一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提出的一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，能够实时采集输电线路铁塔倾斜角度，当输电线路铁塔倾斜状态发生变化时将倾斜角度数据远程发送给用户。该输电线路铁塔倾斜监测系统，采用空间姿态传感器结合无线自组网通信技术具有可靠性高、响应速度快、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法
本专利技术属于电力输电线路状态监测
，特别涉及一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法。
技术介绍
受自然环境和外部条件的影响，地震、雷击、滑坡、恶劣天气、老化和氧化，以及潜在的人为盗窃和破坏等都会给铁塔带来一些安全隐患，使铁塔地基发生滑移、倾斜和裂缝，最终导致塔身变形、倾斜甚至倒塔事故，对电网的安全运行造成较大的威胁。目前，输电线路铁塔的倾斜状态主要依靠人工定期巡检和基于北斗导航卫星的高精度定位技术进行监测，其中，人工定期巡检无法实时有效的监测铁塔在运行过程中的状态，同时具有一定的主观性，部分参数难以手工测量，不容易及时发现问题；基于北斗导航卫星的高精度定位监测系统稳定性较好，能够动态有效地监测外部环境导致铁塔发生的倾斜，角度变化分辨率优于0.1°，可替代人工巡检方式对铁塔进行动态监测，但是前期成本和后期运维费用都较高，不利于大范围推广应用。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，其目的在于通过采用一种空间姿态传感器单元实时采集当前铁塔三维空间姿态，并将采集到的铁塔倾斜状态上传至云平台，客户端读取数据后将铁塔当前状态信息直观的反馈给用户，若铁塔发生倾斜故障，利用多级报警方式向用户发出报警信息。为实现上述专利技术目的，本专利技术提出一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，其技术特征如下：一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，各部件包括：太阳能电源管理单元、n个空间姿态传感器单元、中继网关单元、云平台和客户端。进一步的，所述太阳能电源管理单元的输出端与空间姿态传感器单元电源输入端和中继网关单元电源输入端进行连接；所述空间姿态传感器单元通过无线通信LoRa通信与中继网关单元进行连接；所述中继网关单元通过4G通信（GPRS无线网络）与云平台进行连接；所述云平台通过互联网与客户端进行连接。进一步的，所述空间姿态传感器单元由微控制器（MCU）、空间姿态传感器模块、计时器模块和Lora无线通信模块组成；所述空间姿态传感器模块与微控制器端口1相连接；所述计时器模块与微控制器端口2相连接；所述Lora无线通信模块与微控制器端口3相连接。进一步的，一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法监测过程，包括以下步骤：（1）所述空间姿态传感器单元将铁塔倾斜的X轴和Y轴角度偏移量初始值记为和，所述空间姿态传感器单元实时采集任意t时刻铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值，并将t时刻空间姿态传感器单元采集X轴和Y轴角度偏移量值记为和，所述空间姿态传感器单元将铁塔倾斜状态报警判断阈值记为k；（2）若，或者则所述空间姿态传感器单元更新铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值，令，，同时按照规定的通信协议更新后的铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值发送给所述中继网关；（3）若，同时，所述空间姿态传感器单元不更新铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值，且不上传该数据；（4）所述中继网关接收和处理空间姿态传感器单元的数据后，按照规定的通信协议通过4G通信(GPRS无线网络)发送给云平台；（5）所述客户端通过互联网读取云平台数据，将信息直观的反馈给用户。