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基于北斗&GPS差分技术的采空区山体及输电杆塔 平移监测与预警系统

随着高压输电电网的扩容建设,横跨的面积越来越大,输电杆塔的数量也越来越多;由于输电杆塔较高,大多处于山坡、田野、沼泽、路边的恶劣环境,常会引发杆塔倒塌歪斜,造成重大输电安全事故,甚至会导致断线断电事故,严重影响输电线路的安全运行,故输电杆塔姿态的安全监护是十分重要的。

该项目为与山西省电力公司吕梁分公司合作项目,已通过国家安全质量监督检验局鉴定,并颁发了产品合格证。项目要求利用先进的GPS载波相位差分技术、传感器技术、低功耗技术、无线传输技术、GPRS/CDMA无线网络通讯技术、太阳能应用等技术,设计出一种新的采空区山体及输电杆塔平移监测与预警装置,将采空区山体及输电杆塔姿态信息(包括水平平移距离、垂直平移距离、倾斜角度、风速温湿度等参数)通过GPRS/CDMA网络传输到监控与管理中心。通过对采空区山体及输电杆塔现场姿态信息的周期性监测和后台计算机软件处理分析,使得管理人员及时了解输电线路的运行信息,将事故消灭在萌芽状态。有效地减少由于输电杆塔倾斜、沉降、位移等因素引起的电力事故。在巡视人员不易到达地区,可大大减少巡视次数。最大程度的解决输电线路安全运行和维护管理的难度问题,实现输电线路的数字化管理。系统拓扑图见下图。

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系统拓扑图

工作原理

本系统是一种基于GPS载波相位差分技术的输电杆塔姿态监测系统。输电杆塔姿态监测系统通过监测基准站经度坐标、纬度坐标和海拔坐标,测量监测移动站输电杆塔坐标经度、纬度和海拔参数,解算出更精确的监测移动站地理坐标,结合监测移动站检测倾角传感器,利用输电杆塔地理坐标和倾斜角度互补校验方法分析输电杆塔姿态,并判断输电杆塔平移或倾斜,及时发现有事故隐患的输电杆塔,并通知专业人员采取相应措施,保护电力设备的安全运行。

在输电杆塔的3000m范围内,平地上安装监测基准站模块。监测基准站模块采集当前该位置坐标信息,通过无线射频网络将数据发送到监测移动站,监测移动站将杆塔姿态信息、周围环境参数以及电池电量数据打包后通过GPRS通讯模块发送至管理中心。管理中心根据各测点杆塔经度、纬度、海拔以及倾斜角度等数据,利用相应算法来判断输电杆塔的倾斜状态及平移方向,及时给出预报警信息。此外,管理中心还可以3D模型显示监测移动站当前倾斜状态。

本系统分为监测基准站、监测移动站和管理中心三部分。

监测基准站由低功耗单片机MSP430控制GPS模块和射频模块工作状态,主要负责定位基准点的地理坐标,并通过射频网络分享至周围的监测移动站。

监测移动站由ARM9微处理器控制GPS模块和射频模块工作状态,利用射频接收基准站提供的基准坐标信息及GPS差分算法处理后数据,并根据GPS差分定位优化算法处理后解算出更精确的位置坐标。同时采集输电杆塔倾斜角度、风速和温湿度等环境参数。将数据打包处理后通过GPRS网络的公网动态IP+DNS解析方式接入监控中心。

后台管理中心由监控中心服务器、客户端等设备组成。监控中心服务器主要负责接受监测移动站上传的数据,进行数据包解析处理、3D显示输电杆塔姿态、显示相关参数、存储、报警和打印等功能。同时给客户端实时分享接受的数据,并管理客户端状态及权限。客户端主要负责登陆监控中心服务器,接受服务器分享的数据,3D显示输电杆塔姿态、显示相关参数及报警等功能。

主要技术指标:

功耗:2W以下(采集周期有关)

载波相位差分精度:1cm左右

倾斜角度精度:0.5°

差分距离:3500m(空旷区)


产品经理:徐海辉 

北京创宇星通科技有限公司

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