BR102015001954B1 - Montagem de conexão de grampo de suspensão, unidade de grampeamento e método relacionado - Google Patents

Abstract

MONTAGEM DE CONEXÃO DE GRAMPO DE SUSPENSÃO, UNIDADE DE GRAMPEAMENTO E MÉTODO RELACIONADO

Description

FUNDAMENTOS CAMPO DA TÉCNICA

[001] O presente pedido refere-se à coleta de dados e, mais particularmente, a um conector (por exemplo, um grampo de suspensão de aquisição de dados) para um condutor elétrico ou outra linha de transmissão (por exemplo, uma linha de transmissão de força, uma linha de comunicações, uma linha de gás, uma linha de água, uma linha de petróleo, uma estrada de ferro, uma autoestrada, dentre outras que são implantadas ao longo de distâncias geográficas) que coleta dados e reporta condições medidas do condutor ou da linha de transmissão a um dispositivo ou sistemas de monitoramento. No entanto, as modalidades ilustrativas da presente invenção não precisam ser restritas ao uso como parte de um grampo. Por exemplo, as modalidades da presente invenção podem ser implementadas em um local próximo a um grampo ou implementadas sem a dependência de nenhum grampo ou de outro dispositivo.

FUNDAMENTOS Redes Elétricas

[002] As Figuras 1 a 4 ilustram a técnica relacionada na Patente U.S. No. 8.002.592. A Figura 1 mostra uma torre de transmissão 200 que é usada para suspender linhas de transmissão de força 202 acima do solo. A torre 200 tem braços em cantilever 204. Os isolantes 206 se estendem ao longo dos braços 204. Um ou mais grampos de suspensão 208 ficam localizados nas extremidades inferiores dos isolan- tes 206. As linhas 202 são conectadas aos grampos de suspensão. Os grampos 208 mantêm as linhas de transmissão de força 202 sobre o isolante 206.

[003] As Figuras 2 a 4 ilustram uma modalidade exemplificadora do grampo de suspensão 208 que compreende, em geral, uma seção superior 210 e uma seção de suporte inferior 212. Essas duas seções 210, 212 contêm um corpo 214, 216 que forma um invólucro de suspensão. Os corpos 214, 216 compreendem uma gamela longitudinal (ou área de recepção de condutor) 215, 217 que permite que o condutor de transmissão 202 seja assentado de modo fixo dentro das duas seções e quando as duas seções forem aparafusadas (ou fixadas) entre si por elementos de fixação rosqueados 201 (não mostrados). Isso encaixa o condutor de transmissão 202 entre os dois corpos para conter de modo fixo o condutor de transmissão 202 sobre o grampo 208. Os elementos de fixação rosqueados não são necessários e nenhuma outra configuração de fixação adequada pode ser proporcionada.

[004] Os dois corpos 214, 216 conectados juntos são suspensos através de um suporte metálico 218 que se fixa ao corpo inferior 216 em pontos através de um parafuso 220.

[005] O corpo inferior, ou seção de corpo inferior, 216 compreende uma pri-meira extremidade 219 e uma segunda extremidade 221. A área de recepção de con-dutor (ou superfície de contato de condutor) 217 se estende a partir da primeira extre-midade 219 até a segunda extremidade 221 ao longo de uma lateral superior do corpo inferior 216. A área de recepção de condutor 217 forma uma porção de ranhura inferior para contatar uma metade inferior do condutor 202. Um formato de ranhura genérico não é necessário, e nenhuma configuração adequada pode ser proporcionada.

[006] Em uma implementação, as seções inferiores e superiores 210, 212 têm embutidas em seus respectivos corpos 214, 216 uma metade de um transformador de corrente 222, 224 que é comumente referido na indústria como um transformador de corrente com núcleo dividido. Quando esses componentes 222, 224 forem unidos, eles formam um circuito eletromagnético que permite, em algumas aplicações, a captação de corrente que passa através do condutor 202. Em uma implementação, o transformador de corrente é usado para alimentar dispositivos de captação, coleta de dados, análise de dados e formatação de dados. Em algumas implementações, o transformador de corrente pode ficar localizado fora do grampo ou dispositivo similar ou, em algumas implementações, a energia pode ser fornecida por outros meios.

