一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置的制作方法

1.本技术涉及输电线路检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置。


背景技术：

2.通信技术是输电线路在线监测数据可靠传输的关键，随着北斗三号全球卫星导航系统的建成与开通，北斗系统的短报文功能越来越受到关注，报文容量也有大幅提升，新一代北斗通信技术已实用化。
3.由于输电线路杆塔大都分布在野外，采用传统人员巡视的方法监测不仅耗费大量的人力物力，而且某些参数人工实测困难，实施可靠程度难以保证。除此之外，对于无人坚守的杆塔，当发生倾斜、沉落和偏移时，无法第一时间通知管理人员派遣维修人员在最短的时间内恢复。
4.基于以上现实考虑，如何针对输电线路杆塔组立进行实时倾斜等数据的监测，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，利用北斗定位及短报文通信回传功能，实现对输电线路杆塔倾斜程度进行智能监控、状态评估和全寿命周期管理功能提供信息、技术支撑，为电力企业安全生产及稳定运行提供保障。
6.本技术提供一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，包括用以采集和加工输电线路数据的输电线路采集终端、用以进行后台数据处理的后台数据处理终端，以及通迅连接所述输电线路采集终端及后台数据处理终端、用以在线将所收集的数据传输到后台数据处理终端的北斗通信模块：
7.所述北斗通信模块，布设于输电线路杆塔上，包括cors基准站、北斗信号接收机、监测中心和cors站，所述cors基准站内安置有所述北斗信号接收机，所述北斗信号接收机用以对测区内的卫星进行连续观测并实时将观测数据和站坐标信息传送给所述监测中心，所述监测中心接收及计算所述cors站传送的差分数据并获得杆塔倾斜度；
8.所述后台数据处理终端，具有布设于杆塔的北斗接收机及固定于杆塔顶部的天线，所述天线将所述北斗接收机通过串口与arm核心板相连接，所述arm核心板通信连接所述cors站及上位机、以接收所述cors站传送的差分数据并将结果发送至所述上位机。
9.在一些实施例中，所述输电线路采集终端包括用以监测交流电流和交流电压的信号传感器接收器、用以将所述信号传感器接收器监测的电压及电流信号转换成数字信号的a/d转换电路、用以实时显示电流、电压及频率数值的液晶控制电路、单片机控制电路和通过示波器实现当前频率波形的频率监测电路。
10.在一些实施例中，所述频率监测电路通过示波器实时显示。
11.在一些实施例中，还包括通讯连接所述后台数据处理终端、用以当杆塔的倾斜角
度大于预设倾斜角度时发出警报的报警设备。
12.在一些实施例中，所述报警设备具体为报警灯、鸣响报警器，或者声光报警器。
13.本技术所提供的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，具有如下技术优点：
14.1、通过输电线路采集终端不仅能够采集输电线路上的电流电压等基本信息，还可以采集气象数据、输电线弧垂、杆塔倾斜角度等，涉及多维度数据，数据采集全面，精准可靠地评估输电线路杆塔倾斜程度、工作状态、全寿命周期管理等；
15.2、为适应北斗通信特点减少数据传输量，将部分智能分析功能前移，部署于现场终端，实现边缘计算，数据传输高、安全性好；
16.3、监测结果通过后台数据处理终端发送至上位机加以显示，实现对杆塔倾斜程度的实时化智能监测，监测数据可视化，为电力企业安全生产，稳定运行提供保障。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本技术所提供的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置的示意图；
19.图2为图1中输电线路采集终端的示意图；
20.图3为图1中北斗通信模块的示意图；
21.图4为图1中后台数据处理终端的示意图；
22.图5为图1中a/d转换电路的示意图；
23.图6为图1中液晶控制电路的示意图；
24.图7为图1中单片机控制电路的示意图；
25.图8为图1中频率监测电路的示意图。
26.其中，1-输电线路采集终端、2-北斗通信模块、3-后台数据处理终端；
27.11-a/d转换电路、12-液晶控制电路、13-单片机控制电路、21-北斗信号接收机、22-监测中心、23-cors站、24-基准站。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
29.参考图1，图1为本技术所提供的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置的示意图。
30.本技术提供一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，包括输电线路采集终端1、后台数据处理终端3和北斗通信模块2。输电线路采集终端1用以采集和加工输电线路数据，例如，电力数据、气象数据、线缆弧垂数据和基塔数据等，其中，电力数据包含电流、
