定位單元通過傳感器檢測流經(jīng)桿塔大電流的大小，如電流超過 設(shè)定的電流上限，立即發(fā)出報警信息，控制器通過信號處理得到檢測電流大小和方向，判斷 雷擊和閃絡(luò)的類型，向中心控制器輸出檢測到的數(shù)據(jù)信息。
其中，桿塔傾斜檢測單元包括傾角傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控 制器和數(shù)據(jù)接口 ；傾角傳感器采用二軸傾角傳感器，也可采用二軸加速度傳感器。其中，桿塔傾斜檢測單元通過傾角傳感器一直檢測桿塔在X軸和Y軸方向的傾斜 角度，如果傾角傳感器檢測到桿塔發(fā)生傾斜，控制器計算傾斜角度并且向上位機(jī)輸出傾斜 角度，如果傾斜角度超過設(shè)定的傾斜限度，則向上位機(jī)報警，否則繼續(xù)監(jiān)測。其中，桿塔氣象環(huán)境檢測單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳 感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。其中，桿塔氣象環(huán)境檢測單元中通過四個傳感器采集環(huán)境的氣象參數(shù)，并將參數(shù) 送到控制器中處理，然后通過數(shù)據(jù)接口向上位機(jī)輸出氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，如果采集數(shù)據(jù)超過設(shè) 定限制參數(shù)，立即向上位機(jī)報警，否則繼續(xù)監(jiān)控。其中，具有風(fēng)力檢測功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)葉(3)、風(fēng)標(biāo)(2)、發(fā)電機(jī)(1)、風(fēng)力 檢測單元和電量采集單元，其中風(fēng)力檢測單元由角度傳感器、電流傳感器、信號放大和處理 部分、信號輸出部分組成，電量采集部分由整流、濾波、變壓、直流調(diào)制、蓄電池組成；角度傳 感器通過檢測風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動的角度從而檢測風(fēng)力的方向；電流傳感器是檢測風(fēng)葉轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動所發(fā)電量的大小，從而間接計算出風(fēng)速的大?。徊杉糠质前l(fā)電機(jī)電量采集部 分，將產(chǎn)生的電量經(jīng)過整理存儲在蓄電池中，供整個系統(tǒng)供電。其中，桿塔入侵報警單元包括攝像機(jī)、視頻信號處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和 數(shù)據(jù)接口。其中，桿塔入侵報警單元通過攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，先將采集到的初始圖像放入 第一寄存器，等過η秒后把最新的檢測圖像放入第二寄存器，η為大于等于1的整數(shù)，通過 智能分析系統(tǒng)分析第一寄存器和第二寄存器中是否有差別，如果沒有則判斷沒有人或物侵 入監(jiān)測范圍，否則認(rèn)為有人或物入侵，立即報警；判斷完之后把第二寄存器的圖像移到第一 寄存器中，繼續(xù)采集圖像存到第二寄存器中，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控，該裝置中的第一寄存器和第二 寄存器中的圖像分析是經(jīng)過圖像處理后的比較，只識別是否有人或一定體積物體的移動或 變化。其中，輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元包括傾角傳感器、拉力傳感器、信號放大和處理 部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；其中傾角傳感器是安裝在輸電線路絕緣子上測絕 緣子串與垂直方向的夾角的，拉力傳感器是測量絕緣子串作用在輸電塔上拉力大小。其中，輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元經(jīng)過采樣時間η秒采集一次傾角和拉力數(shù)據(jù)， η為大于等于1的整數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)處理后通過數(shù)據(jù)接口傳給上位機(jī)，上位機(jī)再通過無 線收發(fā)單元將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心控制器將采集的拉力和傾角數(shù)據(jù)結(jié)合桿塔的氣 象參數(shù)，綜合分析計算得出桿塔的覆冰重量和厚度，如果覆冰的重量或厚度超限立即報警。其中，高壓桿塔的綜合測控裝置界面顯示系統(tǒng)的檢測信息包括各個單元是否正 常、訪問裝置的地址、工作時間、智能驅(qū)鳥單元是否處于驅(qū)鳥狀態(tài)、閃絡(luò)和雷擊電流的大小、 閃絡(luò)和雷擊的類別、遭遇雷擊和閃絡(luò)的報警狀態(tài)、二軸傾角的大小，傾角超限報警界面、傾 角方向、系統(tǒng)環(huán)境的風(fēng)速大小、風(fēng)向、溫度大小、濕度大小、環(huán)境氣象報警界面、供電電壓，蓄 電池電量、恒溫器是否開啟、系統(tǒng)自檢控制選項、桿塔入侵報警界面、覆冰超限報警、絕緣子 傾角和拉力、覆冰綜合分析界面等。