[007] O corpo 214 da seção superior 210 contém um primeiro membro 232 e um segundo membro 234 que formam uma placa de cobertura. O primeiro membro 232 compreende uma primeira extremidade 233, uma segunda extremidade 235, e uma seção intermediária 237 entre a primeira extremidade 233 e a segunda extremi-dade 235. A área de recepção de condutor (ou superfície de contato de condutor) 215 se estende a partir da primeira extremidade 233 até a segunda extremidade 235 ao longo de uma lateral inferior do primeiro membro 232. A área de recepção de condutor 215 forma uma porção de ranhura superior para contatar uma metade superior do condutor 202. Um formato de ranhura genérico não é necessário, e nenhuma configuração adequada pode ser proporcionada. Em uma implementação, o primeiro membro 232 compreende, ainda, uma cavidade rebaixada 226 na seção intermediária 237 que contém efetivamente um circuito eletrônico 228. Nessa implementação, o circuito eletrônico 228 é projetado para aceitar entradas de vários componentes de captação. Essa cavidade 226 pode ser circundada por uma gaiola de Faraday 230 para anular efetivamente os efeitos de influência de EMF de alta tensão a partir do condutor 202 no conjunto de circuitos 228. A gaiola de Faraday também pode circundar o transformador de corrente 222. A placa de cobertura, ou membro de placa de cobertura, 234 pode cobrir a abertura superior da cavidade 226 para reter o circuito eletrônico dentro do corpo, ou seção de corpo superior, 214. Os componentes eletrônicos podem ficar alojados em um recipiente de metal ou plástico, circundado pela gaiola de Faraday citada, e toda a montagem pode ser conservada, tal como com epóxi, por exemplo.

[008] O circuito eletrônico 228 pode aceitar e quantificar de maneira signifi- cante várias entradas para monitorar diversos parâmetros do condutor 202 e do am-biente circundante. As entradas também podem ser derivadas a partir de dispositi- vos/componentes de referência eletrônica externamente montados. As entradas podem incluir, por exemplo: 1) referência de Tensão de Linha (conforme derivada a partir da gaiola de Faraday 230 ou outros meios); 2) referência de Corrente de Linha (conforme derivado a partir do Transformador de corrente 222, 224 ou outros meios); 3) referências de pressão Barométrica e Temperatura - interna e ambiente (conforme derivado a partir de termopares internos e externos 236, 238 ou outros meios); 4) referências de Vibração do condutor (conforme derivado a partir do acelerômetro 240, tal como um sensor de vibração de 10 a 50 KHz, por exemplo, ou outros meios); e 5) referências Ópticas (conforme derivado a partir do fototransistor 242 em um tubo de fibra óptica ou outros meios). A porção de referência óptica pode, por exemplo, permitir que o grampo veja flashes de luz a partir da descarga em corona caso o isolante comece a falhar, ou atividade de tempestade de relâmpagos, e/ou referências de tração (conforme derivado a partir do dispositivo de deformação à tração 244 que pode ser incluído em determinadas implementações). As referências de tração dos indicadores de tração 244 podem, por exemplo, proporcionar informações indicando que gelo está se formando à medida que o peso do condutor aumenta devido ao acúmulo de gelo.

[009] Em geral, Controle de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA) se refere a um sistema de controle industrial, tal como um sistema computacional que monitora e controlar um processo. Informações derivadas pelo conjunto de circuitos elétricos/eletrônicos podem sair do circuito 228 através de um cabo de fibra óptica não-condutor 246 e serem proporcionadas acima e sobre a torre de transmissão 200 e, em última análise, na base da torre e alimentada ao sistema SCADA do usuário para permitir que o usuário final acesse e veja as condições elétricas e ambientais no dito local, ou as informações podem ser transmitidas a um sítio remoto ou central. No entanto, essa implementação se provou problemática. Por exemplo, rotear a fibra a um grampo que esteja operando em tensão muito alta cria uma trajetória de deforma-ção de tensão que pode causar um arco mesmo quando revestimentos de fibra de vidro e plástico são proporcionados como isolantes. Arcos se formam ao longo do limite entre o ar e o isolante sólido. Se o isolante for somente uma simples haste, o mesmo precisaria ser 3 vezes mais longo. O grampo de suspensão ou outro disposi-tivo de captação pode ser alternativamente configurado para transmitir remotamente informações a partir do circuito eletrônico 228 a um sistema receptor. No entanto, essa implementação também é problemática devido à complexidade do software necessário para acomodar as distâncias ao longo das quais os grampos são usados e o número de grampos sendo monitorados. Podem Ocorrer Determinados Problemas em Redes de Corrente