电压等，气象数据包含温湿度、风力等，基塔数据包含倾斜度、沉降度等，通过电力数据、气象数据、线缆弧垂数据和基塔数据综合评价杆塔倾斜程度。为适应北斗通信特点减少数据传输量，本技术将部分智能分析功能前移，部署于现场终端，实现边缘计算。后台数据处理终端3用以对后台数据进行处理，北斗通信模块2通迅连接输电线路采集终端1及后台数据处理终端3，用以在线将集的数据传输到后台数据处理终端。
31.如图3所示，图3为图1中北斗通信模块的示意图。
32.为了保障电力基础设施的安全性，同时满足智能电网的发展对广域电网系统状态监控信息传输、时间同步等功能的需求，北斗通信模块2采用北斗系统，其主要运行过程为：利用野外现场的监测站点(cors站23、基准站24)，使用无线通信技术，将输电线路终端与后台数据处理终端3连接起来。图3对应为杆塔倾斜监测方法：在输电线路杆塔上布设该北斗通信模块2，并且在不容易发生沉降或变形的地形稳定区域建立cors基准站。cors基准站内安置北斗信号接收机21，对测区内的卫星进行连续观测，并实时将观测数据和站坐标信息传送给监测中心22。监测中心22接收cors站23传送的差分数据，然后根据相对定位原理，实时地处理数据，并实时地给出观测站的三维坐标，监测中心22对杆塔倾斜度进行实时解算，从而实现对杆塔进行实时的安全监测。
33.如图4所示，图4为图1中后台数据处理终端的示意图。
34.后台数据处理终端3，对于每一座输电线杆塔，其监测系统由一台布设于杆塔的北斗接收机及天线、一块arm核心板以及连续运行稳定参考站组成。在杆塔上布置一台北斗接收机作为移动站，将其天线固定在杆塔顶部，将北斗接收机通过串口与arm核心板相连接。监测算法利用ntrip网络协议与cors站23通信接收差分数据，并将数据写入北斗接收机以便北斗接收机进行差分解算，获得高精度的定位信息。同时读取北斗接收机输出的定位信息，并对其进行处理及解算倾角后，将结果发送给上位机加以显示，以实现对杆塔倾斜角度的监测。本技术中的后台数据处理终端3具有提供多源数据整合、报表统计、数据可视化、自助式bi分析、以及数据填报等功能，帮助用户挖掘数据的潜在价值。
35.输电线路采集终端1通过在信号接收端利用多种不同的信号传感器接收器来收集所需的基本信息，例如电流电压，线路频率等，线路终端通过卫星信号在线将所收集的数据传输到后台数据处理终端3中，并在后台数据处理终端3进行对应的分类计算。输电线路采集终端1包括用以分别收集各类数据的信号传感器接收器、a/d转换电路11、液晶控制电路12、单片机控制电路13和频率监测电路，如图2、图5至图8所示。
36.在经过此电路后可以得到准确的当前输电塔杆所对应角度的实时线杆电流、电压、对应频率等数据，并将其实时数据输入到北斗接收器中与机塔数据进行结合分析，进行差分解算，获得高精度的定位信息。同时将北斗接收机输出的定位信息读取出来，并对其进行处理及解算倾角后，将结果发送给上位机加以显示，以实现对杆塔倾斜角度的监测。
37.其中，各个电路之间的连接关系如下：通过信号传感器监测交流电流和交流电压，之后再通过a/d转化电路将电压电流的信号转换成数字信号，再传给后边的单片机。
38.其中，a/d转换电路将电压值、电流值等信号转换成八位的数字信号；液晶显示电路的功能是可以实时显示电流电压频率等相关数值；频率监测电路通过示波器来实现当前频率波形。
39.在输电线路杆塔上布设本终端装置，并在不容易发生沉降或变形的区域建立cors
基准站。基准站24内安置北斗信号接收机21，对测区内的卫星进行连续观测，并实时将观测数据和站坐标信息传送给监测中心22。监测中心22接收cors站23传送的差分数据，然后根据相对定位原理，实时地处理数据，并实时地给出观测站的三维坐标，监测中心22对倾斜度进行实时解算，从而实现对杆塔进行实时的安全监测。
40.具体过程如图4所示，对于每一座输电线杆塔，其监测系统由一台北斗接收机及天线、一块arm核心板以及连续运行稳定参考站组成。在杆塔上放置一台北斗高精度接收机作为移动站，将其天线固定在杆塔顶部。将接收机通过串口与arm核心板相连接。监测算法利用ntrip网络协议与cors站23通信接收差分数据，并将数据写入接收机以便接收机进行差分解算，获得高精度的定位信息。同时读取接收机输出的定位信息，并对其进行处理及解算倾角后，将结果发送给上位机显示，以实现对杆塔倾斜角度的监测。
41.ntrip协议是用于在internet上传输差分数据的国际标准网络协议，由德国联邦测绘局(bkt)于2004发起并制定。ntrip协议由四部分组成:ntrip数据源(ntripsources)、ntrip客户端(ntripclient)、ntrip服务器(ntripsever)和ntrip处理中心ntripcaster)。ntrip客户端的软件实现方法如下：利用arm模块实现ntrip客户端的功能，并发送at指令，与指定ip地址和端口号的cors站23建立套接字连接，与cors站23建立连接后，再按照上述请求信息的格式给cors站23发送请求信息，请求通过则可以获得差分数据了，arm模块读取差分数据后，再将差分数据发送给接收机，接收机就可以进行rtk高精度定位了。为了保证接收机能始终工作在rtk模式下，输出高精度的定位信息，必要条件是可以源源不断的从cors站23获取差分信息。因此，需要实时监测是否一直有差分数据，若差分数据消失，需重新与cors站23建立连接。
