基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器制造技术

本实用新型专利技术公开的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，包括覆冰感知传感器，覆冰感知传感器的一端通过导线与数字化处理电路相连，数字化处理电路包括绝缘外壳，绝缘外壳内部固接有主控芯片和A\D转换模块，主控芯片包括复位模块、RTC定时模块，数据存储模块、电压转换模块和数据通讯模块，覆冰感知传感器通过A\D转换模块传输信号给主控芯片。本实用新型专利技术解决了覆冰监测技术无法准确地监测线路覆冰厚度和形状的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器
本技术属于输电线路覆冰测量
，涉及一种基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器。
技术介绍
在冰雨或冰雪条件下，悬空输电线，高压输电线固定塔架，海上钻井平台、建筑物或各种设备表面、悬空支架，树枝等的覆冰常常可以造成巨大的灾害后果。2008年年初，我国南方遭遇罕见的冰雪灾害，连续的冻雨气候使很多电力输电导线、塔架上覆冰厚度达50～100mm，大大超过了一般电力输电网承载覆冰厚度的技术标准，从而导致电塔倒塌，电力输电网大面积瘫痪，进而引发交通受阻，通讯不畅，停电停水，林木被毁等一系列问题，据统计，冰雪灾害造成的直接损失高达2530.5亿元人民币，如果能随时实现对电力输电网输电线或塔架覆冰厚度的准确检测，就可以采取有效预防措施来避免覆冰与大雪造成的灾害。目前的线路覆冰监测主要基于力学传感器，主要是进行等效覆冰厚度的测量，无法精确测量覆冰厚度和形状。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，解决了现有输电线路覆冰监测技术无法准确地监测线路覆冰厚度和形状的问题。本技术所采用的技术方案是，基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，包括覆冰感知传感器，覆冰感知传感器的一端通过导线与数字化处理电路相连，数字化处理电路包括绝缘外壳，绝缘外壳内部固接有主控芯片和A\D转换模块，主控芯片包括复位模块、RTC定时模块，数据存储模块、电压转换模块和数据通讯模块，覆冰感知传感器通过A\D转换模块传输信号给主控芯片。本技术的其他特点还在于，覆冰感知传感器包括两个半圆环绝缘板，半圆环绝缘板一侧表面设置有若干触点对，触点对均连接控制译码选通模块和电压处理采集模块，控制译码选通模块和电压处理采集模块固接在半圆环绝缘板的内部、并与数字化处理电路的A\D转换模块相连，半圆环绝缘板的另一侧表面还固接若干温度传感器，温度传感器和触点对的数目一致，温度传感器连接控制译码选通模块。半圆环绝缘板底面开有凹槽，凹槽的横截面呈半圆形，凹槽的圆心与半圆环绝缘板的圆心重合，并且凹槽的半径小于所述半圆环绝缘板的半径。触点对包括若干金属触头，金属触头分别固接在两个半圆环绝缘板表面，并且绕半圆环绝缘板表面均匀分布，分别位于两个半圆环绝缘板表面上的金属触头数目一致。绝缘外壳呈立方体结构，立方体底面中间开有通槽，通槽的横截面呈半圆形，半圆形的半径等于凹槽的半径。温度传感器与金属触头的位置一一对应。主控芯片为STM8L单片机。数据通讯模块采用485电平作为数据输出接口。本技术的有益效果是，基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，该数字式覆冰传感器包括覆冰感知传感器，其在导线周围布置有大量成对存在的触点和温度传感器，通过传感器内部的CPU和译码选通模块，由近及远的对导线周围的触点对和等效距离的温度传感器通电，覆冰和空气具有不同的电阻特性，测量得到的覆冰和空气内触点对间介质的电阻值和温度值会有较大不同，经主控芯片收集全部数据之后，计算分析可得到输电线路的覆冰厚度和形状的测量。覆冰测量传感器内部设置有存储模块，在传感器通电之后可自行进行覆冰测量、数据存储等操作。可以通过外部连接的控制芯片对覆冰测量传感器实现采集时间间隔的设置、对时、历史信息的读取的操作。附图说明图1是本技术的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器的外壳结构示意图；图2是本技术的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器数字化电路与覆冰感知传感器连接的结构示意图；图3是本技术的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器中覆冰感知传感器的工作原理结构示意图；图4是本技术的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器的安装示意图。图中，1.主控芯片，2.复位模块，3.RTC定时模块，4.数据存储模块，5.电压转换模块，6.数据通讯模块，7.A\D转换模块，8.覆冰感知传感器，9.测量触点对，10.温度传感器，11.译码选通模块，12.电压处理采集模块，13.覆冰测量传感器，14.