[010] As linhas de transmissão defrontam-se com vários problemas. O vento causa vibração que pode gradualmente rachar o fio ou destruí-lo completamente. Calor excessivo pode fazer com que as linhas cedam sobre árvores ou no tráfego. Fios corroídos gerarão mais calor quando a corrente passar através deles, mas não existe uma forma de saber a extensão de qualquer corrosão uma vez que essa ocorra genericamente no interior do fio. A descarga em corona é um tipo de descarga elétrica que corrói o fio, isolantes, e tudo o que estiver nas adjacências. O acúmulo de gelo pode romper o fio devido ao peso. Árvores podem cair naturalmente sobre os fios e representam um perigo caso não sejam podadas. Desastres naturais e causados pelo homem, como terremotos e incêndios florestais podem danificar as linhas de transmissão de força. Além disso, animais selvagens, e esquilos em particular, podem ser carbonizados quando esses passarem em determinados componentes de uma rede elétrica, causando, assim, a interrupção da transmissão de força através das linhas de transmissão de força. A otimização de linha para ampliar a capacidade depende da temperatura e pode somente ser realizada através de estimativas conservadoras de condições locais.

Monitoramento da Rede

[011] Em redes elétricas convencionais, a corrente e a tensão são medidas em subestações. A capacidade de corrente de uma linha é estimada com base no diâmetro do fio, idade do fio, temperatura ambiente, e velocidade do vento. No entanto, devido a muitas variáveis, essa consiste em um palpite. Além disso, não há um aviso precoce em relação ao acúmulo de gelo e o gelo é detectado quando um fio se rompe durante o congelamento. Os amortecedores de vibração são rotineiramente fixados às linhas de força para reduzir a vibração; no entanto, sua eficácia é somente estimada em quantas linhas se rompem devido ao estresse por vibração, apesar de os amortecedores estarem presentes. As linhas de força podem gerar uma descarga em corona que pode ser escutada como um som de chiado e também pode ser vista utilizando- se câmeras especiais que podem ser vistas no espectro ultravioleta. No entanto, essas câmeras são grandes e caras. As câmeras são geralmente enviadas a locais onde alguém escutou um som de chiado ou onde um isolante aparentar estar corroído, mas não podem ser eficazes uma vez que descarga em corona pode ser intermitente e serem afetadas por muitas condições ambientais, tais como umidade e pressão do ar. Ademais, a maioria dos dispositivos de telemonitoramento proposta requer energia à bateria. A energia à bateria não é adequada nessas aplicações que são elevadas acima do solo e distribuída por grandes áreas geográficas, tornando sua manutenção inviável. Além de motivar desafios, os dispositivos de monitoramento existentes são relativamente caros e grandes, o que limita seu uso a aplicações ocasionais ou instalação a sítios limitados. Como resultado, não há oportunidade de acumular dados espalhados e realizar determinações, tal como localização de relâmpagos por meio de triangulação ou de uma capacidade de transporte de energia em tempo real com base nas condições climáticas da linha de transmissão.

Reparo ou Manutenção de uma Linha de Transmissão

[012] Inicialmente, deve-se localizar onde uma linha de transmissão de força está rompida. No entanto, as linhas de transmissão de força podem se estender a centenas de quilômetros entre as subestações, e as únicas informações geralmente disponíveis são aquelas que uma subestação está fornecendo energia e a próxima não está recebendo a energia fornecida. A acessibilidade às linhas de transmissão de força pode variar. Em alguns casos, as linhas de transmissão de força podem ser acessíveis por veículos terrestres motorizados. Em outros casos, as linhas podem ser somente acessíveis por helicóptero, em que um técnico de serviço deve ficar pendu-rado sob o helicóptero para fazer manutenção ou reparar uma linha. Esses reparos ou manutenção podem ser muito caros.

Problemas de Comunicação

[013] A fim de restaurar informações sobre o sistema, é necessária uma comunicação rápida e segura. A comunicação de rádio via Ethernet é uma opção. No entanto, organizar uma rede de Ethernet requer o uso de dispositivos conhecidos como roteadores ou comutadores. Cada roteador ou comutador buscará por um pa-cote de Ethernet de informações e registrará o endereço de origem e o endereço de destino à medida que o pacote chegar a uma porta. Se o destino for conhecido, o pacote é encaminhado para somente uma porta que esteja conectada a tal dispositivo de destino. Se esse não for um endereço conhecido, o mesmo é repetido para todas as portas exceto para a porta onde esse chegou. Quando o dispositivo de destino responder, o endereço de origem aparecerá em um pacote em uma única porta que permite que o roteador ou comutador saiba onde enviar o próximo pacote com esse endereço de destino particular.