其中，裝置的無線收發(fā)單元與監(jiān)控中心的通信采用GPRS、HSCSD、WAP、EDGE、Bluetooth、EPOC、TD-SCMA、WCDMA、CDMA、CDMA2000、CDMA-EVDO、LTE、WIMAX 或無線局域網(wǎng)的方式。其中，無線發(fā)送數(shù)據(jù)包括該裝置的地址、各個單元傳感器的地址、各個單元的采集 數(shù)據(jù)信息、各個單元的狀態(tài)信息、校驗碼等。其中，裝置中各部分的控制器以及中心控制器采用DSP、單片機(jī)、ARM、FPGA等小封 裝嵌入式微型處理器。 其中，裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計采用防水、防靜電、防電磁干擾、防爆、防雷擊處理，溫濕度傳 感器要與恒溫器以及其他發(fā)熱源保持一段距離，防止恒溫器對溫濕度傳感器的影響。其中，防電磁干擾方法是各個單元的連線采用帶有屏蔽層的同軸電纜，屏蔽層接 地，并且在信號輸入端安裝EMI吸收磁環(huán)；在非金屬或非導(dǎo)電的單元表面或外殼涂上靜電 涂料。其中，裝置采用無線局域網(wǎng)傳輸方式時，各個桿塔裝置和監(jiān)控中心接收端組成的 無線局域網(wǎng)采用星型和樹型的組網(wǎng)方式，為增強(qiáng)傳輸信號質(zhì)量，每隔一段距離增設(shè)一個基 站，中繼并放大傳輸信號。其中，裝置中的恒溫器采用在-20°C能夠啟動并且進(jìn)行加熱的設(shè)備。其中，裝置中各個單元采用超低功耗設(shè)計，在軟件和硬件上均做了低功耗處理。其中，裝置中的供電單元采用了電池保護(hù)電路，當(dāng)蓄電池的電量被充滿后就停止 外電路對蓄電池充電，防止過高的電量對蓄電池的損壞。其中，監(jiān)控中心接收端包括接收天線、接收處理裝置、數(shù)據(jù)接口、計算機(jī)，最終數(shù)據(jù) 信息在計算機(jī)的顯示器上顯示，通過計算機(jī)對遠(yuǎn)端的桿塔綜合監(jiān)控裝置進(jìn)行管理和控制。其中，接收端的報警裝置包括聲音警報和燈光警報、圖像報警等。其中，所述的聲音警報采用喇叭，所述的燈光警報采用具有警示色和閃爍功能的 燈泡或LED，所述的圖像報警是在計算機(jī)顯示器上跳出報警界面。本發(fā)明的特征及優(yōu)點在于該裝置中驅(qū)鳥部分能夠主動識別是否有鳥類在桿塔附 近活動，當(dāng)有鳥類經(jīng)過桿塔時相繼發(fā)出超聲波和恐嚇聲音進(jìn)行驅(qū)鳥，功耗低，準(zhǔn)確率高，環(huán) 境污染小。本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點在于該裝置中閃絡(luò)和雷擊定位準(zhǔn)確、無誤差，省時省力， 并且能夠準(zhǔn)確判斷閃絡(luò)和雷擊的具體類型。本發(fā)明的再一特征和優(yōu)點在于該裝置中桿塔傾斜檢測主要采用智能分析方法，效 率高，傾斜角度測量精確，在眾多桿塔中，能及時發(fā)現(xiàn)傾斜的桿塔，減少安全隱患。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中氣象環(huán)境檢測能夠準(zhǔn)確得到桿塔附近的 小氣象環(huán)境的信息，氣象信息實時、準(zhǔn)確，能夠為監(jiān)控中心提供詳細(xì)的氣象資料。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中桿塔入侵報警檢測能夠準(zhǔn)確判斷桿塔附 近是否有入侵的物體，并將入侵信息及時傳到監(jiān)控中心，通知監(jiān)控中心及時采取相應(yīng)措施。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中輸電線路覆冰檢測通過對現(xiàn)場采集的關(guān) 鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，利用覆冰綜合分析系統(tǒng)對現(xiàn)場輸電線路的覆冰狀態(tài)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確得出 輸電線路的覆冰狀況，為維護(hù)人員及時采取維護(hù)措施提供了有力的依據(jù)。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中裝有恒溫器，能夠保證各個單元在超低溫 狀態(tài)下正常工作，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，能在惡劣氣候環(huán)境的監(jiān)控中發(fā)揮重要作用。
本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中供電方式一般采用太陽能和風(fēng)力供電，能 夠滿足全天候，惡劣環(huán)境的監(jiān)控工作，使用環(huán)境受到了大大拓寬，并且該能源清潔環(huán)保，環(huán) 境自適應(yīng)能力強(qiáng)。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于該裝置中帶有無線收發(fā)模塊，能夠?qū)⒚總€桿塔采集 的信息及時的發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以對現(xiàn)場工作的桿塔進(jìn)行組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)實時性好， 通過及時了解網(wǎng)內(nèi)眾多桿塔的工作情況，便于統(tǒng)一管理和預(yù)警搶修，使桿塔能夠在復(fù)雜、惡 劣的工作環(huán)境中高效、有序、穩(wěn)定的工作。本發(fā)明的又一特征和優(yōu)點在于僅用一個裝置實現(xiàn)了輸電線路中高壓桿塔監(jiān)控的 多項功能，便于安裝和統(tǒng)一維護(hù)。


