一种输电线路智能报警系统的制作方法

1.本发明涉及智能报警领域，具体涉及一种输电线路智能报警系统。


背景技术：

2.为满足用电量日益增长的需求，输电线路铺设量愈来愈长，覆盖范围及其广大。输电线路的安全稳定运行对整个电网的安全稳定都有着十分重要的作用，但是输电线路不可避免地会面临穿过茂盛的山林或者架设在一些高大树木的上方，随着树木的不断生长，其与输电线路的距离不断减小，出现树枝碰线、树枝放电、树身带电的现象，容易造成线路故障，致使输电线路停电，严重时会引发触电事故，危及人身安全，给人们的生产生活造成严重的影响。
3.目前针对输电线路树木隐患，仍以人工巡检方式为主，但人工巡检面临检验作业强度大、检验周期长，而且部分巡检线路环境恶劣不宜人工巡检等问题。虽然近年来研究人员通过无人机巡检技术在电网应用取得了一定的成果，但无人机巡检技术仅限于通道三维建模和障碍物与导线之间的测距，受航空管制、天气和运维成本等因素的影响，无人机通道巡检通常是2-3次/年。在无人机巡检周期内，输电线路通道管理处于失控状态，无法实现针对树木对输电线路产生影响的实时检测。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种输电线路智能报警系统，该系统助于实现树木对输电线路的影响的实时检测，从而有助于避免输电线路故障的发生。
5.本发明所提供的具体技术方案如下：一种输电线路智能报警系统，包括：红外对射收发装置、处理装置、定位装置、无线通信装置和中心监控装置；处理装置通过与定位装置连接，获取定位信息；红外对射收发装置包括用于发射红外信号的多个红外发射电路模块以及用于接收红外发射电路模块发射出的红外信号的多个红外接收电路模块，其中，红外发射电路模块与红外接收电路模块一一对应；处理装置通过与所述多个红外接收电路模块连接，确定接收到的红外信号的数量；处理装置通过无线通信装置与中心监控装置连接，在接收到的红外信号的数量小于预设数量时，通过无线通信装置向中心监控装置发送报警信息和定位信息。
6.进一步地，所述系统还包括倾斜传感器；倾斜传感器用于采集架设输电线路的电线杆的倾斜角度；处理装置通过与倾斜传感器连接，获取电线杆的倾斜角度，并在所获取到的电线杆的倾斜角度超出预设的倾斜阈值角度范围时，通过无线通信装置向中心监控装置发送电线杆的倾斜角度，以供工作人员查看。
7.进一步地，所述红外发射电路模块包括红外发射管d1；红外发射管d1的负极接地，红外发射管d1的正极经第一电阻r1接入供电电源v1；
所述红外接收电路模块包括红外接收管d2；红外接收管d2的负极接地，红外接收管d2的正极与输出引线u0的第一端和第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端接入供电电源v1；输出引线u0的第二端与处理装置连接。
8.进一步地，所述系统还包括：电场采集传感器；电场采集传感器用于采集电场采集传感器所处输电线路的感应电场对应的电流信号和电压信号；处理装置通过与电场采集传感器连接，将采集到的电流信号和电压信号转换为电流数据和电压数据，并将所述电流数据和所述电压数据分别与预设的电流阈值范围和电压阈值范围进行比较，在所述电流数据或所述电压数据超出预设的电流阈值范围或电压阈值范围时，通过无线通信模块向中心监控装置发送报警信号和定位信号。
9.进一步地，所述系统包括信号处理模块；电场采集传感器通过信号处理模块与处理装置连接，信号处理模块对电场采集传感器采集的电流信号和电压信号进行处理，以满足处理装置对信号转换的工作范围。
10.进一步地，所述信号处理模块包括差分放大电路和比例放大与电平抬升电路；差分放大电路通过与电场采集传感器连接，对电场采集传感器所采集到的电流信号和电压信号进行放大；比例放大与电平抬升电路通过与差分放大电路连接，对经差分放大电路放大的电压信号和电流信号进行调整，以满足处理装置对信号转换的工作范围。