[014] Existem protocolos específicos que otimizam a rota para distribuir um pacote e excluir a chance de um pacote se repetir em um loop na rede. Alguns dos protocolos mais comuns são Spanning Tree Protocol e Rapid Spanning Tree Protocol.

[015] Um protocolo de rádio popular para transmissão baseada em pacote é o Zigbee que é descrito no padrão IEEE 802.15.4. Esse protocolo é destinado para redes de rádio relativamente pequenas em uma área geográfica pequena. O mesmo é bem adequado para um edifício pequeno ou em uma propriedade de vários acres. No entanto, quando os rádios forem muitos e se espalharem em uma área grande, o sistema se torna impraticável. A mensagem de rádio mais distante deve ser repetida por elementos coordenadores (por exemplo, um rádio mais capaz) até que o destino seja alcançado. Devido ao fato de existir um limite de tempo para uma resposta, as dimensões físicas da rede são limitadas.

[016] Muito embora existam dispositivos para monitorar linhas de transmis-são, esses defrontam-se com os desafios de alimentação, diagnóstico e comunicação notados acima. Há uma necessidade por um sistema que permita uma análise rápida de quaisquer problemas de reparo reais ou potenciais e capacidades de otimização de energia ao longo de linhas de transmissão (por exemplo, para permitir, por exemplo, cargas de pico aumentadas com base em condições operacionais reais versus estimativas conservadoras com base em condições climáticas extremas), com custos de reparo menores, uma melhor manutenção preventiva, e tempos de restauração mais rápidos. Ademais, há uma necessidade por uma forma simples de comunicar e coletar a quantidade substancial de dados que podem ser acumulados por uma instalação amplamente espalhada de dispositivos de captação em áreas geográficas grandes.

SUMÁRIO

[017] Vários aspectos dos exemplos da invenção são apresentados nas rei-vindicações.

[018] De acordo com um aspecto da invenção, revela-se uma montagem de conexão de grampo de suspensão. A montagem de conexão de grampo de suspensão inclui uma unidade de grampeamento, um membro de suporte, e um anel coronal. A unidade de grampeamento inclui uma seção de base, braços extensores, e porções de contato de grampo. Os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base. A unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão. O membro de suporte tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do membro de suporte é conec-tada à seção de base. O membro de suporte é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos. O anel coronal é conectado à segunda extremidade do membro de suporte.

[019] De acordo com outro aspecto da invenção, revela-se uma unidade de grampeamento. A unidade de grampeamento inclui uma seção de base, braços exten- sores, e porções de contato de grampo. Os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base. A unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão de modo que o corpo principal do grampo de suspensão fique entre os braços extensores.

[020] De acordo com outro aspecto da invenção, revela-se um método. Pro-porciona-se uma unidade de grampeamento que inclui uma seção de base, braços extensores, e porções de contato de grampo. Os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base. A unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão. Um membro de suporte é fixado à unidade de grampeamento. O membro de suporte tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade do membro de suporte é conectada à seção de base. O membro de suporte é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos. Um anel coronal é conectado à segunda extremidade do membro de suporte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[021] Os aspectos anteriores e outros recursos da invenção serão explicados na descrição a seguir, tomada em conjunto com os desenhos em anexo, em que:

[022] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma torre de transmissão que suporta linhas de transmissão conectadas através de grampos de suspensão;

[023] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um dos grampos de sus-pensão mostrados na Figura 1;

[024] A Figura 3 é uma vista em corte transversal do grampo de suspensão mostrado na Figura 2;

[025] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um primeiro membro do grampo de suspensão mostrado na Figura 2;

[026] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um grampo inteligente cons truído de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[027] A Figura 6 é uma vista em perspectiva explodida do grampo inteligente da Figura 5;

[028] A Figura 7 é uma vista superior do corpo de grampo do grampo inteli-gente da Figura 5;

[029] A Figura 8 é uma vista inferior do grampo inteligente da Figura 5;

[030] A Figura 9 é uma vista em perspectiva do grampo inteligente da Figura 5 mostrando os conteúdos da carcaça de componentes eletrônicos e vários sensores de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[031] A Figura 10 mostra vários componentes de um grampo inteligente construído de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[032] As Figuras 11a e 11b são, respectivamente, uma vista superior e uma vista lateral de uma carcaça de componentes eletrônicos para um grampo inteligente de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[033] A Figura 12 é uma vista em perspectiva de uma placa principal de um grampo inteligente de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[034] As Figuras 13a e 13b ilustram uma rede de comunicação que com-preende dados de aquisição de dados (por exemplo, o grampo inteligente na Figura 5) em comunicação via rádio de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção;