模拟导线，15.模拟导线上的覆冰，16.监测装置，17.数据监测后台。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，结构示意图见图1和图2，包括覆冰感知传感器8，覆冰感知传感器8的一端通过导线与数字化处理电路相连，数字化处理电路包括绝缘外壳，绝缘外壳内部固接有主控芯片1和A\D转换模块7，主控芯片1包括复位模块2、RTC定时模块3，数据存储模块4、电压转换模块5和数据通讯模块6，覆冰感知传感器8通过A\D转换模块7传输信号给主控芯片1。覆冰感知传感器8包括两个半圆环绝缘板，如图3所示，半圆环绝缘板的一侧表面设置有若干触点对9，触点对9均连接控制译码选通模块11和电压处理采集模块12，控制译码选通模块11和电压处理采集模块12固接半圆环绝缘板的内部、并与数字化处理电路的A\D转换模块7相连，半圆环绝缘板的另一表面还固接若干温度传感器10，温度传感器10和触点对9的数目一致，温度传感器10均连接控制译码选通模块11。半圆环绝缘板底面开有凹槽，凹槽的横截面呈半圆形，凹槽的圆心与半圆环绝缘板的圆心重合，并且凹槽的半径小于半圆环绝缘板的半径。触点对9包括若干金属触头，金属触头固接在两个半圆环绝缘板表面，并且绕半圆环绝缘板表面均匀分布，分别位于两个半圆形绝缘板表面上的金属触头数目一致。绝缘外壳呈立方体结构，立方体底面中间开有通槽，通槽的横截面呈半圆形，半圆形的半径等于凹槽的半径。温度传感器10与金属触头的位置一一对应。主控芯片1为STM8L单片机。数据通讯模块6采用485电平作为数据输出接口。主控芯片1主要用于对覆冰感知传感器8的选通和数据的采集，以传感器采集到的数据为依据，并将测量数据存放到数据存储模块4，在覆冰厚度达到预先设定的预警值或发送时间，将测量数据和报警数据通过数据通讯模块6转换成485电平，将数据发送至数据监测后台17，数据监测后台17根据得到的数据进行覆冰厚度和形状的判断、显示，实现输电线路覆冰厚度和形状的测量；复位模块2，用于保证传感器内程序的正常运行和实现传感器复位，保证传感器在长时间运行过程中出现软硬件问题或上位机发送出复位命令时，能实现自动复位，实现传感器的稳定运行；RTC定时模块3，用于实现传感器的时间记录，保持传感器数据的记录时间与后台装置时间的一致性，增加数据传输中的准确性；数据存储模块4，用于对传感器所获的历史数据与报警信息的存储，存储内容包括时间及覆冰情况，在外接装置需要时实现历史数据读取，同时也可以实现报警阈值、发送间隔时间等用户自定义数据的存储，保证掉电或者复位后，用户自定义的数据仍有保存；电压转换模块5，实现外端电压的稳压，为传感器的安全运行提供保障；数据通讯模块6，采用485电平作为数据传输接口，便于实现传感器和装置的数据交换，保证监测数据和报警信息准确及时的上传；覆冰感知传感器8的译码选通模块11，用于测量介质阻性触点和测量温度的温度传感器的选通，采用距导线由近到远、顺时针依次逐个的选通的方式，实现距导线由近及远的每个位置数据的采集分析；触点对9和温度传感器10，用于实现对导线周围是否覆冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，其特征在于，包括覆冰感知传感器(8)，所述覆冰感知传感器(8)的一端通过导线与数字化处理电路相连，所述数字化处理电路包括绝缘外壳，所述绝缘外壳内部固接有主控芯片(1)和A\D转换模块(7)，所述主控芯片(1)包括复位模块(2)、RTC定时模块(3)，数据存储模块(4)、电压转换模块(5)和数据通讯模块(6)，所述覆冰感知传感器(8)通过所述A\D转换模块(7)传输信号给所述主控芯片(1)。

【技术特征摘要】
1.基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，其特征在于，包括覆冰感知传感器(8)，所述覆冰感知传感器(8)的一端通过导线与数字化处理电路相连，所述数字化处理电路包括绝缘外壳，所述绝缘外壳内部固接有主控芯片(1)和A\D转换模块(7)，所述主控芯片(1)包括复位模块(2)、RTC定时模块(3)，数据存储模块(4)、电压转换模块(5)和数据通讯模块(6)，所述覆冰感知传感器(8)通过所述A\D转换模块(7)传输信号给所述主控芯片(1)。2.如权利要求1所述的基于空气与冰电阻特性差异的数字式覆冰传感器，其特征在于，所述覆冰感知传感器(8)包括两个半圆环绝缘板，所述半圆环绝缘板一侧表面设置有若干触点对(9)，所述触点对(9)均连接控制译码选通模块(11)和电压处理采集模块(12)，所述控制译码选通模块(11)和电压处理采集模块(12)固接在所述半圆环绝缘板的内部、并与所述数字化处理电路的A\D转换模块(7)相连，所述半圆环绝缘板的另一侧表面还固接若干温度传感器(10)，所述温度传感器(10)和所述触点对(9)的数目一致，所述温度传感器(10)均连接所述控制译码选通模块(11)。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新波，李志文，朱永灿，吴明松，薛志鹏，高华，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61