11.进一步地，差分放大电路包括第三电阻r3和第四电阻r4，第三电阻r3的第一端与电场采集传感器连接；第三电阻r3的第二端与第五电阻r5的第一端和运算放大芯片ic1的in-引脚连接；第五电阻r5的第二端接地；第四电阻r4的第一端与电场采集传感器连接；第四电阻r4的第二端与第六电阻r6的第一端和运算放大芯片ic1的in+引脚连接；第六电阻r6的第二端接地；运算放大芯片ic1的-vcc引脚接电源v3；运算放大芯片ic1的+vcc引脚接正电源v4；运算放大芯片ic1的out引脚与引线vdif-1的第一端和第七电阻r7的第一端相连；第七电阻r7的第二端与运算放大芯片ic1的no internal引脚相连且接地；引线vdif-1的第二端与比例放大与电平抬升电路连接。
12.进一步地，比例放大与电平抬升电路包括引线vdif-2，引线vdif-2的第一端与引线vdif-1的第二端相连；引线vdif-2的第二端与第八电阻r8的第一端相连；第八电阻r8的第二端与第十电阻r10的第一端、第九电阻r9的第一端和运算放大芯片ic2的1in-引脚相连；第九电阻r9的第二端与参考电压vref相连；运算放大芯片ic2的out1引脚与第十电阻r10的第二端和第十二电阻r12的第一端相连；运算放大芯片ic2的1in+引脚通过第十一电阻r11接地；运算放大芯片的out2引脚与引线vout的第一端、第十三电阻r13的第一端相连；
运算放大芯片的2in-引脚与第十二电阻r12的第二端和第十三电阻r13的第二端相连；运算放大芯片的2in+引脚通过第十四电阻r14接地；运算放大芯片的-vcc引脚接入电源v5；运算放大芯片的+vcc引脚接入电源v6。
13.进一步地，所述无线通信装置采用兼容4g和5g网络的gprs无线通信装置。
14.本发明的有益效果在于：本发明通过设置包括多个红外发射电路模块和红外接收电路模块的红外对射收发装置，通过确定接收到红外信号的数量，并将所确定的红外信号的数量与预设的红外信号数量进行比较，在红外信号的数量少于预设的红外信号数量时，判定为有树木对输电线路产生影响，通过无线通信模块向中心监控装置发送报警信息和位置信息，有助于实现树木对输电线路产生影响的实时检测，使得工作人员能够及时作出应对措施，一定程度上避免了输电线路故障的发生，而且不需要工作人员去现场巡视，有助于减小巡检强度，节约运维成本。
15.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1示出了本发明一个实施例的输电线路智能报警系统的电气原理图框图示意图。
18.图2示出了本发明另一实施例的输电线路智能报警系统的电气原理框图示意图。
19.图3示出了本发明又另一实施例的输电线路智能报警系统的电气原理框图示意图。
20.图4示出了本发明一实施例的红外对射收发装置的电路原理图示意图。
21.图5示出了本发明一实施例的差分放大电路的电路原理图示意图。
22.图6使出了本发明一实施例的比例放大与电平抬升电路的电路原理图示意图。
23.1-处理装置；2-红外对射收发装置；2-1-红外发射电路模块；2-2-红外接收电路模块；3-定位装置；4-无线通信装置；5-中心监控装置；6-倾斜传感器；7-电场采集传感器；8-信号处理模块。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.本实施例提供了一种输电线路智能报警系统的实施例，如图1所示，输电线路智能报警系统包括：红外对射收发装置2、处理装置1、定位装置3、无线通信装置4和中心监控装置5。
27.红外对射收发装置2包括用于发射红外信号的多个红外发射电路模块2-1以及用于接收红外发射电路模块2-1发射出的红外信号的多个红外接收电路模块2-2，其中，红外发射电路模块2-1与红外接收电路模块2-2一一对应。
28.红外发射电路模块2-1安装在用于架设输电线路的电线杆上，红外接收电路模块2-2安装在与安装有红外发射电路模块2-1的电线杆相邻的电线杆上，需要说明的是，红外发射电路模块2-1与红外接收电路模块2-2的安装高度是树木若超过该高度可能对输电线路产生影响的高度。
29.处理装置1通过与定位装置3连接，获取定位信息。
30.处理装置1通过与所述多个红外接收电路模块2-2连接，确定接收到的红外信号的数量。
