一种输电线路覆冰密度在线监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开一种输电线路覆冰密度在线监测系统及监测方法，监测系统内的监控中心与杆塔监测分机连接，杆塔监测分机与传感器监测单元和图像/视频监测单元连接，杆塔监测分机还与电源模块连接，监测中心包括有公司监控中心主机，主机中嵌入有专家软件，传感器监测单元包括有微气象监测和导线拉力监测模块，图像/视频监测单元内有摄像机。本发明专利技术还公开了上述监测系统的监测方法，步骤1、获取环境信息和现场覆冰的输电线图像信息；步骤2、将获取的所有数据经覆冰信息信号处理单元处理后输送至监控中心；步骤3、利用专家软件和监测信息计算得到覆冰密度。本发明专利技术实现对输电线路覆冰厚度、密度及类型的监测，有效指导覆冰线路除冰和融冰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于输电线路在线监测
，涉及一种输电线路的在线监测技术，具 体涉及一种输电线路覆冰密度在线监测系统，本专利技术还涉及上述监测系统的检测方法。
技术介绍
近年来，我国受大气候和微地形、微气象条件的影响，冰灾事故频繁发生，给社会 造成了巨大的经济损失。如何实现对输电线路覆冰状态的准确监控，尤其是如何给出覆冰 密度和类型等信息，提高现有输电线路运行的可靠性已成为十分急迫的问题。目前，国内外研发的线路覆冰状态监测系统，有的是根据传感器监测得到的输电 线路导线覆冰后的重量变化以及绝缘子的倾斜/风偏角进行覆冰载荷(主要包括冰厚度、 杆塔受力、导线应力等)的计算；然后，将计算结果直接与输电线路设计的参数进行比较，给 出报警信息，还有的是采用现场图像对输电线路覆冰进行定性观测和分析，由于存在未能 将两种监测技术有效地结合起来，因此无法获得导线覆冰的密度和类型等信息，对指导线 路除冰和融冰存在不足。故迫切需要对现有覆冰监测技术进行改进，实现对输电线路覆冰 密度的在线监测，获得导线覆冰的厚度、密度和类型等信息，为覆冰线路除冰和融冰提供支 持。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种输电线路覆冰密度在线监测系统，将输电线路覆冰状态 监测的传感器与图像监测技术结合，实现对输电线路覆冰厚度、密度及类型的监测，有效指 导覆冰线路除冰和融冰，解决了覆冰监测与融冰动作之间的智能操作的问题。本专利技术的另一目的在于提供上述监测系统的监测方法。本专利技术所采用的技术方案是，输电线路覆冰密度在线监测系统，包括有监控中心， 监控中心通过GSM无线通信方式与杆塔监测分机连接，杆塔监测分机通过485总线分别与 传感器监测单元和图像/视频监测单元连接，杆塔监测分机还通过电源线与电源模块连 接，监测中心包括有公司监控中心主机，公司监控中心主机中嵌入有专家软件，传感器监测 单元包括有微气象监测模块和导线拉力监测模块，图像/视频监测单元内设置有摄像机。本专利技术的特点还在于，杆塔监测分机包括有微控制器，微控制器分别通过串行通信接口与液晶显示模 块、GSM通信模块及时钟芯片连接，微控制器通过SPI通信接口与数据存储单元连接，微控 制器还通过并行总线与覆冰信息信号处理单元连接，GSM通信模块通过无线通信方式与监 控中心连接。杆塔监测分机内的微控制器采用DSP与ARM双核芯片。专家软件集成有覆冰厚度力学计算模型、覆冰图像自动识别算法、覆冰密度计算 方法算法。微气象监测模块包括有温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器。导线拉力监测模块包括有拉力传感器和角位移传感器。电源模块采用太阳能与蓄电池结合的供电方式。本专利技术所采用的另一技术方案是，输电线路覆冰密度在线监测系统的监测方法， 具体按照以下步骤实施步骤1、利用传感器监测单元和图像/视频监测单元分别获取环境信息和现场覆 冰的输电线图像信息传感器监测单元内的微气象监测模块通过内部的温湿度传感器、风速传感器、风 向传感器、雨量传感器实时监测获得环境的温度和湿度、风速、风向及雨量的信息；传感器 监测单元内的导线拉力监测模块通过拉力传感器监测得到输电线自重载荷、输电线覆冰后 的载荷，通过角位移传感器监测得到杆塔绝缘子的倾斜角信息；图像/视频监测单元内的摄像机获取现场输电线的覆冰图像；步骤2、将获取的环境信息、输电线覆冰信息和现场覆冰图像经覆冰信息信号处理 单元处理后输送至杆塔监测分机，监测分机通过GSM通信模块将所有的监测信息输送至监 控中心经步骤1，环境信息、输电线覆冰信息和现场输电线的覆冰图像以无线通信方式输 送至覆冰信息信号处理单元，再输送至杆塔监测分机中，杆塔监测分机内的微控制器对所 有监测信息进行总汇、存储和初步计算后由GSM通信模块通过无线通信方式输送至监控中 心；步骤3、利用监控中心内的专家软件和监测分机传输的监测信息进行计算，得到输 电线的覆冰密度经步骤2. 4，公司监控中心主机接收到监测信息后，公司监控中心主机内嵌入的专 家软件利用内部集成的覆冰厚度力学计算模型计算出输电线的基于力学的覆冰厚度，再利 用覆冰图像自动识别算法得到基于图像的覆冰厚度，将两者进行对比得到输电线的覆冰密 度，并由覆冰密度确定出覆冰类型。本专利技术另一技术方案的特点还在于，步骤2具体按照以下步骤实施步骤2.1、将经步骤I采集到的环境信息、输电线覆冰信息和覆冰图像信息以无线 通信方式输送至覆冰信息信号处理单元，由覆冰信息信号处理单元内的滤波器和A/D转换 器对环境信息、输电线覆冰信息和覆冰图像信息进行滤波和转换处理，再将处理结果输送 至杆塔监测分机内微控制器中的DSP芯片；步骤2. 