基于物联网的高压铁塔摆动预警装置的设计

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　　摘 要：通过分析高压铁塔摆动预警的技术要求和物联网技术发展的现状，提出了高压铁塔预警系统的实验平台搭建、设计技术路线、装置的供电方案等设计要点，为高压铁塔摆动预警装置的设计提供了一种可行的方案。
　　关键词：物联网;传感器;电力铁塔
　　中图分类号：TP23
　　1 设计方案分析
　　传感器和网络技术相结合所形成的物联网技术是实现数据自动采集监控的重要技术手段。目前市场上已经有非常成熟的摆动角度测量传感器，测量的准确度和分别率都很高，而且价格比较低廉。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。
　　物联网网络节点是物联网感知和执行动作的基本单元。一个物联网节点一般有CPU、传感器、供电模块、执行没款和通信模块构成。传感器用来测量参数，CPU用来采集、处理、发送数据，执行机构用来执行相应的操作，如继电器控制等，通信模块实现节点和网络之间的通信。常用的通信方式有RS485总线、zigbee无线通信和GPRS通信等。
　　物联网技术目前在国内外被广泛应用于电力设备运行监测、输电线路状态实时监控、电网配电环节的智能化、以及各种智能电力仪表，但是对于高压铁塔摆动预警方面的应用研究目前在国内处于空白状态。随着近年来恶劣天气的频繁出现及铁塔摆动所导致的电力线路故障的频繁出现，未来的电力铁塔，至少是恶劣环境下的电力铁塔必须要有摆动预警装置。
　　2 系统设计思路
　　搭建实验平台，通过实验及实际观测，掌握电力铁塔摆动角度及对输电构成影响的大量数据，通过对数据的分析，选择合适的传感器，并确定预警方案。整个系统由检测单元和报警终端构成，检测单元测量电力铁塔的摆动数据并通过GSM模块发送到报警终端，报警终端处理接受到的数据并进行处理。
　　在系统研究过程中先进行功能研究，实现角度的测量、数据传输、GSM组网、实现预警，然后在进行性能的研究。性能研究主要包括软硬件长时间工作稳定性研究、高低温实验研究、电磁兼容研究、防潮防尘研究及低功耗研究。在研究过程中采取反复测试、反复分析、反复改进的思路。
　　因为检测装置和通信裝置安装在铁塔上，所以不能频繁地爬上铁塔更换电池，所以必须要有能够长期稳定供电的装置。因此设计能够长期稳定供电的装置是一难点。检测单元的供电拟采用太阳能和锂电池相结合的方式。由于整个检测单元采用低功耗设计，所以耗电量及低，平时采用太阳能供电，同时备用多个充电宝。
　　铁塔报警系统工作于恶劣环境之中，而且检测点众多，如果不能在恶劣环境之中长期稳定运行，那么维护工作将非常繁重，产品就失去了意义。所以如何保证系统在强电磁辐射、恶劣自然环境下长期稳定运行是必须解决的问题。为了解决这一问题，必须采用防尘、防水和放电磁干扰的外壳，所有芯片都必须达到工业级别。
　　3 结语
　　电力工业是工业体系的重要组成部分，电力铁塔是电力输送的重要设备，近年来由于气候恶化，经常出现大风等恶劣天气，使电力铁塔出现较大摆动，造成输电线相互接触等事故，从而使供电中断，影响正常的工业生产。由于电力铁塔点多、面广、线长的特点和伪劣天气发生的频繁性，使得人工巡检的代价非常高。在这种背景之下，对电力铁塔摆动的预警系统研究很具有必要性。
　　参考文献：
　　[1]刘伟诚，李永坚，刘文峰，何志刚.输电铁塔安全监测预警系统的设计及实现[J].水利与建筑工程学报，2015（01）.
　　[2]郝丽花，姜敏，刘宏.杆塔倾斜在线监测的应用研究[J].山西电力，2013（06）.
　　[3]周柯宏，张烨，舒佳，王列华输电线路杆塔倾斜度在线监测系统[J].广东电力，2013（07）.
　　作者简介：金佛荣（1982-），男，甘肃天水人，硕士，讲师，研究方向：测控技术。
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