[發明專利]基于高壓輸電線路的無線監測系統

無效

• 申請號: 200910068173.6
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101511097A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 韓雙立;張力晨;周文濤;張會建;陳建民;李季;趙增華;石高濤
• 申請（專利權）人: 天津市電力公司
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W84/18;H04B3/54
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬無線網絡技術領域，尤其是一種基于高壓輸電線路的無線監測系統。

背景技術

隨著無線傳感器網絡技術的發展，不僅可以實現對簡單標量數據(如溫度、濕度、光強等)的采集、傳輸與處理，還可以獲取信息量豐富的聲音、圖像等多媒體數據信息，實現細粒度、精確信息的環境監測，對感知區域進行全方位監控，大大拓展了傳統無線傳感器網絡的應用領域，在國防安全、科學研究、醫療看護、環境監控等方面有著巨大的潛在應用前景。

無線傳感器網絡在高壓輸電線路的在線監測中具有重要的應用價值。我國高壓輸電線路分布范圍廣、線路長，尤其是“西電東送”工程，不但地形地貌復雜，而且部分地區氣候條件比較惡劣，特別是在冬季，電纜上長時間結有覆冰，給高壓電纜帶來的重量載荷越來越大，嚴重情況下會造成斷纜進而桿塔倒塌。另外，洪水沖刷、不良地質、火災、導線舞動、導線懸掛異物、線路周圍建筑施工、塔材被盜等各種因素都會對高壓輸電線路造成不同程度的影響和破壞，帶來巨大的經濟損失。因此，在電力行業，急需一種有力的監控、監測手段對輸電線路環境參數及周邊狀況進行全天候監測，使輸電線路運行于可視可控之中。傳統的監測手段是采用工作人員定期到現場進行檢查的方式進行，這樣不僅消耗大量的人力和物力，而且不能及時監測故障事件，帶來一些不必要的工作延誤，甚至會擴大故障范圍。現有的解決方案通常使用移動通信網(GPRS，CDMA)進行標量數據(如溫度、濕度、光強等)的的傳輸，但這種方法存在如下問題：

1.可靠性差。其完全依賴移動通信網，而移動通信網的網絡覆蓋范圍有限，一般不會覆蓋到人跡罕至的地方。然而，高壓輸電線路，尤其是特高壓輸電線路，通常距離遠，跨越偏遠的山區、沙漠等環境惡劣的地域，如我國的西電東送工程的輸電線路。這些地方大都是移動通信網覆蓋不到的區域。另外，移動通信網基站在受到如雪災、地震等危害時，基站失效后會導致所轄小區內的所有用戶無法正常通信，而且基站的修復較困難，恢復通信所需時間較長。

2.難以實現多參數、全方位監控，其擴展性差。受移動通信網接入的限制，通常一個接入點只能監測一種或一類參數，如微風震動監測系統、絕緣子污穢監測系統、泄漏電流監測系統等。如果要監測多個參數就需要增加接入點數目，隨著監測規模的增加，后端監控的實現就會很復雜，可擴展性差。

3.監測系統的運行成本高。使用移動通信網產生大量的網絡使用費，盡管按流量收費、價格呈下調趨勢，但是大規模、長時間的使用，其使用費用還是相當可觀的。

4.傳輸速率低。移動通信網的有效傳輸速率只有幾十到一百多Kbps，難以滿足高清晰圖片、視頻的傳輸需求，不能實現對電纜覆冰、絕緣子污穢等狀態的監測。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種性能可靠、傳輸速率高、易于擴展且運行成本低的基于高壓輸電線路的無線監測系統。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于高壓輸電線路的無線監測系統，由采集終端、監測子站、監測網關、互聯網及監控中心連接構成，采集終端通過Zigbee協議與監測子站相連接并構成無線監測子網，監測子站之間以及監測子站與監測網關之間通過WiFi協議相連接并構成無線監測骨干網，監測網關通過互聯網與監控中心相連接。

而且，所述的采集終端安裝在輸電電纜或輸電鐵塔上，所述的監測子站安裝在輸電鐵塔上，所述的監測網關安裝在高壓變電站內。

而且，所述的采集終端包括一采集終端控制電路，該采集終端控制電路由主控模塊、傳感器模塊、Zigbee通信模塊及電源模塊構成，主控模塊通過I/O接口與傳感器模塊相連接，主控模塊通過SPI接口與Zigbee通信模塊相連接。

而且，所述的傳感器模塊包括標量傳感器和矢量傳感器。

而且，所述的監測子站包括一監測子站控制電路，該監測子站控制電路由主控模塊、WiFi通信模塊、Zigbee通信模塊及電源模塊構成，主控模塊通過MiniPCI接口與WiFi通信模塊相連接，主控模塊通過SPI接口與Zigbee通信模塊相連接。

而且，所述的監測網關包括一監測網關控制電路，該監測網關控制電路由主控模塊、WiFi通信模塊、以太網模塊及電源模塊構成，主控模塊通過MiniPCI接口和WiFi通信模塊相連接，主控模塊通過SMC接口和以太網模塊相連接。

而且，所述的無線監測子網采用星型網絡或網狀網絡進行連接。

本發明的優點和積極效果是：