本专利技术提出的一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，其优点在于：1）输电线路铁塔倾斜监测系统对铁塔运行状态进行实时监测，不受运行情况和时间的限制，可以随时监测铁塔的运行状态，一旦铁塔出现不同角度的倾斜，监测系统可以利用短信、邮件、巡检人员专用的客户端和云平台报警等推送方式进行输电线路故障的多级自动预警，从而最大程度降低铁塔倾斜故障带来的影响，保证输电线路的运行安全；2）空间姿态传感器单元采用超低功耗Lora无线通信模块进行铁塔监测数据传输，不仅可以大幅度降低传感器单元的工作电流；同时通过LoRa无线通信模块的自组网功能，在实现区域范围内传感器单元的监测信息共享基础上，再使用同一中继网关单元4G通信模块进行监测数据传输，避免了海量4G通信模块接入空间姿态传感器单元所造成的设备成本、安装成本和维护成本；3）空间姿态传感器单元采用空间姿态传感器进行铁塔倾斜角度监测，可以通过空间姿态传感器内部集成的高速姿态解算单元，实现铁塔倾斜过程中空间三维角度变化的快速响应；同时利用空间姿态传感器在静止状态下对三维加速度变化感知的高灵敏性，可以实现铁塔稳定状态下倾斜角度的高精度实时监测。附图说明图1是输电线路铁塔倾斜监测系统组成图图2是空间姿态传感器单元组成图图3是输电线路铁塔倾斜状态更新和数据上传流程图图4是输电线路铁塔倾斜角为（0°，0°）时客户端显示界面图图5是输电线路铁塔倾斜角为（10°，10°）时客户端显示界面图具体实施方式以下结合附图对本专利技术提出的一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法及其控制方法作进一步描述。如图1所示，本专利技术提出一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法的各部件包括：太阳能电源管理单元、n个空间姿态传感器单元、中继网关单元、云平台和客户端。太阳能电源管理单元的输出端与空间姿态传感器单元电源输入端和中继网关单元电源输入端进行连接；所述空间姿态传感器单元通过无线通信LoRa与中继网关单元进行连接；所述中继网关单元通过4G通信（GPRS无线网络）与云平台进行连接；云平台通过互联网与客户端进行连接。其中，太阳能电源管理单元主要作用是为空间姿态传感器单元和中继网关单元提供工作电源。空间姿态传感器单元主要作用是采集铁塔倾斜角度并将数据发送给中继网关单元。中继网关单元主要作用是将空间姿态传感器单元数据远程发送给云平台。云平台主要作用是存放接收到中继网关单元的数据。客户端的主要作用是读取云平台数据直观的将铁塔倾斜状态反馈给用户。如图2所示，所述空间姿态传感器单元由微控制器（MCU）、空间姿态传感器模块、计时器模块和Lora无线通信模块组成。所述空间姿态传感器模块通过微控制器端口1与微控制器相连接；所述计时器模块通过微控制器端口2与微控制器相连接；所述Lora无线通信模块通过微控制器端口3与微控制器相连接。如图3所示，输电线路铁塔倾斜状态更新和数据上传控制流程如下：（1）所述空间姿态传感器单元将铁塔倾斜的X轴和Y轴角度偏移量初始值记为和，所述空间姿态传感器单元实时采集任意t时刻铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值，并将t时刻空间姿态传感器单元采集X轴和Y轴角度偏移量值记为和，所述空间姿态传感器单元将铁塔倾斜状态报警判断阈值记为k；（2）若，或者则所述空间姿态传感器单元更新铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值，令，，同时按照规定的通信协议更新后的铁塔倾斜X轴和Y轴角度偏移量值发送给所述中继网关；（3）若，同时，所述空间姿态传感器单元不更新铁塔倾斜X轴和Y轴角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术提出的一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，其技术特征在于各部件包括：太阳能电源管理单元、n个空间姿态传感器单元、中继网关单元、云平台和客户端。/n

【技术特征摘要】
1.本发明提出的一种基于空间姿态传感器的输电线路铁塔倾斜监测系统及控制方法，其技术特征在于各部件包括：太阳能电源管理单元、n个空间姿态传感器单元、中继网关单元、云平台和客户端。


2.权利要求1所述太阳能电源管理单元的输出端与空间姿态传感器单元电源输入端和中继网关单元电源输入端进行连接；所述空间姿态传感器单元通过无线通信LoRa通信与中继网关单元进行连接；所述中继网关单元通过4G通信（GPRS无线网络）与云平台进行连接；所述云平台通过互联网与客户端进行连接。


3.权利要求1所述空间姿态传感器单元由微控制器（MCU）、空间姿态传感器模块、计时器模块和Lora无线通信模块组成；所述空间姿态传感器模块与微控制器端口1相连接；所述计时器模块与微控制器端口2相连接；所述Lora无线通信模块与微控制器端口3相连接。


4.权利要求1所述一种基于空间姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，万承宽，李红军，凡文，杨晓多，熊超，
申请(专利权)人：成都华睿晶元电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51