[035] A Figura 14 ilustra um exemplo mais complexo de uma rede de comu-nicação em relação àquele mostrado na Figura 13a ou 13b;

[036] A Figura 15 ilustra uma rede de comunicação com mais de um adap-tador de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção; e

[037] As Figuras 16 e 17 são capturas de ecrã geradas por um sistema ad-ministrativo de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção.

[038] A Figura 18 é uma vista em perspectiva de uma montagem de conexão de grampo de suspensão (fixada a um grampo de suspensão de linha de trans-missão) incorporando recursos da invenção;

[039] A Figura 19 é outra vista em perspectiva da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18;

[040] A Figura 20 é uma vista lateral da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18;

[041] A Figura 21 é outra vista lateral da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18;

[042] A Figura 22 é uma vista frontal da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18;

[043] A Figura 23 é uma vista superior da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18;

[044] A Figura 24 é uma vista em perspectiva da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18 [com a unidade de grampeamento em uma posição fechada];

[045] A Figura 25 é uma vista em perspectiva da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18 [com a unidade de grampeamento em uma posição aberta];

[046] A Figura 26 é uma vista superior da unidade de grampeamento e do membro de suporte [com a unidade de grampeamento em uma posição aberta];

[047] A Figura 27 é uma vista lateral da unidade de grampeamento e do membro de suporte;

[048] A Figura 28 é uma vista frontal da unidade de grampeamento e do membro de suporte [com a unidade de grampeamento em uma posição aberta];

[049] A Figura 29 é uma vista em perspectiva da unidade de grampeamento e do membro de suporte [com a unidade de grampeamento em uma posição fechada];

[050] A Figura 30 é uma vista em perspectiva da unidade de grampeamento e do membro de suporte [com a unidade de grampeamento em uma posição aberta];

[051] A Figura 31 é uma vista em perspectiva da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18 [com a unidade de grampeamento em uma posição aberta];

[052] A Figura 32 é uma vista frontal da montagem de conexão de grampo de suspensão mostrada na Figura 18 [fixada a um grampo de suspensão de linha de transmissão]; e

[053] A Figura 33 é uma vista lateral de outra modalidade de uma montagem de conexão de grampo de suspensão (fixada a um grampo de suspensão de linha de transmissão) que incorpora os recursos da invenção.

[054] Ao longo dos desenhos, compreender-se-á que referências numéricas similares se referem a elementos, recursos e estruturas similares.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[055] Essa descrição é fornecida para auxiliar na compreensão das moda-lidades ilustrativas da presente invenção descritas com referência aos desenhos em anexo. De modo correspondente, os indivíduos com conhecimento comum na técnica reconhecerão que várias alterações e modificações das modalidades ilustrativas descritas no presente documento podem ser feitas sem divergir do escopo e espírito da presente invenção. Da mesma forma, as descrições de funções e construções bem conhecidas serão omitidas por motivos de clareza e concisão. De modo similar, determinadas convenções de nomenclatura, rótulos e termos conforme o uso no contexto da presente revelação, conforme seria compreendido pelos artesãos versados, não são limitantes e proporcionadas somente por propósitos ilustrativos para facilitar a compreensão de determinadas implementações ilustrativas das modalidades da pre-sente invenção.

Visão Geral do Dispositivo de Aquisição de Dados

[056] As Figuras 5 a 17 ilustram modalidades ilustrativas da presente inven-ção que proporcionam um método, sistema e aparelho para uma rede inteligente que compreende dispositivos de aquisição de dados em rede que monitoram linhas de transmissão ou condutores. A rede inteligente é ilustrada usando linhas de transmis-são de força; no entanto, deve-se compreender que o dispositivo de aquisição de da-dos pode ser configurado para monitorar outros tipos de linhas de transmissão ou condutores implantados por distâncias geográficas extensivas (por exemplo, uma li-nha de comunicações, uma linha de gás, uma linha de água, uma linha de petróleo, uma estrada de ferro, uma autoestrada, dentre ouros), e precisa ser restrito a uso somente com conectores ou grampos, de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção. Um dispositivo de aquisição de dados é ilustrado usando um grampo de suspensão (por exemplo, em uma linha de transmissão de força) que será referido como um “grampo inteligente”. Os dispositivos de aquisição de dados, no en-tanto, são entendidos como sendo quaisquer conectores inteligentes relacionados ou acessórios inteligentes ou dispositivos para aquisição de dados e monitoramento em rede.