圖1是本發(fā)明的總原理圖2是本發(fā)明的總工作流程圖3是本發(fā)明的智能驅(qū)鳥單元原理圖4是本發(fā)明的智能驅(qū)鳥單元工作流程圖5是本發(fā)明的閃絡(luò)及雷擊定位單元原理圖6是本發(fā)明的閃絡(luò)及雷擊定位單元工作流程圖7是本發(fā)明的桿塔傾斜檢測單元原理圖8是本發(fā)明的桿塔傾斜檢測單元工作流程圖9是本發(fā)明的桿塔氣象環(huán)境檢測單元原理圖10是本發(fā)明的具有風(fēng)力檢測功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理圖
圖11是本發(fā)明的桿塔氣象環(huán)境檢測單元工作流程圖12是本發(fā)明的桿塔入侵報警單元原理圖13是本發(fā)明的桿塔入侵報警單元工作流程圖14是本發(fā)明的輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元原理圖15是本發(fā)明的輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元工作流程圖
圖16是本發(fā)明的高壓桿塔的綜合測控裝置監(jiān)控界面。
具體實施例方式
本發(fā)明所述高壓桿塔的綜合測控裝置如附圖1所示，主要包括供電單元、智能驅(qū) 鳥單元、閃絡(luò)及雷擊定位檢測單元、桿塔傾斜檢測單元、桿塔氣象環(huán)境檢測單元、桿塔入侵 報警單元、輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元、中心控制器、無線收發(fā)裝置和恒溫器；供電單元又 分為太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電兩部分，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)還具有風(fēng)速和風(fēng)向檢測功能，是桿塔 氣象環(huán)境檢測裝置的重要組成部分；供電單元將采集的電量通過采集電路儲存到蓄電池 里，對系統(tǒng)進(jìn)行供電；無線收發(fā)裝置通過GPRS或無線局域網(wǎng)將現(xiàn)場采集的信息發(fā)到遠(yuǎn)處的 監(jiān)控中心；恒溫器是保證系統(tǒng)在低溫下正常工作的重要裝置，高壓桿塔綜合監(jiān)控裝置包括 六個主要功能單元，每個單元都有數(shù)據(jù)接口和中心控制相聯(lián)，傳送采集數(shù)據(jù)，接受中心控制 器的管理和控制，中心控制器通過無線裝置和遠(yuǎn)端監(jiān)控中心聯(lián)系，組成無線局域網(wǎng)或GPRS 網(wǎng)，方便監(jiān)控中心對高壓桿塔的監(jiān)控和管理。
如圖2所示，本發(fā)明所述高壓桿塔的綜合測控裝置具體工作流程為裝置開機(jī)以 后首先進(jìn)行初始化，自檢正常后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，否則系統(tǒng)通過無線方式向監(jiān)控中 心進(jìn)行報警；各個單元采集的數(shù)據(jù)如果正常則采用定時發(fā)送的機(jī)制，如數(shù)據(jù)異常則立即向 監(jiān)控中心進(jìn)行報警；該裝置一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，如果有監(jiān)控中心發(fā)來自檢的指令，立即中斷 現(xiàn)在工作，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，并把自檢結(jié)果和各個單元的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后恢復(fù)中斷前的工 作；無線發(fā)送數(shù)據(jù)包括該系統(tǒng)的地址、各個單元傳感器的地址、各個單元的采集數(shù)據(jù)信息、 各個單元的狀態(tài)信息、校驗碼等；當(dāng)桿塔氣象環(huán)境檢測裝置中采集的溫度低于系統(tǒng)設(shè)定最 低工作溫度時，立即啟動恒溫器，當(dāng)溫度高于最低溫度則關(guān)閉恒溫器，使系統(tǒng)始終處于設(shè)定 的最低工作溫度以上工作，整個裝置采用看門狗機(jī)制，裝置出現(xiàn)問題后可以自動重新復(fù)位， 提高了裝置的可靠性和免維護(hù)性。如圖3所示，本發(fā)明所述的智能驅(qū)鳥單元包括雷達(dá)傳感器或紅外傳感器、信號放 大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器、數(shù)據(jù)接口、超聲波發(fā)生器和語音發(fā)生器；其中雷達(dá)傳 感器和紅外傳感器的選用，可根據(jù)實際環(huán)境選用其中之一或二者的組合；雷達(dá)和紅外傳感 器檢測的信號比較微弱，必須經(jīng)過信號處理才能得到達(dá)到判斷物體運動的效果；控制器一 般采用DSP，其主要作用是對前端的信號采集部分進(jìn)行數(shù)字信號處理，擴(kuò)大監(jiān)控范圍，產(chǎn)生 脈沖信號，控制超聲波發(fā)生器和語音發(fā)生器的開閉；超聲波發(fā)生器是一種產(chǎn)生超聲波脈沖 干擾裝置，能夠刺激和破壞鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、生理系統(tǒng)，使其生理紊以達(dá)到驅(qū)鳥得效果；語音 