31.处理装置1通过无线通信装置4与中心监控装置5连接，在接收到的红外信号的数量小于预设数量时，通过无线通信装置4向中心监控装置5发送报警信息和定位信息。
32.需要说明的是，红外对射收发装置2的工作原理以及安装方式，对于本领域技术人员而言是总所周知的，在此不做过多赘述。
33.在本发明在使用时，将红外发射电路模块2-1安装在用于架设输电线路的电线杆上，将红外接收电路模块2-2安装在与安装有红外发射电路模块2-1的电线杆相邻的电线杆上，并使其高度相对应，使得红外接收电路模块2-2能够接收到与其相对应的红外发射电路模块2-1所发射的红外信号。其中，红外发射电路模块2-1与红外接收电路模块2-2的安装的高度是树木若超过该高度可能对输电线路产生影响的高度。同时将定位装置3安装在电线杆上。
34.当树木生长到遮挡住红外发射电路模块2-1发射的红外信号时，红外接收电路模块2-2接收到的红外信号的数量将会减少，当接收到的数量少于预设的数量时，则通过无线通信装置4向中心监控装置5发送报警信息和定位信息，使得工作人员及时发现树木可能对输电线路产生影响并确定具体的位置，以便及时作出处理，避免故障发生。
35.本实施例提供了一种输电线路智能报警系统的另一实施例，如图2所示，所述输电线路智能报警系统还包括倾斜传感器6。倾斜传感器6安装在电线杆上，在中心监控装置5接收到报警信息时，工作人员可以首先查看是否接收到电线杆的倾斜角度，若没有接收到电线杆的倾斜角度，说明电线杆的倾斜角度没有超出预设的倾斜角度范围，排除由于电线杆的倾斜导致的树木对输电线的影响。
36.若接收到电线杆的倾斜角度，说明电线杆的倾斜角度超出预设的倾斜角度范围，工作人员根据倾斜角度可以判断出可能存在由于电线杆的倾斜而导致树木遮挡红外对射收发装置2，使得接收到的红外信号数量减少，工作人员在进行维修时，可以同时携带维修电线杆倾斜的装置，提高了工作效率。
37.示例性地，中心监控装置5采用pc上位机。
38.示例性地，无线通信装置4采用兼容4g和5g网络的gprs无线通信装置。处理装置1采用msp430单片机等。
39.本实施例提供了一种输电线路智能报警系统的又另一实施例，如图3所示，所述输电线路智能报警系统还包括：电场采集传感器7和信号处理模块8。
40.电场采集传感器7用于采集电场采集传感器7所处输电线路的感应电场对应的电流信号和电压信号。
41.电场采集传感器7通过信号处理模块8与处理装置1连接，信号处理模块8对电场采集传感器7采集的电流信号和电压信号进行处理，以满足处理装置1对信号转换的工作范围。
42.处理装置1被配置用于将符合工作范围的电流信号和电压信号转换为电流数据和电压数据，并将所述电流数据和所述电压数据分别与预设的电流阈值范围和电压阈值范围进行比较，在电流数据或电压数据超出预设的电流阈值范围或电压阈值范围时，通过无线通信装置4向中心监控装置5发送报警信号和定位信号，从而有助于实时检测输电线路的故障。
43.示例性地，电场采集传感器7采用非接触电流电压一体化传感器。
44.示例性地，红外发射电路模块2-1包括红外发射管d1。
45.红外发射管d1的负极接地，红外发射管d1的正极经第一电阻r1接入供电电源v1。
46.红外接收电路模块2-2包括红外接收管d2。
47.红外接收管d2的负极接地，红外接收管d2的正极与输出引线u0的第一端和第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端接入供电电源v1。
48.输出引线u0的第二端与处理装置1连接。
49.示例性地，信号处理模块8包括差分放大电路和比例放大与电平抬升电路。
50.差分放大电路通过与电场采集传感器7连接，对电场采集传感器7所采集到的电流信号和电压信号进行放大。
51.比例放大与电平抬升电路通过与差分放大电路连接，对经差分放大电路放大的电压信号和电流信号进行调整，以满足处理装置1对信号转换的工作范围。
52.需要说明的是，处理装置1可以进行ad转换，ad转换时，通常有一定的工作范围。为了保证电场采集传感器7的输入信号在电压等级较低时不低于ad转换的电压下限，在电压等级较高时不超过ad转换的电压上限，利用比例放大与电平抬升电路对输入信号的幅值加以调整，使其能够处于处理装置1的ad转换的电平范围内。
