基于物聯(lián)網(wǎng)的高壓鐵塔擺動(dòng)預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)

摘 要：通過分析高壓鐵塔擺動(dòng)預(yù)警的技術(shù)要求和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，提出了高壓鐵塔預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建、設(shè)計(jì)技術(shù)路線、裝置的供電方案等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為高壓鐵塔擺動(dòng)預(yù)警裝置的設(shè)計(jì)提供了一種可行的方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);傳感器;電力鐵塔

中圖分類號(hào)：TP23

1 設(shè)計(jì)方案分析

傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合所形成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集監(jiān)控的重要技術(shù)手段。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有非常成熟的擺動(dòng)角度測(cè)量傳感器，測(cè)量的準(zhǔn)確度和分別率都很高，而且價(jià)格比較低廉。傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過隨機(jī)自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)感知和執(zhí)行動(dòng)作的基本單元。一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)一般有CPU、傳感器、供電模塊、執(zhí)行沒款和通信模塊構(gòu)成。傳感器用來測(cè)量參數(shù)，CPU用來采集、處理、發(fā)送數(shù)據(jù)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來執(zhí)行相應(yīng)的操作，如繼電器控制等，通信模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)之間的通信。常用的通信方式有RS485總線、zigbee無(wú)線通信和GPRS通信等。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)、輸電線路狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)的智能化、以及各種智能電力儀表，但是對(duì)于高壓鐵塔擺動(dòng)預(yù)警方面的應(yīng)用研究目前在國(guó)內(nèi)處于空白狀態(tài)。隨著近年來惡劣天氣的頻繁出現(xiàn)及鐵塔擺動(dòng)所導(dǎo)致的電力線路故障的頻繁出現(xiàn)，未來的電力鐵塔，至少是惡劣環(huán)境下的電力鐵塔必須要有擺動(dòng)預(yù)警裝置。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)及實(shí)際觀測(cè)，掌握電力鐵塔擺動(dòng)角度及對(duì)輸電構(gòu)成影響的大量數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，選擇合適的傳感器，并確定預(yù)警方案。整個(gè)系統(tǒng)由檢測(cè)單元和報(bào)警終端構(gòu)成，檢測(cè)單元測(cè)量電力鐵塔的擺動(dòng)數(shù)據(jù)并通過GSM模塊發(fā)送到報(bào)警終端，報(bào)警終端處理接受到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

在系統(tǒng)研究過程中先進(jìn)行功能研究，實(shí)現(xiàn)角度的測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、GSM組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)預(yù)警，然后在進(jìn)行性能的研究。性能研究主要包括軟硬件長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性研究、高低溫實(shí)驗(yàn)研究、電磁兼容研究、防潮防塵研究及低功耗研究。在研究過程中采取反復(fù)測(cè)試、反復(fù)分析、反復(fù)改進(jìn)的思路。

因?yàn)闄z測(cè)裝置和通信裝置安裝在鐵塔上，所以不能頻繁地爬上鐵塔更換電池，所以必須要有能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定供電的裝置。因此設(shè)計(jì)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定供電的裝置是一難點(diǎn)。檢測(cè)單元的供電擬采用太陽(yáng)能和鋰電池相結(jié)合的方式。由于整個(gè)檢測(cè)單元采用低功耗設(shè)計(jì)，所以耗電量及低，平時(shí)采用太陽(yáng)能供電，同時(shí)備用多個(gè)充電寶。

鐵塔報(bào)警系統(tǒng)工作于惡劣環(huán)境之中，而且檢測(cè)點(diǎn)眾多，如果不能在惡劣環(huán)境之中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，那么維護(hù)工作將非常繁重，產(chǎn)品就失去了意義。所以如何保證系統(tǒng)在強(qiáng)電磁輻射、惡劣自然環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行是必須解決的問題。為了解決這一問題，必須采用防塵、防水和放電磁干擾的外殼，所有芯片都必須達(dá)到工業(yè)級(jí)別。

3 結(jié)語(yǔ)

電力工業(yè)是工業(yè)體系的重要組成部分，電力鐵塔是電力輸送的重要設(shè)備，近年來由于氣候惡化，經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)等惡劣天氣，使電力鐵塔出現(xiàn)較大擺動(dòng)，造成輸電線相互接觸等事故，從而使供電中斷，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)。由于電力鐵塔點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)的特點(diǎn)和偽劣天氣發(fā)生的頻繁性，使得人工巡檢的代價(jià)非常高。在這種背景之下，對(duì)電力鐵塔擺動(dòng)的預(yù)警系統(tǒng)研究很具有必要性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：金佛榮（1982-），男，甘肅天水人，碩士，講師，研究方向：測(cè)控技術(shù)。