[057] Com referência às Figuras 5 a 9, um grampo inteligente 1 é ilustrado na Figura 5. A montagem de grampo inteligente inclui um corpo de grampo 110, um corpo protetor 310 situado sobre o corpo de grampo 110, uma carcaça de componen-tes eletrônicos 50, e uma proteção térmica 70 que protege os componentes eletrôni-cos na carcaça de componentes eletrônicos 50. Revelam-se, também, uma ferragem suspensora de grampo ilustrativo 1 a uma linha de força ou outro condutor 30, por exemplo, e um cabo de alta temperatura 80 para conectar uma fonte de alimentação (por exemplo, um suprimento de energia que compreende um transformador de cor-rente 330) aos componentes eletrônicos na carcaça de componentes eletrônicos 50 conforme descrito anteriormente.

[058] Conforme ilustrado nas Figuras 5, 6 e 7, o corpo de grampo 110 inclui uma gamela ou canal central 112 ao longo de seu comprimento no qual uma linha/fio de força 30 deve ser colocado. De modo similar, o corpo protetor 310 inclui uma gamela ou canal central 312 ao longo de seu comprimento longitudinal para acomodar a linha de força 30 de modo que, quando o corpo protetor 310 e o corpo de grampo 110 forem fixados, a linha de força 30 fique presa entre dos dois corpos 110, 310. Um hardware ilustrativo para prender o corpo protetor 310 e o corpo de grampo 110 entre si pode incluir, mas sem limitar-se a, um parafuso em U 210 inserido em furos para parafuso 214 e presos através de porcas 216. Uma configuração similar de dois furos para parafuso 214 e porcas 216 para um parafuso em U 210 pode ser proporcionada em extremidades opostas do grampo 1.

[059] O corpo protetor 310 inclui uma chaminé de resfriamento 111 conforme mostrado nas Figuras 5 e 6 para permitir que o ar circule e resfrie o grampo inteligente 1. A montagem de corpo protetor compreende o corpo protetor 310, molas 320 e uma porção superior 331 do transformador 330. De modo similar, conforme mostrado na Figura 7, o corpo de grampo 110 também inclui uma chaminé de resfria-mento 111 que também facilita a circulação de ar para resfriar o grampo inteligente 1. De modo correspondente, a montagem de corpo de grampo compreende o corpo de grampo 110 e a porção inferior 332 do transformador 330. As porções superior e infe-rior 331 e 332 do transformador 330 no suprimento de força podem ser dotadas de gamelas ou canais similares ao canal 112 no corpo de grampo (por exemplo, conforme ilustrado na porção inferior 332 do transformador descrito na Figura 7) para acomodar um condutor 30, e são posicionadas e presas em seu respectivo corpo protetor 310 e corpo de grampo 110 de modo que fiquem alinhadas entre si. Quando o corpo de grampo 110 e o corpo protetor 310 forem presos juntos, as molas 320 são carregadas ou comprimidas pelas porções superior e inferior do transformador 330. O ajuste de mola do transformador de corrente 330 ao corpo protetor 310 permite a flutuação do condutor 30 em faixas para evitar sobrepressão do condutor e ainda proporcionar boa vedação e minimizar vibrações. Embora as modalidades ilustradas descrevam a montagem de suprimento de força com o transformador de corrente 330 tendo porções 331 e 332 proporcionadas no corpo protetor 310 e no corpo de grampo 110, respectivamente, deve-se compreender que o transformador de corrente 330 pode ser implantado em outro local em relação ao grampo 1. Por exemplo, as porções 331 e 332 do transformador 330 podem ser fixadas ao condutor através de um grampo em um local adjacente ao grampo 1. O lado de baixo do corpo de grampo 110 é mostrado na Figura 8 e proporciona outra vista do condutor de alta temperatura 80 estendendo-se a partir do suprimento de força que compreende o transformador de corrente 330 em direção à carcaça de componentes eletrônicos 50. O suprimento de força compreende uma placa de circuito de componentes eletrônicos (não mostrada) configurada para condicionar a tensão CA a partir do transformador de corrente 330 e convertê-la em tensão CD a ser fornecida à placa de componentes eletrônicos principais 500 através do cabo 80. Força para o Dispositivo de Aquisição de Dados e Resolução de Problemas Térmicos

[060] Embora não pareça razoável, os sistemas convencionais apresentam dificuldades em obter alguns watts de energia (por exemplo, para alimentar um pro-cessador ou sensores) a partir de uma linha de força que transporta um milhão de watts de energia. A presente invenção supera essas dificuldades, ou seja, o grampo inteligente 1 é capaz de extrair uma pequena quantidade de energia a partir de uma linha ou fio de força 30 à qual o mesmo fica preso de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção.