發(fā)生器集成了多種鳥類天敵以及各種電子模擬聲音，采用隨機(jī)播放順序、隨機(jī)播放間隔、隨 機(jī)播放頻率三種隨機(jī)方式播放聲音芯片庫中的聲音，音質(zhì)好，聲音宏遠(yuǎn)，有效的防止了鳥類 的適應(yīng)性如圖4所示，本發(fā)明所述的智能驅(qū)鳥單元工作流程為該單元初始化后，開始進(jìn)入 監(jiān)控狀態(tài)，超聲波發(fā)生器和語音發(fā)生器在無鳥狀態(tài)下是關(guān)閉的，當(dāng)警戒空間內(nèi)有鳥進(jìn)入，全 天候雷達(dá)傳感器識別后通過控制器控制驅(qū)鳥裝置的開啟，超聲波發(fā)生器先開啟并發(fā)出頻率 可變超聲波，當(dāng)鳥離開后便自動關(guān)閉超聲波發(fā)生器的輸出；若在設(shè)定時間內(nèi)，鳥仍然沒有 離開，語音發(fā)生器便會啟動發(fā)出恐嚇語音，直到鳥類離開，鳥類離開后控制器關(guān)閉兩種發(fā)生 器；控制器和軟件可實現(xiàn)數(shù)百種超聲波、語音組合。如圖5所示，本發(fā)明所述的閃絡(luò)及雷擊定位單元包括羅氏線圈電流傳感器、信號 放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。該單元根據(jù)電磁感應(yīng)原理，通過檢測 閃絡(luò)和雷擊瞬間電磁場在羅氏線圈中感應(yīng)電流大小和方向，來判斷雷擊和閃絡(luò)的類型和大 小；羅氏線圈電流傳感器是一種大電流傳感器，能夠有效的監(jiān)控雷擊和閃絡(luò)的發(fā)生；發(fā)生 雷擊時，羅氏電流傳感器會輸出雷擊在桿塔上感應(yīng)電流的大小，經(jīng)過信號放大和處理，并經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換，將感應(yīng)電流的大小送到控制器中，控制器通過得到的感應(yīng)電流換算成雷擊實際電 流的大小，并進(jìn)行數(shù)字信號處理得到雷擊和閃絡(luò)的具體類型。如圖6所示，本發(fā)明所述的閃絡(luò)及雷擊定位單元工作流程為該單元初始化后，開 始進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，羅氏線圈傳感器一直開啟并對桿塔電流的狀況進(jìn)行檢測，如果檢測到的 電流超過設(shè)定的電流，則立即發(fā)出報警信息，否則繼續(xù)檢測；如有報警信息，控制器通過信 號處理得到檢測電流大小和方向，判斷雷擊和閃絡(luò)的類型，向中心控制器輸出檢測到的數(shù)
據(jù)信息。如圖7所示，本發(fā)明所述的桿塔傾斜檢測單元包括傾角傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；傾角傳感器是桿塔檢測單元的核心部分，本發(fā)明 中采用二軸傾角傳感器，在安裝時，將X軸或Y軸正方向?qū)?zhǔn)東、南、西、北四個方向其中之 一，通過控制器處理，能夠得出桿塔在X軸和Y軸方向各傾斜了多少，就能得到桿塔的具體 傾斜方位，便于維護(hù)人員對桿塔的維護(hù)。如圖8所示，本發(fā)明所述的桿塔傾斜檢測單元工作流程為該單元初始化后，開始 進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，傾角傳感器一直檢測桿塔在X軸和Y軸方向的傾斜角度，如果傾角傳感器檢 測到桿塔發(fā)生傾斜，控制器計算傾斜角度并且向上位機(jī)輸出傾斜角度，如果傾斜角度超過 設(shè)定的傾斜限度，則向上位機(jī)報警，否則繼續(xù)監(jiān)測。如圖9所示，本發(fā)明所述的桿塔氣象環(huán)境檢測單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感 器、溫度傳感器、濕度傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；風(fēng) 速傳感器和風(fēng)向傳感器是檢測風(fēng)力氣象參數(shù)的，風(fēng)向傳感器通過風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動的角度，來計算 出風(fēng)力的方向；風(fēng)速傳感器固定在風(fēng)標(biāo)上，隨風(fēng)標(biāo)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，始終保持著檢測最大風(fēng)速 的方向；本發(fā)明中根據(jù)實際需求把風(fēng)速風(fēng)向傳感器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起，利用風(fēng)力發(fā) 電和太陽能發(fā)電各自優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的環(huán)境自適應(yīng)和自供電。