[发明专利]基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力铁塔监测系统，特别是一种基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统。

背景技术

随着电力建设的迅速发展，电网规模不断扩大，在复杂条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多，作为电力输送枢纽的电力铁塔具有环境条件恶劣、难以维护等特点，近年来由于电力铁塔故障引起的电力事故逐年上升，电力部门目前采用定期人工巡视、直升机巡视等手段，一般巡视周期为一个月，而在巡视期间铁塔及周围环境情况是不得而知的，这就为电力铁塔的安全运行埋下巨大的隐患。另外，有一些电力铁塔架设在人员不易到达的地区，有的线路工人每天只能巡视1-2基杆塔，劳动效率低下，电力铁塔周围环境复杂多变，只有在巡视时才能发现已存在的问题。目前急需一种简便、有效的监控、监测手段对电力铁塔周边状况及环境参数进行全方位、全天候监测，使输电线路运行于可视可控之中。

物联网是一个集多种技术、多种网络的复杂信息系统网络，无线传感网络采用传感器随时随地对物体进行信息采集和获取，是物联网的重要感知神经末梢，核心在于全面感知、可靠传送、智能处理，以精细和动态的方式管理生产和生活，将物联网技术应用到电力铁塔气象监测系统中，能根据采集数据实现自动检测和智能控制，保证铁塔安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于物联网技术的思路，采用传感器采集铁塔的物理状态，方便维护人员及时发现铁塔存在的安全隐患，实现精细化、预防性的智能铁塔维护，同时采用风光互补发电，保证系统稳定性的基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于物联网的电力铁塔环境气象监测系统，由数据采集模块、监测主机、电源模块、数据传输模块、客户端、服务器组成，其特征在于：数据采集模块包括位移传感器、倾角传感器、扭矩传感器、覆冰探测器、数据采集仪、小型气象台、摄像机，小型气象台包括温湿度测量模块、风速测量模块、风向测量模块，数据传输模块采用3G传输和2G传输相结合的方式，所述的电源模块包括太阳能发电模块、风力发电模块、蓄电池。

而且，所述的监测主机和传感器外壳采用防磁金属材料，数据传输线缆采用3层屏蔽室外线缆，各种接头采用金属航空头，系统采用了多层屏蔽技术建造。

而且，所述的客户端将检测到的铁塔水平位移、垂直度和扭矩等参数改变量与设计规范中的极限指标对比，由此判断铁塔使用状态是否正常。

在后台分析中有关铁塔形变的关键参数和预警策略如下所述：

（1）采用位移传感器测量铁塔水平位移的改变，考虑风荷载等外力作用下，根据铁塔的设计规范，满足规定的铁塔某点水平位移的极限值，即当铁塔平台上测量到水平位移改变量ΔL1>平台高度H_平台/75时候，产生性能告警。

（2）采用倾角传感器测量出铁塔垂直度的改变，考虑风荷载等外力作用下，根据铁塔的设计规范，满足规定铁塔垂直度的极限值，即当铁塔顶端水平，位移ΔL>铁塔高度H_塔高/1500时候，产生性能告警。

（3）采用扭矩传感器测量出铁塔轴向扭曲的改变，根据通信铁塔设计规范，轴向扭矩改变的极限值：在当地30年一遇最大风速下，铁塔轴向扭曲不得超过±0.4°，考虑风荷载等外力作用下，当铁塔平台上轴向扭转θ>±0.4°时候，则产生性能告警。

而且，所述的监测主机防雷及防线路闪络设计，机壳经过杆塔与大地连接，传感器全部采用防雷器件。

而且，所述的摄像机采用移动安装方式，在两塔架之间额外架设防冰线缆，把监测设备通过滑轮挂在线缆上，可以通过滑轮控制设备的进退，全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情况。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用最先进的3G技术进行防范，整个系统全无线进行传输，采用无线3G网络进行铁塔及周围环境气候警情的传输；如果3G信号不稳定，则在无3G信号时，系统会自动切换到2G信号。

2、本发明采用风光互补的供电方式，在连续阴天的情况下，还可以利用风力发电的方式提供系统供电，提高了系统的安全稳定运行能力。

3、本发明摄像机采用移动安装方式，在两塔架之间额外架设防冰线缆，把监测设备通过滑轮挂在线缆上，可以通过滑轮控制设备的进退，全方位的监测塔架之间导线、绝缘子、塔架的覆冰情况，从而大大增加了覆冰监测区域，更全面的判断整体的覆冰状况。