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基于北斗&GPS差分技術的采空區山體及輸電桿塔 平移監測與預警系統

隨著高壓輸電電網的擴容建設,橫跨的面積越來越大,輸電桿塔的數量也越來越多;由于輸電桿塔較高,大多處于山坡、田野、沼澤、路邊的惡劣環境,常會引發桿塔倒塌歪斜,造成重大輸電安全事故,甚至會導致斷線斷電事故,嚴重影響輸電線路的安全運行,故輸電桿塔姿態的安全監護是十分重要的。

該項目為與山西省電力公司呂梁分公司合作項目,已通過國家安全質量監督檢驗局鑒定,并頒發了產品合格證。項目要求利用先進的GPS載波相位差分技術、傳感器技術、低功耗技術、無線傳輸技術、GPRS/CDMA無線網絡通訊技術、太陽能應用等技術,設計出一種新的采空區山體及輸電桿塔平移監測與預警裝置,將采空區山體及輸電桿塔姿態信息(包括水平平移距離、垂直平移距離、傾斜角度、風速溫濕度等參數)通過GPRS/CDMA網絡傳輸到監控與管理中心。通過對采空區山體及輸電桿塔現場姿態信息的周期性監測和后臺計算機軟件處理分析,使得管理人員及時了解輸電線路的運行信息,將事故消滅在萌芽狀態。有效地減少由于輸電桿塔傾斜、沉降、位移等因素引起的電力事故。在巡視人員不易到達地區,可大大減少巡視次數。很大程度的解決輸電線路安全運行和維護管理的難度問題,實現輸電線路的數字化管理。系統拓撲圖見下圖。

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系統拓撲圖

工作原理

本系統是一種基于GPS載波相位差分技術的輸電桿塔姿態監測系統。輸電桿塔姿態監測系統通過監測基準站經度坐標、緯度坐標和海拔坐標,測量監測移動站輸電桿塔坐標經度、緯度和海拔參數,解算出更精確的監測移動站地理坐標,結合監測移動站檢測傾角傳感器,利用輸電桿塔地理坐標和傾斜角度互補校驗方法分析輸電桿塔姿態,并判斷輸電桿塔平移或傾斜,及時發現有事故隱患的輸電桿塔,并通知專業人員采取相應措施,保護電力設備的安全運行。

在輸電桿塔的3000m范圍內,平地上安裝監測基準站模塊。監測基準站模塊采集當前該位置坐標信息,通過無線射頻網絡將數據發送到監測移動站,監測移動站將桿塔姿態信息、周圍環境參數以及電池電量數據打包后通過GPRS通訊模塊發送至管理中心。管理中心根據各測點桿塔經度、緯度、海拔以及傾斜角度等數據,利用相應算法來判斷輸電桿塔的傾斜狀態及平移方向,及時給出預報警信息。此外,管理中心還可以3D模型顯示監測移動站當前傾斜狀態。

本系統分為監測基準站、監測移動站和管理中心三部分。

監測基準站由低功耗單片機MSP430控制GPS模塊和射頻模塊工作狀態,主要負責定位基準點的地理坐標,并通過射頻網絡分享至周圍的監測移動站。

監測移動站由ARM9微處理器控制GPS模塊和射頻模塊工作狀態,利用射頻接收基準站提供的基準坐標信息及GPS差分算法處理后數據,并根據GPS差分定位優化算法處理后解算出更精確的位置坐標。同時采集輸電桿塔傾斜角度、風速和溫濕度等環境參數。將數據打包處理后通過GPRS網絡的公網動態IP+DNS解析方式接入監控中心。

后臺管理中心由監控中心服務器、客戶端等設備組成。監控中心服務器主要負責接受監測移動站上傳的數據,進行數據包解析處理、3D顯示輸電桿塔姿態、顯示相關參數、存儲、報警和打印等功能。同時給客戶端實時分享接受的數據,并管理客戶端狀態及權限。客戶端主要負責登陸監控中心服務器,接受服務器分享的數據,3D顯示輸電桿塔姿態、顯示相關參數及報警等功能。

主要技術指標:

功耗:2W以下(采集周期有關)

載波相位差分精度:1cm左右

傾斜角度精度:0.5°

差分距離:3500m(空曠區)


產品經理:徐海輝 

北京創宇星通科技有限公司

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