如圖10所示，本發(fā)明所述的具有風(fēng)力檢測功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)葉(3)、風(fēng)標(biāo) (2)、發(fā)電機(jī)(1)、風(fēng)力檢測單元和電量采集單元，其中風(fēng)力檢測單元包括角度傳感器、電 流傳感器、信號放大和處理部分、信號輸出部分，電量采集部分包括整流、濾波、變壓、直流 調(diào)制、蓄電池；角度傳感器是檢測風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動的角度從而檢測風(fēng)力的方向；電流傳感器是檢 測風(fēng)葉轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動所發(fā)電量的大小，從而間接計算出風(fēng)速的大小；采集部分 是發(fā)電機(jī)電量采集部分，將產(chǎn)生的電量經(jīng)過整理存儲在蓄電池中，供整個系統(tǒng)供電，實現(xiàn)了 該裝置的環(huán)境自適應(yīng)，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點，該創(chuàng)新點符合環(huán)境保護(hù)的發(fā)展趨勢，增強(qiáng)了高 壓桿塔的免維護(hù)性。如圖11所示，本發(fā)明所述的桿塔氣象環(huán)境檢測單元工作流程為該單元初始化 后，開始進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，四個傳感器均處于檢測狀態(tài)，采集環(huán)境的氣象參數(shù)，該參數(shù)經(jīng)處理 后送到控制器中，并通過數(shù)據(jù)接口向上位機(jī)輸出氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，同時本單元控制器判斷氣 象參數(shù)是否超過預(yù)先設(shè)定報警限制，如果超過設(shè)定限制，立即向上位機(jī)報警，否則繼續(xù)監(jiān) 控。如圖12所示，本發(fā)明所述的桿塔入侵報警單元包括攝像機(jī)、視頻信號處理部分、 A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；攝像機(jī)是采集監(jiān)控范圍圖像的裝置、攝像機(jī)采集的圖像 經(jīng)視頻信號處理和A/D轉(zhuǎn)換后送到控制器中，控制器對檢測的圖像進(jìn)行識別和圖像處理后 來判斷是否有人或物侵入監(jiān)控范圍，如有人或物入侵，立即向上位機(jī)發(fā)出報警信號。如圖13所示，本發(fā)明所述的桿塔入侵報警單元工作流程為該單元初始化后，開 始進(jìn)入檢測狀態(tài)，先初始圖像放入寄存器一，等過η秒后把檢測圖像放入寄存器二，η為大 于等于1的整數(shù)，通過智能分析系統(tǒng)分析寄存器二和寄存器一中是否有侵入體的差別，如 果沒有則判斷沒有人或物侵入監(jiān)測范圍，否則認(rèn)為有人或物入侵，立即報警；判斷完之后把 寄存器二的圖像移到寄存器一中，繼續(xù)采集圖像存到寄存器二中，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。如圖14所示，本發(fā)明所述的輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元包括傾角傳感器、拉力傳 感器、信號放大和處理部分、A/轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；傾角傳感器安裝在輸電線路 的絕緣子上，測量絕緣子與垂直方向的夾角，拉力傳感器是測量絕緣子串作用在輸電塔上拉力大?。粌A角傳感器和拉力傳感器測得參數(shù)通過數(shù)據(jù)接口傳到上位機(jī)。如圖15所示，本發(fā)明所述的輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元工作流程為該單元初始 化后，開始進(jìn)入檢測狀態(tài)，設(shè)定采樣時間η，η為大于等于1的整數(shù)，控制器η秒采集一次傾 角和拉力數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)處理后通過數(shù)據(jù)接口傳給上位機(jī)，上位機(jī)在通過無線收發(fā) 單元將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心，作為覆冰分析的重要參數(shù)；覆冰檢測的原理是假定懸垂絕緣 子串為均布荷載的剛體直棒，通過在絕緣子串上安裝拉力傳感器、傾角傳感器，測量絕緣子 串的偏斜角度以及絕緣子串作用在輸電塔上拉力大小，根據(jù)力矩平衡和力平衡條件，可以 計算得到作用在絕緣子串上的導(dǎo)線綜合荷載大小，輸電線路覆冰時，作用在輸電塔上的綜 合荷載包括垂直檔距內(nèi)的導(dǎo)線荷載、覆冰荷載以及風(fēng)荷載，風(fēng)荷載由風(fēng)速風(fēng)向傳感器測量 的結(jié)果按照輸電線路設(shè)計規(guī)范計算得出，最后根據(jù)建立力學(xué)分析方程得出線路覆冰的重量 和厚度。如圖16所示，本發(fā)明所述的高壓桿塔的綜合測控裝置界面顯示系統(tǒng)的檢測信息 包括各個單元是否正常、訪問系統(tǒng)的地址、工作時間、智能驅(qū)鳥單元的是否處于驅(qū)鳥狀態(tài)、 閃絡(luò)和雷擊電流的大小、閃絡(luò)和雷擊的類別、遭遇雷擊和閃絡(luò)的報警狀態(tài)、二軸傾角的大 小、傾角超限報警界面、傾角方向、系統(tǒng)環(huán)境的風(fēng)速大小、風(fēng)向、溫度大小、濕度大小、環(huán)境氣 象報警界面、供電電壓、蓄電池電量、恒溫器是否開啟、系統(tǒng)自檢控制選項、桿塔入侵報警界 面、覆冰超限報警、絕緣子傾角和拉力、覆冰綜合分析界面等。