[061] Um meio prático para extrair energia a partir da linha de força consiste em um transformador de corrente; no entanto, para acomodar uma faixa de corrente do condutor 30 de 3 amps (A) a 3000 A, esse transformador se torna uma peça subs-tancial de ferro (por exemplo, cerca de 1,81 kg (4 libras)) com enrolamentos de cobre (por exemplo, cerca de 9000 voltas) que extrai energia a partir dos campos magnéti-cos que circundam o condutor principal 30 criado pelo fluxo de elétrons no mesmo. Por exemplo, pode-se usar um transformador de corrente dividido e quadrado con-vencional (por exemplo, um transformador de corrente modelo CTS-1250-300A disponível junto a Continental Control Systems LLC, Boulder, Colorado, EUA). Um lado pode ser removido para permitir a fixação do transformador 330 sobre o condutor 30. A energia extraída é utilizada para alimentar o grampo inteligente 1 e seus vários sensores, componentes de análise de dados e equipamento de comunicação, que pode consumir até 10 watts. Alternativamente à energia extraída (por exemplo, através de uma montagem de suprimento de força com o transformador de corrente 330), baterias e células solares também podem ser usadas para alimentar os componentes eletrônicos do grampo 1, dentre outras fontes de alimentação para componentes eletrônicos.

[062] Conforme declarado anteriormente, o grampo inteligente 1 usa a mon-tagem de suprimento de força com o transformador de corrente 330 para extrair ener-gia a partir do campo magnético gerado pela corrente que passa através do condutor principal 30 ao qual o transformador de corrente 330 circunda. O transformador 330 pode ser um transformador dividido tendo uma porção superior 331 e uma porção inferior 332 de modo que possa ser fixada ao redor da linha ou fio de força 30 conforme descrito abaixo em conexão às Figuras 6, 7 e 8. Conforme declarado anteriormente, um fio de alta temperatura 80 se estende a partir de uma saída da montagem de suprimento de força até uma entrada da carcaça de componentes eletrônicos 50 para proporcionar energia aos circuitos eletrônicos. Um dispositivo de armazenamento de energia pode opcionalmente ser proporcionado no grampo inteligente 1 (por exemplo, um capacitor sobre a placa principal 500 conforme mostrado nas Figuras 9 e 12) para permitir que o grampo inteligente 1 opere longo o suficiente para enviar uma última mensagem (por exemplo, a uma estação de base ou outro dispositivo de monitoramento de rede) antes que energia seja perdida.

[063] O condutor 30 confinado pelo corpo de grampo 110 e pelo corpo pro-tetor 310 pode ficar bastante aquecido devido à corrente muito grande transportada pelo condutor. Tipicamente, permite que fios mais antigos cheguem até 75°C antes de se tornarem macios e começarem a ceder. Fios mais novos que ainda estão sendo implantados podem alcançar 250°C antes de se tornar macio e começar a ceder. Em geral, os componentes eletrônicos não tolerarão essa temperatura, e, portanto, a carcaça de componentes eletrônicos 50 é posicionada ao lado e separada do corpo principal do grampo inteligente por uma proteção térmica 70. A proteção térmica 70 pode ser conectada ao lado do grampo 1 (por exemplo, com separadores 72 para isolamento térmico) e a carcaça de componentes eletrônicos 50 pode ser conectada à proteção térmica 70, por exemplo. A proteção térmica é construída a partir de alumínio. A carcaça de componentes eletrônicos 50 pode ser feita de material não-metálico para facilitar a operação do rádio 540 e da unidade de GPS 510.