2、DSP芯片对环境信息、输电线覆冰信息和覆冰图像信息先进行总汇、存 储，之后再进行初步计算，初步处理包括有单位换算、信号转换及放大处理，得到当前环境 温度和湿度、风速、风向、雨量、输电线自重载荷、输电线覆冰后的载荷和杆塔绝缘子的倾斜 角；步骤2. 3,DSP芯片实时将步骤2. 2中初步计算后得到的监测信息通过SCI通信接 口传输给ARM芯片S3C2440，再将监测信息存储于数据存储单元内；步骤2. 4、ARM芯片通过SCI通信接口获取步骤2. 3中DSP芯片内的监测信息，并 由GSM通信模块通过无线通信方式将监测信息输送至监控中心内的公司监控中心主机。步骤3具体按照以下步骤实施步骤3. 1、计算输电线覆冰后的水平张力TH、主杆塔上竖向张力1所对应“平衡” 的覆冰输电线长度SD1 a)输电线自重载荷下长度为Si，输电线在覆冰时的长度St St = a AT(1)其中，AT为常温与覆冰时温度差值；a为输电线的综合线性温度膨胀系数， 1/。。。b)根据步骤a)中得到的输电线覆冰后的长度St来计算输电线覆冰后的水平张力 Th悬挂点不等高状态下输电线水平张力公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，包括有监控中心（7），所述监控中心（7）通过GSM无线通信方式与杆塔监测分机（6）连接，所述杆塔监测分机（6）通过485总线分别与传感器监测单元（1）和图像/视频监测单元（2）连接，所述杆塔监测分机（6）还通过电源线与电源模块（3）连接，所述监测中心（7）包括有公司监控中心主机（8），所述公司监控中心主机（8）中嵌入有专家软件（9），所述传感器监测单元（1）包括有微气象监测模块（4）和导线拉力监测模块（5），所述图像/视频监测单元（2）内设置有摄像机（15）。

【技术特征摘要】
1.输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，包括有监控中心(7)，所述监控中心(7 )通过GSM无线通信方式与杆塔监测分机(6 )连接，所述杆塔监测分机(6 )通过485总线分别与传感器监测单元(I)和图像/视频监测单元(2)连接，所述杆塔监测分机(6)还通过电源线与电源模块(3)连接，所述监测中心(7)包括有公司监控中心主机(8)，所述公司监控中心主机(8 )中嵌入有专家软件(9 )，所述传感器监测单元(I)包括有微气象监测模块(4)和导线拉力监测模块(5)，所述图像/视频监测单元(2)内设置有摄像机(15)。2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述杆塔监测分机(6)包括有微控制器，所述微控制器分别通过串行通信接口与液晶显示模块(10)、GSM通信模块(12)及时钟芯片(13)连接，所述微控制器通过SPI通信接口与数据存储单元(11)连接，所述微控制器还通过并行总线与覆冰信息信号处理单元(14)连接，所述GSM通信模块(12)通过无线通信方式与所述监控中心(7)连接。3.根据权利要求2所述的输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述杆塔监测分机(6)内的微控制器采用DSP与ARM双核芯片。4.根据权利要求1所述的输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述专家软件(9)集成有覆冰厚度力学计算模型、覆冰图像自动识别算法、覆冰密度计算方法算法。5.根据权利要求1所述的输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述微气象监测模块(4)包括有温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器。6.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述导线拉力监测模块(5)包括有拉力传感器和角位移传感器。7.根据权利要求1所述的一种输电线路覆冰密度在线监测系统，其特征在于，所述电源模块(3)采用太阳能与蓄电池结合的供电方式。8.输电线路覆冰密度在线监测系统的监测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施 步骤1、利用传感器监测单元和图像/视频监测单元分别获取环境信息和现场覆冰的输电线图像信息 传感器监测单元(I)内的微气象监测模块(4)通过内部的温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器实时监测获得环境的温度和湿度、风速、风向及雨量的信息；传感器监测单元(I)内的导线拉力监测模块(5)通过拉力传感器监测得到输电线自重载荷、输电线覆冰后的载荷，通过角位移传感器监测得到杆塔绝缘子的倾斜角信息； 图像/视频监测单元(2)内的摄像机(15)获取现场输电线的覆冰图像； 步骤2、将获取的环境信息、输电线覆冰信息和现场覆冰图像经覆冰信息信号处理单元处理后输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新波，魏旭，李佳杰，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：