本發(fā)明所述的高壓桿塔的綜合測控裝置能夠完成智能驅(qū)鳥、智能雷擊和閃絡(luò)定 位、智能桿塔傾斜檢測、智能氣象環(huán)境檢測、智能入侵報警、智能覆冰參數(shù)檢測等功能，風(fēng)力 和太陽能發(fā)電符合環(huán)境自供電的要求，能夠穩(wěn)定高效的提供裝置所需電源，提高了系統(tǒng)的 免維護(hù)性，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊；該裝置是一種全新的，智能的，高技術(shù)含量的綜 合智能監(jiān)控系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)的重要組成部分，完全符合國家電網(wǎng)建設(shè)智能化電網(wǎng)的需求， 具有較高的實用價值和應(yīng)用價值。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修 改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和 變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高壓桿塔的綜合測控裝置，裝置包括供電單元、6個功能單元、中心控制器、無線收發(fā)裝置和恒溫器；6個功能單元包括智能驅(qū)鳥單元、閃絡(luò)及雷擊定位檢測單元、桿塔傾斜檢測單元、桿塔氣象環(huán)境檢測單元、桿塔入侵報警單元和輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元；供電單元包括太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩部分，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)還具有風(fēng)速和風(fēng)向檢測功能，是桿塔氣象環(huán)境檢測裝置的組成部分；供電單元將采集的太陽能和風(fēng)能通過采集電路儲存到蓄電池里，對系統(tǒng)進(jìn)行供電；無線收發(fā)單元將現(xiàn)場采集的信息發(fā)到遠(yuǎn)處的監(jiān)控中心；恒溫器在工作溫度低于預(yù)定最低工作溫度時開啟，保證系統(tǒng)在低溫下正常工作；高壓桿塔綜合測控裝置中的6個功能單元中每個單元都有數(shù)據(jù)接口和中心控制器相聯(lián)，傳送采集數(shù)據(jù)，接受中心控制器的管理和控制，中心控制器通過無線裝置和遠(yuǎn)端監(jiān)控中心聯(lián)系，接受監(jiān)控中心對高壓桿塔的監(jiān)控和管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置開機(jī)以后首先 進(jìn)行初始化，初始化正常后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，否則系統(tǒng)通過無線方式向監(jiān)控中心進(jìn) 行報警；各個功能單元采集的數(shù)據(jù)如果正常則采用定時發(fā)送的機(jī)制，如數(shù)據(jù)異常則立即向 監(jiān)控中心進(jìn)行報警；該裝置一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，如果有監(jiān)控中心發(fā)來自檢的指令，立即中斷 現(xiàn)在工作，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，并把自檢結(jié)果和各個功能單元的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后恢復(fù)中斷前 的工作；整個裝置采用看門狗機(jī)制，裝置出現(xiàn)問題后可以自動重新復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于智能驅(qū)鳥單元包括 雷達(dá)傳感器、紅外傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器、數(shù)據(jù)接口、超聲波 發(fā)生器和語音發(fā)生器；雷達(dá)傳感器和紅外傳感器可根據(jù)實際環(huán)境選用其中之一或二者的組 合；超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波頻段能夠刺激和破壞鳥類神經(jīng)系統(tǒng)、生理系統(tǒng)；語音發(fā)生 器集成了多種鳥類天敵以及各種電子模擬聲音，采用隨機(jī)播放順序、隨機(jī)播放間隔、隨機(jī)播 放頻率三種隨機(jī)方式播放聲音芯片庫中的聲音。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于智能驅(qū)鳥單元通過 傳感器判斷監(jiān)控區(qū)域內(nèi)是否有鳥類進(jìn)入，當(dāng)有鳥進(jìn)入，開啟超聲波發(fā)生器進(jìn)行驅(qū)鳥，若在設(shè) 定時間內(nèi)鳥仍然沒有離開，語音發(fā)生器便會啟動繼續(xù)進(jìn)行驅(qū)鳥，直到鳥類離開后控制關(guān)閉 兩種發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于閃絡(luò)及雷擊定位單 元包括羅氏線圈、電流傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于閃絡(luò)及雷擊定位單 元通過傳感器檢測流經(jīng)桿塔電流的大小，如電流超過設(shè)定的電流上限，立即發(fā)出報警信息， 控制器通過信號處理得到檢測電流大小和方向，判斷雷擊和閃絡(luò)的類型，向中心控制器輸 出檢測到的數(shù)據(jù)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔傾斜檢測單元 包括傾角傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口 ；傾角傳感器采 用二軸傾角傳感器或二軸加速度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔傾斜檢測單元 通過傾角傳感器一直檢測桿塔在X軸和Y軸方向的傾斜角度，如果傾角傳感器檢測到桿塔 發(fā)生傾斜，控制器計算傾斜角度并且向上位機(jī)輸出傾斜角度，如果傾斜角度超過設(shè)定的傾 斜限度，則向上位機(jī)報警，否則繼續(xù)監(jiān)測。