53.差分放大电路包括第三电阻r3和第四电阻r4，第三电阻r3的第一端与电场采集传感器7连接；第三电阻r3的第二端与第五电阻r5的第一端和运算放大芯片ic1的in-引脚2连接。第五电阻r5的第二端接地。
54.第四电阻r4的第一端与电场采集传感器7连接；第四电阻r4的第二端与第六电阻r6的第一端和运算放大芯片ic1的in+引脚3连接；第六电阻r6的第二端接地。运算放大芯片ic1的-vcc引脚4接电源v3；运算放大芯片ic1的+vcc引脚7接正电源v4。
55.运算放大芯片ic1的out引脚6与引线vdif-1的第一端和第七电阻r7的第一端相连。第七电阻r7的第二端与运算放大芯片ic1的no internal引脚5相连且接地。引线vdif-1
的第二端与比例放大与电平抬升电路连接。
56.比例放大与电平抬升电路包括引线vdif-2，引线vdif-2的第一端与引线vdif-1的第二端相连；引线vdif-2的第二端与第八电阻r8的第一端相连。
57.第八电阻r8的第二端与第十电阻r10的第一端、第九电阻r9的第一端和运算放大芯片ic2的1in-引脚2相连。第九电阻r9的第二端与参考电压vref相连。
58.运算放大芯片ic2的out1引脚1与第十电阻r10的第二端和第十二电阻r12的第一端相连。运算放大芯片ic2的1in+引脚3通过第十一电阻r11接地。运算放大芯片的out2引脚7与引线vout的第一端和第十三电阻r13的第一端相连。
59.运算放大芯片的2in-引脚6与第十二电阻r12的第二端和第十三电阻r13的第二端相连。运算放大芯片的2in+引脚5通过第十四电阻r14接地。运算放大芯片的-vcc引脚4接入电源v5。运算放大芯片的+vcc引脚8接入电源v6。
60.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种输电线路智能报警系统，其特征在于，包括：红外对射收发装置、处理装置、定位装置、无线通信装置和中心监控装置；处理装置通过与定位装置连接，获取定位信息；红外对射收发装置包括用于发射红外信号的多个红外发射电路模块以及用于接收红外发射电路模块发射出的红外信号的多个红外接收电路模块，其中，红外发射电路模块与红外接收电路模块一一对应；处理装置通过与所述多个红外接收电路模块连接，确定接收到的红外信号的数量；处理装置通过无线通信装置与中心监控装置连接，在接收到的红外信号的数量小于预设数量时，通过无线通信装置向中心监控装置发送报警信息和定位信息。2.根据权利要求1所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述系统还包括倾斜传感器；倾斜传感器用于采集架设输电线路的电线杆的倾斜角度；处理装置通过与倾斜传感器连接，获取电线杆的倾斜角度，并在所获取到的电线杆的倾斜角度超出预设的倾斜阈值角度范围时，通过无线通信装置向中心监控装置发送电线杆的倾斜角度，以供工作人员查看。3.根据权利要求1所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述红外发射电路模块包括红外发射管d1；红外发射管d1的负极接地，红外发射管d1的正极经第一电阻r1接入供电电源v1；所述红外接收电路模块包括红外接收管d2；红外接收管d2的负极接地，红外接收管d2的正极与输出引线u0的第一端和第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端接入供电电源v1；输出引线u0的第二端与处理装置连接。4.根据权利要求1所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述系统还包括：电场采集传感器；电场采集传感器用于采集电场采集传感器所处输电线路的感应电场对应的电流信号和电压信号；处理装置通过与电场采集传感器连接，将采集到的电流信号和电压信号转换为电流数据和电压数据，并将所述电流数据和所述电压数据分别与预设的电流阈值范围和电压阈值范围进行比较，在所述电流数据或所述电压数据超出预设的电流阈值范围或电压阈值范围时，通过无线通信模块向中心监控装置发送报警信号和定位信号。