基于物聯網的高壓鐵塔擺動預警裝置的設計

摘 要：通過分析高壓鐵塔擺動預警的技術要求和物聯網技術發展的現狀，提出了高壓鐵塔預警系統的實驗平臺搭建、設計技術路線、裝置的供電方案等設計要點，為高壓鐵塔擺動預警裝置的設計提供了一種可行的方案。

關鍵詞：物聯網;傳感器;電力鐵塔

中圖分類號：TP23

1 設計方案分析

傳感器和網絡技術相結合所形成的物聯網技術是實現數據自動采集監控的重要技術手段。目前市場上已經有非常成熟的擺動角度測量傳感器，測量的準確度和分別率都很高，而且價格比較低廉。傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。

物聯網網絡節點是物聯網感知和執行動作的基本單元。一個物聯網節點一般有CPU、傳感器、供電模塊、執行沒款和通信模塊構成。傳感器用來測量參數，CPU用來采集、處理、發送數據，執行機構用來執行相應的操作，如繼電器控制等，通信模塊實現節點和網絡之間的通信。常用的通信方式有RS485總線、zigbee無線通信和GPRS通信等。

物聯網技術目前在國內外被廣泛應用于電力設備運行監測、輸電線路狀態實時監控、電網配電環節的智能化、以及各種智能電力儀表，但是對于高壓鐵塔擺動預警方面的應用研究目前在國內處于空白狀態。隨著近年來惡劣天氣的頻繁出現及鐵塔擺動所導致的電力線路故障的頻繁出現，未來的電力鐵塔，至少是惡劣環境下的電力鐵塔必須要有擺動預警裝置。

2 系統設計思路

搭建實驗平臺，通過實驗及實際觀測，掌握電力鐵塔擺動角度及對輸電構成影響的大量數據，通過對數據的分析，選擇合適的傳感器，并確定預警方案。整個系統由檢測單元和報警終端構成，檢測單元測量電力鐵塔的擺動數據并通過GSM模塊發送到報警終端，報警終端處理接受到的數據并進行處理。

在系統研究過程中先進行功能研究，實現角度的測量、數據傳輸、GSM組網、實現預警，然后在進行性能的研究。性能研究主要包括軟硬件長時間工作穩定性研究、高低溫實驗研究、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測試、反復分析、反復改進的思路。

因為檢測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期穩定供電的裝置。因此設計能夠長期穩定供電的裝置是一難點。檢測單元的供電擬采用太陽能和鋰電池相結合的方式。由于整個檢測單元采用低功耗設計，所以耗電量及低，平時采用太陽能供電，同時備用多個充電寶。

鐵塔報警系統工作于惡劣環境之中，而且檢測點眾多，如果不能在惡劣環境之中長期穩定運行，那么維護工作將非常繁重，產品就失去了意義。所以如何保證系統在強電磁輻射、惡劣自然環境下長期穩定運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，所有芯片都必須達到工業級別。

3 結語

電力工業是工業體系的重要組成部分，電力鐵塔是電力輸送的重要設備，近年來由于氣候惡化，經常出現大風等惡劣天氣，使電力鐵塔出現較大擺動，造成輸電線相互接觸等事故，從而使供電中斷，影響正常的工業生產。由于電力鐵塔點多、面廣、線長的特點和偽劣天氣發生的頻繁性，使得人工巡檢的代價非常高。在這種背景之下，對電力鐵塔擺動的預警系統研究很具有必要性。

參考文獻：

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作者簡介：金佛榮（1982-），男，甘肅天水人，碩士，講師，研究方向：測控技術。