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔氣象環(huán)境檢測 單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn) 換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔氣象環(huán)境檢測 單元中通過四個傳感器采集環(huán)境的氣象參數(shù)，并將參數(shù)送到控制器中處理，然后通過數(shù)據(jù) 接口向上位機(jī)輸出氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，如果采集數(shù)據(jù)超過設(shè)定限制參數(shù)，立即向上位機(jī)報警，否 則繼續(xù)監(jiān)控。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于具有風(fēng)力檢測功能 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)葉(3)、風(fēng)標(biāo)(2)、發(fā)電機(jī)(1)、風(fēng)力檢測單元和電量采集單元，其中風(fēng) 力檢測單元由角度傳感器、電流傳感器、信號放大和處理部分、信號輸出部分組成，電量采 集單元由整流、濾波、變壓、直流調(diào)制、蓄電池組成；角度傳感器通過檢測風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動的角度從 而檢測風(fēng)力的方向；電流傳感器是檢測風(fēng)葉轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動所發(fā)電量的大小，從 而間接計算出風(fēng)速的大小。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔入侵報警單元 包括攝像機(jī)、視頻信號處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù)接口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于桿塔入侵報警單 元通過攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，先將采集到的初始圖像放入第一寄存器，等過η秒后把最新 的檢測圖像放入第二寄存器，η為大于等于1的整數(shù)，通過智能分析系統(tǒng)分析第一寄存器和 第二寄存器中是否有差別，如果沒有則判斷沒有人或物侵入監(jiān)測范圍，否則認(rèn)為有人或物 入侵，立即報警；判斷完之后把第二寄存器的圖像移到第一寄存器中，繼續(xù)采集圖像存到第 二寄存器中，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控，該裝置中的第一寄存器和第二寄存器中的圖像分析是經(jīng)過圖 像處理后的比較，只識別是否有人或一定體積物體的移動或變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于輸電線路覆冰參數(shù) 檢測單元包括傾角傳感器、拉力傳感器、信號放大和處理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器和數(shù)據(jù) 接口 ；其中傾角傳感器安裝在輸電線路絕緣子上測量絕緣子串與垂直方向的夾角，拉力傳 感器測量絕緣子串作用在輸電塔上拉力大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于輸電線路覆冰參 數(shù)檢測單元經(jīng)過采樣時間η秒采集一次傾角和拉力數(shù)據(jù)，η為大于等于1的整數(shù)，并將采 集的數(shù)據(jù)處理后通過數(shù)據(jù)接口傳給上位機(jī)，上位機(jī)再通過無線收發(fā)單元將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中 心，監(jiān)控中心控制器將采集的拉力和傾角數(shù)據(jù)結(jié)合桿塔的氣象參數(shù)，綜合分析計算得出桿 塔的覆冰重量和厚度，如果覆冰的重量或厚度超限立即報警。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于高壓桿塔的綜合測 控裝置界面顯示系統(tǒng)的檢測信息包括各個單元是否正常、訪問裝置的地址、工作時間、智能 驅(qū)鳥單元是否處于驅(qū)鳥狀態(tài)、閃絡(luò)和雷擊電流的大小、閃絡(luò)和雷擊的類別、遭遇雷擊和閃絡(luò) 的報警狀態(tài)、二軸傾角的大小，傾角超限報警界面、傾角方向、系統(tǒng)環(huán)境的風(fēng)速大小、風(fēng)向、 溫度大小、濕度大小、環(huán)境氣象報警界面、供電電壓，蓄電池電量、恒溫器是否開啟、系統(tǒng)自 檢控制選項、桿塔入侵報警界面、覆冰超限報警、絕緣子傾角和拉力、覆冰綜合分析界面。