[發(fā)明專利]基于無線傳感器網絡的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210265453.8
• 申請日: 2012-07-29
• 公開（公告）號: CN102818590A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 李正明;張鈺;潘天紅;朱琳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 樊文紅

?

技術領域

本發(fā)明涉及傳感器技術和無線通信技術領域，尤其涉及一種基于無線傳感器網絡的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統，屬于無線傳感器網絡應用領域。

背景技術

架空輸電線路是電力系統的重要組成部分，其可靠性和運行狀況直接關系到整個系統的安全，也決定著供電質量和供電可靠性。冰雪災害是影響架空線路安全運行的自然災害之一，輸電線路覆冰可能引起輸電線路過載、跳閘、導線舞動、絕緣子串覆冰閃絡等事故，特別是我國2008年雪災造成南方電網嚴重覆冰，導致輸電線路多處斷線、塔桿斷裂倒塌等嚴重事故，給國民經濟帶來重大損失。

目前，國內外大多進行覆冰理論、冰閃機理和塔桿強度設計等方面的工作，建立了大量的觀冰站、氣象站進行現場觀察和數據收集，研究了大量預報結冰事件、導線除冰、地線除冰等技術，但針對覆冰雪在線監(jiān)測技術的研究較少，2008年的冰災事故促進了覆冰雪在線監(jiān)測技術的研發(fā)和應用。

專利號為201020141329.7，名稱為“應用無線傳感器網絡的輸電線路導線狀態(tài)在線監(jiān)測裝置”公開了一種基于Zigbee技術的輸電線路綜合在線監(jiān)測裝置。每個傳感器監(jiān)測節(jié)點僅集成了加速度傳感器，角度傳感器和溫度傳感器，然而根據輸電線路覆冰計算的要求，需要針對溫度、濕度、風速、傾斜角度及導線受力變化等參數進行監(jiān)測，因此該發(fā)明僅對輸電線路狀況進行大體監(jiān)測，而不能針對輸電線路具體的覆冰情況進行監(jiān)測。同時，所有傳感器節(jié)點采用電池供電方式，由于節(jié)點完全處在室外環(huán)境，大大降低了電池的可靠性，一旦電池電量耗盡，人力更換電池相對比較困難。

申請?zhí)枮?01110154537.X，名稱為“電網輸電線路監(jiān)測方法和系統”，公開了一種基于傳感器多維感知技術的輸電線路在線監(jiān)測方法和系統，有效預防和減少電網輸電線路事故。該發(fā)明采用多種傳感器采集輸電線路各項參數,對輸電線路覆冰、舞動、污穢等故障進行監(jiān)測。但是該發(fā)明中數據傳輸采用TD一SCDMA網絡或接入光纖復合架空地線(OPGW)。前一種方式完全依賴于移動通信網絡，在移動信號不能覆蓋的偏僻區(qū)域，數據將不能及時可靠地傳輸。鋪架光纖復合架空地線代價過高，不易實現。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對以上現有技術的不足，提出了一種基于無線傳感器網絡的輸電線覆冰監(jiān)測技術，通過采集導線及周圍環(huán)境的狀態(tài)信息來實現對輸電線路覆冰情況遠程實時監(jiān)測，成本較低，結構簡單，數據傳輸相對可靠。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案這樣實現：

一種基于無線傳感器網絡的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統，包括若干終端數據采集節(jié)點，若干數據匯聚節(jié)點，一監(jiān)測網關，一衛(wèi)星，一遠端監(jiān)控中心，其特征在于：所述各終端數據采集節(jié)點可以通過Zigbee無線鏈路與所述數據匯聚節(jié)點通信，所述各數據采集節(jié)點之間不能相互通信。

在某一實施例中，所述系統采用層次網絡結構，下層基礎網絡為星型結構，上層骨干網絡為鏈狀結構。

在某一實施例中，所述系統將特定區(qū)域內數個終端數據采集節(jié)點和一個數據匯聚節(jié)點劃分為簇，將該區(qū)域中所述多個數據終端數據采集節(jié)點作為簇內節(jié)點，一個數據匯聚節(jié)點作為簇首節(jié)點，組建局部星型網絡，作為下層基礎網絡；而架空輸電線路通常呈隊列式排列，所有數據匯聚節(jié)點則組建鏈狀網絡，作為上層骨干網絡。

在某一實施例中，所述終端數據采集節(jié)點采集相關輸電線路狀態(tài)數據，包括環(huán)境溫度和濕度、即時風速、絕緣子串傾角和絕緣子串所受拉力的數據，并將采集到的數據傳輸到所述數據匯聚節(jié)點。

在某一實施例中，所述終端數據采集節(jié)點包括微處理器、Zibgee通信模塊，溫濕度傳感器、拉力傳感器、傾角傳感器、風速傳感器和供電模塊。

在某一實施例中，所述數據匯聚節(jié)點協調和收集簇內所述終端數據采集節(jié)點的工作狀態(tài)和監(jiān)測數據，并通過簇首轉發(fā)的形式將數據傳送至所述監(jiān)測網關。

在某一實施例中，所述無線傳感器網絡所有節(jié)點均采用導線感應取能電源。

本發(fā)明還公開了一種基于無線傳感器網絡的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統進行監(jiān)測的方法，包括：

在每個輸電線塔桿的各路輸電線絕緣子串上人工設置數個終端數據采集節(jié)點和一個數據匯聚節(jié)點，構成一個簇；

各終端數據采集節(jié)點上電后，進入工作模式開始進行監(jiān)測點輸電線路周圍環(huán)境的溫濕度，絕緣子串傾角、所受拉力和即時風速等相關數據的采集，并將采集到的數據發(fā)送給對應數據匯聚節(jié)點；

在完成數據采集及發(fā)送后，各終端數據采集節(jié)點關閉Zigbee通信模塊再次進入休眠模式；