42.关于本技术中差分数据的获取，可以从两方面提高杆塔倾角监测的精度:一方面，提高北斗接收机的定位精度；另一方面，提高倾角解算算法的精度。当北斗接收机工作在rtk模式时定位精度最高，可以达到厘米级。rtk模式就是接收机接收从基准站24发送来的观测信息和基准站24的位置信息，统称为差分信息，然后接收机结合自己的观测数据进行差分定位，即相对定位，从而大大提高了定位精度。目前常用的rtk方法为网络rtk，用连续运行参考站来代替基准站24。
43.参考图8，图8为图1中频率监测电路的示意图。本技术中的上述频率监测电路具体由4046芯片和4518芯片组成频率监测电路，通过示波器实时显示。需要说明的是，关于信号传感器接收器、a/d转换电路11、液晶控制电路12、单片机控制电路13和频率监测电路的具体结构及工作原理，请参考现有技术。
44.进一步地，还包括通讯连接后台数据处理终端3的报警设备，当监测出的杆塔的倾斜角度大于预设倾斜角度时，报警设备则发出警报，以提示工作人员对倾斜程度超过要求的杆塔进行排查和修理。报警设备优选但不限于为报警灯、鸣响报警器，或者声光报警器。
45.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
46.以上对本技术所提供的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，其特征在于，包括用以采集和加工输电线路数据的输电线路采集终端(1)、用以进行后台数据处理的后台数据处理终端(3)，以及通迅连接所述输电线路采集终端(1)及后台数据处理终端(3)、用以在线将所收集的数据传输到后台数据处理终端(3)的北斗通信模块(2)：所述北斗通信模块(2)，布设于输电线路杆塔上，包括cors基准站、北斗信号接收机(21)、监测中心(22)和cors站(23)，所述cors基准站内安置有所述北斗信号接收机(21)，所述北斗信号接收机(21)用以对测区内的卫星进行连续观测并实时将观测数据和站坐标信息传送给所述监测中心(22)，所述监测中心(22)接收及计算所述cors站(23)传送的差分数据并获得杆塔倾斜度；所述后台数据处理终端(3)，具有布设于杆塔的北斗接收机及固定于杆塔顶部的天线，所述天线将所述北斗接收机通过串口与arm核心板相连接，所述arm核心板通信连接所述cors站(23)及上位机、以接收所述cors站(23)传送的差分数据并将结果发送至所述上位机。2.根据权利要求1所述的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，其特征在于，所述输电线路采集终端(1)包括用以监测交流电流和交流电压的信号传感器接收器、用以将所述信号传感器接收器监测的电压及电流信号转换成数字信号的a/d转换电路(11)、用以实时显示电流、电压及频率数值的液晶控制电路(12)、单片机控制电路(13)和通过示波器实现当前频率波形的频率监测电路。3.根据权利要求2所述的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，其特征在于，所述频率监测电路通过示波器实时显示。4.根据权利要求1～3任一项所述的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，其特征在于，还包括通讯连接所述后台数据处理终端(3)、用以当杆塔的倾斜角度大于预设倾斜角度时发出警报的报警设备。5.根据权利要求4所述的基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，其特征在于，所述报警设备具体为报警灯、鸣响报警器，或者声光报警器。

技术总结
本申请提供一种基于北斗的输电线路杆塔组立倾斜检测装置，包括输电线路采集终端、后台数据处理终端以及通迅连接输电线路采集终端及后台数据处理终端的北斗通信模块：其中，北斗通信模块布设于输电线路杆塔上，包括CORS基准站，CORS基准站内安置北斗信号接收机，监测中心接收及计算CORS站传送的差分数据，获得杆塔倾斜度；后台数据处理终端具有北斗接收机和将北斗接收机通过串口与ARM核心板连接的天线，ARM核心板通信连接CORS站及上位机、将结果发送至上位机。本申请为输电线路杆塔倾斜程度的智能监控、状态评估和全寿命周期管理功能提供信息、技术支撑，为电力企业安全生产及稳定运行提供保障。运行提供保障。运行提供保障。


技术研发人员：马蔡国 俞啸玲 李强 倪涛 胡汉卿 闻建平 缪森杰 蒋栋平 章保印 熊小雨 李岱清
受保护的技术使用者：杭州凯达电力建设有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/7/17