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置的無線收發(fā)裝 置與監(jiān)控中心的通信采用 GPRS、HSCSD、WAP、EDGE、Bluetooth、EPOC、TD-SCMA、WCDMA、CDMA、CDMA2000、CDMA-EVD0, LTE、WIMAX 或無線局域網(wǎng)的方式。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于無線發(fā)送數(shù)據(jù)包括 該裝置的地址、各個單元傳感器的地址、各個單元的采集數(shù)據(jù)信息、各個單元的狀態(tài)信息、 校驗碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置中各部分的控 制器以及中心控制器采用DSP、單片機(jī)、ARM或FPGA。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計采用 防水、防靜電、防電磁干擾、防爆、防雷擊處理。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于防電磁干擾方法 是各個單元的連線采用帶有屏蔽層的同軸電纜，屏蔽層接地，并且在信號輸入端安裝EMI 吸收磁環(huán)；在非金屬或非導(dǎo)電的單元表面或外殼涂上靜電涂料。
22.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于溫度傳感器和濕度 傳感器要與恒溫器以及其他發(fā)熱源保持一段距離，防止恒溫器對溫度傳感器和濕度傳感器 的影響。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置采用無線局 域網(wǎng)傳輸方式時，各個桿塔裝置和監(jiān)控中心接收端組成的無線局域網(wǎng)采用星型和樹型的組 網(wǎng)方式，為增強(qiáng)傳輸信號質(zhì)量，每隔一段距離增設(shè)一個基站，中繼并放大傳輸信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置中的恒溫器采 用在_20°C能夠啟動并且進(jìn)行加熱的設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置中各個單元采 用超低功耗設(shè)計。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于裝置中的供電單元 采用了電池保護(hù)電路，當(dāng)蓄電池的電量被充滿后就停止外電路對蓄電池充電，防止過高的 電量對蓄電池的損壞。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于監(jiān)控中心接收端包 括接收天線、接收處理裝置、數(shù)據(jù)接口、計算機(jī)，最終數(shù)據(jù)信息在計算機(jī)的顯示器上顯示，通 過計算機(jī)對遠(yuǎn)端的桿塔綜合測控裝置進(jìn)行管理和控制。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于接收端的報警裝置 包括聲音警報、燈光警報、圖像警報。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的高壓桿塔的綜合測控裝置，其特征在于所述的聲音警報 采用喇叭，所述的燈光警報采用具有警示色和閃爍功能的燈泡或LED，所述的圖像警報是在 計算機(jī)顯示器上跳出報警界面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓桿塔的綜合測控裝置，裝置主要包括供電單元、智能驅(qū)鳥單元、閃絡(luò)及雷擊定位檢測單元、桿塔傾斜檢測單元、桿塔氣象環(huán)境檢測單元、桿塔入侵報警單元、輸電線路覆冰參數(shù)檢測單元、中心控制器、無線收發(fā)裝置和恒溫器；供電單元包括太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩部分，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)還具有風(fēng)速和風(fēng)向檢測功能，是桿塔氣象環(huán)境檢測裝置的重要組成部分；供電單元將采集的電量通過采集電路儲存到蓄電池里，對裝置進(jìn)行供電；無線收發(fā)裝置通過GPRS或無線局域網(wǎng)將現(xiàn)場采集的信息發(fā)到遠(yuǎn)處的監(jiān)控中心；本發(fā)明能夠完成智能驅(qū)鳥、閃絡(luò)和雷擊定位、桿塔傾斜檢測、氣象環(huán)境檢測、入侵報警、覆冰參數(shù)檢測等功能，風(fēng)力和太陽能發(fā)電符合環(huán)境自供電的要求，提高了系統(tǒng)的免維護(hù)性，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；本裝置是智能電網(wǎng)的重要組成部分，符合國家電網(wǎng)建設(shè)智能電網(wǎng)的要求，具有較高的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H02J13/00GK101989767SQ20101050542
公開日2011年3月23日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者崔彥嶺, 齊洪東 申請人:中電國科(北京)科技有限公司