5.根据权利要求4所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述系统包括信号处理模块；电场采集传感器通过信号处理模块与处理装置连接，信号处理模块对电场采集传感器采集的电流信号和电压信号进行处理，以满足处理装置对信号转换的工作范围。6.根据权利要求5所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述信号处理模块包括差分放大电路和比例放大与电平抬升电路；差分放大电路通过与电场采集传感器连接，对电场采集传感器所采集到的电流信号和电压信号进行放大；比例放大与电平抬升电路通过与差分放大电路连接，对经差分放大电路放大的电压信
号和电流信号进行调整，以满足处理装置对信号转换的工作范围。7.根据权利要求6所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，差分放大电路包括第三电阻r3和第四电阻r4，第三电阻r3的第一端与电场采集传感器连接；第三电阻r3的第二端与第五电阻r5的第一端和运算放大芯片ic1的in-引脚连接；第五电阻r5的第二端接地；第四电阻r4的第一端与电场采集传感器连接；第四电阻r4的第二端与第六电阻r6的第一端和运算放大芯片ic1的in+引脚连接；第六电阻r6的第二端接地；运算放大芯片ic1的-vcc引脚接电源v3；运算放大芯片ic1的+vcc引脚接正电源v4；运算放大芯片ic1的out引脚与引线vdif-1的第一端和第七电阻r7的第一端相连；第七电阻r7的第二端与运算放大芯片ic1的no internal引脚相连且接地；引线vdif-1的第二端与比例放大与电平抬升电路连接。8.根据权利要求7所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，比例放大与电平抬升电路包括引线vdif-2，引线vdif-2的第一端与引线vdif-1的第二端相连；引线vdif-2的第二端与第八电阻r8的第一端相连；第八电阻r8的第二端与第十电阻r10的第一端、第九电阻r9的第一端和运算放大芯片ic2的1in-引脚相连；第九电阻r9的第二端与参考电压vref相连；运算放大芯片ic2的out1引脚与第十电阻r10的第二端和第十二电阻r12的第一端相连；运算放大芯片ic2的1in+引脚通过第十一电阻r11接地；运算放大芯片的out2引脚与引线vout的第一端、第十三电阻r13的第一端相连；运算放大芯片的2in-引脚与第十二电阻r12的第二端和第十三电阻r13的第二端相连；运算放大芯片的2in+引脚通过第十四电阻r14接地；运算放大芯片的-vcc引脚接入电源v5；运算放大芯片的+vcc引脚接入电源v6。9.根据权利要求1所述的输电线路智能报警系统，其特征在于，所述无线通信装置采用兼容4g和5g网络的gprs无线通信装置。

技术总结
本发明涉及智能报警领域，具体涉及一种输电线路智能报警系统，该系统红外对射收发装置、处理装置、定位装置、无线通信装置和中心监控装置；处理装置通过与定位装置连接，获取定位信息；红外对射收发装置包括多个红外发射电路模块和红外接收电路模块，其中，红外发射电路模块与红外接收电路模块一一对应；处理装置通过与所述多个红外接收电路连接，确定接收到的红外信号的数量；在接收到的红外信号的数量小于预设数量时，通过无线通信装置向中心监控装置发送报警信息和定位信息，有助于实现树木对输电线路产生影响的实时检测，一定程度上避免了输电线路故障的发生，而且不需要工作人员去现场巡视，有助于减小巡检强度，节约运维成本。本。本。


技术研发人员：张义国 杨亚男 付雪影 姜映辉 赵雯 张学敏 宋川 魏承诚
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司滨州市滨城区供电公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/24