[發明專利]基于物聯網的電力鐵塔環境氣象監測系統

無效

• 申請號: 201210189560.7
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102681031A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 毛振剛
• 申請（專利權）人: 毛振剛
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電力鐵塔監測系統，特別是一種基于物聯網的電力鐵塔環境氣象監測系統。

背景技術

隨著電力建設的迅速發展，電網規模不斷擴大，在復雜條件下的電網建設和設備維護工作也越來越多，作為電力輸送樞紐的電力鐵塔具有環境條件惡劣、難以維護等特點，近年來由于電力鐵塔故障引起的電力事故逐年上升，電力部門目前采用定期人工巡視、直升機巡視等手段，一般巡視周期為一個月，而在巡視期間鐵塔及周圍環境情況是不得而知的，這就為電力鐵塔的安全運行埋下巨大的隱患。另外，有一些電力鐵塔架設在人員不易到達的地區，有的線路工人每天只能巡視1-2基桿塔，勞動效率低下，電力鐵塔周圍環境復雜多變，只有在巡視時才能發現已存在的問題。目前急需一種簡便、有效的監控、監測手段對電力鐵塔周邊狀況及環境參數進行全方位、全天候監測，使輸電線路運行于可視可控之中。

物聯網是一個集多種技術、多種網絡的復雜信息系統網絡，無線傳感網絡采用傳感器隨時隨地對物體進行信息采集和獲取，是物聯網的重要感知神經末梢，核心在于全面感知、可靠傳送、智能處理，以精細和動態的方式管理生產和生活，將物聯網技術應用到電力鐵塔氣象監測系統中，能根據采集數據實現自動檢測和智能控制，保證鐵塔安全。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于物聯網技術的思路，采用傳感器采集鐵塔的物理狀態，方便維護人員及時發現鐵塔存在的安全隱患，實現精細化、預防性的智能鐵塔維護，同時采用風光互補發電，保證系統穩定性的基于物聯網的電力鐵塔環境氣象監測系統。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于物聯網的電力鐵塔環境氣象監測系統，由數據采集模塊、監測主機、電源模塊、數據傳輸模塊、客戶端、服務器組成，其特征在于：數據采集模塊包括位移傳感器、傾角傳感器、扭矩傳感器、覆冰探測器、數據采集儀、小型氣象臺、攝像機，小型氣象臺包括溫濕度測量模塊、風速測量模塊、風向測量模塊，數據傳輸模塊采用3G傳輸和2G傳輸相結合的方式，所述的電源模塊包括太陽能發電模塊、風力發電模塊、蓄電池。

而且，所述的監測主機和傳感器外殼采用防磁金屬材料，數據傳輸線纜采用3層屏蔽室外線纜，各種接頭采用金屬航空頭，系統采用了多層屏蔽技術建造。

而且，所述的客戶端將檢測到的鐵塔水平位移、垂直度和扭矩等參數改變量與設計規范中的極限指標對比，由此判斷鐵塔使用狀態是否正常。

在后臺分析中有關鐵塔形變的關鍵參數和預警策略如下所述：

（1）采用位移傳感器測量鐵塔水平位移的改變，考慮風荷載等外力作用下，根據鐵塔的設計規范，滿足規定的鐵塔某點水平位移的極限值，即當鐵塔平臺上測量到水平位移改變量ΔL1>平臺高度H_平臺/75時候，產生性能告警。

（2）采用傾角傳感器測量出鐵塔垂直度的改變，考慮風荷載等外力作用下，根據鐵塔的設計規范，滿足規定鐵塔垂直度的極限值，即當鐵塔頂端水平，位移ΔL>鐵塔高度H_塔高/1500時候，產生性能告警。

（3）采用扭矩傳感器測量出鐵塔軸向扭曲的改變，根據通信鐵塔設計規范，軸向扭矩改變的極限值：在當地30年一遇最大風速下，鐵塔軸向扭曲不得超過±0.4°，考慮風荷載等外力作用下，當鐵塔平臺上軸向扭轉θ>±0.4°時候，則產生性能告警。

而且，所述的監測主機防雷及防線路閃絡設計，機殼經過桿塔與大地連接，傳感器全部采用防雷器件。

而且，所述的攝像機采用移動安裝方式，在兩塔架之間額外架設防冰線纜，把監測設備通過滑輪掛在線纜上，可以通過滑輪控制設備的進退，全方位的監測塔架之間導線、絕緣子、塔架的覆冰情況。

本發明的優點和積極效果是：

1、本發明采用最先進的3G技術進行防范，整個系統全無線進行傳輸，采用無線3G網絡進行鐵塔及周圍環境氣候警情的傳輸；如果3G信號不穩定，則在無3G信號時，系統會自動切換到2G信號。

2、本發明采用風光互補的供電方式，在連續陰天的情況下，還可以利用風力發電的方式提供系統供電，提高了系統的安全穩定運行能力。

3、本發明攝像機采用移動安裝方式，在兩塔架之間額外架設防冰線纜，把監測設備通過滑輪掛在線纜上，可以通過滑輪控制設備的進退，全方位的監測塔架之間導線、絕緣子、塔架的覆冰情況，從而大大增加了覆冰監測區域，更全面的判斷整體的覆冰狀況。