[064] O transformador de corrente 330 circunda o condutor principal a fim de coletar a energia, e, em algumas implementações, o transformador de corrente 330 não tolerará temperaturas superiores a 85°C. Os furos ou chaminés de resfriamento 111 no corpo protetor 310 e no corpo de grampo 110 do grampo inteligente 1 permitem que um fluxo de ar resfrie o transformador 330. Alternativamente, conforme declarado anteriormente, a montagem de suprimento de força com as porções 331 e 332 do transformador 330 pode ser fixada ao condutor 30 através de um grampo em um local adjacente ao grampo 1. Ademais, o próprio grampo inteligente 1 atua como um dissipador de calor para reduzir a temperatura. O transformador 330 pode ser confinado em um material de isolamento térmico para proporcionar proteção adicional.

Sensores de Dispositivo de Aquisição de Dados e Componentes Eletrônicos

[065] O grampo inteligente 1 inclui vários sensores dentro ou próximos à carcaça de componentes eletrônicos 50, que é isolada do calor pela proteção térmica 70 conforme descrito anteriormente.

[066] Com referência à Figura 9, a carcaça de componentes eletrônicos 50 é mostrada com uma cobertura removida para expor uma placa principal 500 montada no interior de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 5, a carcaça de componentes eletrônicos 50 tem uma seção 52 estendendo-se a partir de uma seção principal 51. As seções paralelas de carcaça 54 são conectadas a lados opostos da seção 52 e se estendem opostamente entre si e paralelas ao eixo geométrico longitudinal do condutor 30 e do grampo 1. A placa principal 500 é presa na seção 51. Circuitos de sensor adicionais para medir a velocidade do vento e a temperatura ambiente (por exemplo, genericamente indicados em 610 e 620 na Figuras 9 e mostrados nas Figuras 11A e 12) são eletricamente conectados à placa principal 500 (por exemplo, através de um cabo de fita) e se estendem a partir da mesma para implantação nas seções paralelas 54 conforme descrito em maiores detalhes abaixo.

[067] Dando-se continuidade à referência da Figura 9, a placa principal 500 suporta e processa entradas de uma série de sensores de dispositivos de medição incluindo, sem limitação, um Dispositivo de Posicionamento Global (GPS) 510, um sensor 520 para medir a temperatura do condutor 30, um sensor de corrente 530 do condutor 30, o detector de velocidade do vento 610, um detector de vibração 630, um detector de descarga em corona de áudio 640, o sensor de temperatura ambiente 620, e pelo menos uma câmera 550 e sua interface 504. Sensores adicionais, tais como câmeras adicionais, podem ser incluídos. Os sensores serão descritos em maiores detalhes abaixo. Além disso, a placa principal 500 suporta um rádio criptografado 540 e um acesso a web criptografado 560. Esses dispositivos de comunicações serão descritos em maiores detalhes abaixo. A placa principal 500 compreende uma unidade de processamento central (CPU) 505 e um dispositivo de memória associado 502 (por exemplo, uma memória não-volátil, tal como um disco flash) e um código de programa para processar dados a partir dos sensores e comunicações. Em outra implementação, o conjunto de circuitos pode ficar localizado fora do grampo ou linha de transmissão em uma caixa externa que pode ou não ter uma gaiola de Faraday. Essa disposição seria adequada, por exemplo, para uma tubulação de gás, bem como para determinadas linhas de transmissão elétrica.

[068] Conforme mostrado na Figura 11A, a carcaça de componentes eletrô-nicos 50 também pode ser dotada de conectores 501 e 508 para força e fibra óptica, respectivamente. Conforme mostrado na Figura 12, um conector 501 é eletronica-mente conectado a um subsistema de força na placa principal 500 de modo que, quando o cabo de alta temperatura 80 que transporta energia CD for conectado ao conector 508, a placa principal 500 pode fornecer energia aos sensores e outros dis-positivos eletrônicos que a suporta.

[069] As Figuras 11A e 12 ilustram uma placa principal 500 e outros compo-nentes de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção. A Figura 11A é uma vista frontal de uma placa principal 500 em uma carcaça de componentes eletrônicos 50. A placa principal pode ser conectada a uma câmera 550 tendo uma lente instalada em uma abertura proporcionada na carcaça de componentes eletrônicos 50 conforme mostrado em um lado da carcaça 50 descrita na Figura 11B. O outro lado (não mostrado) da carcaça 50 e a placa principal 500 também podem ser instalados com outra câmera (isto é, com uma lente montada em uma abertura da carcaça 50) para permitir que imagens sejam capturadas ao longo das seções do condutor 30 estendendo-se a partir de ambos os lados do grampo 1.

[070] Uma pequena câmera ilustrativa 550 opera na faixa de -40°C a +85°C, e com o foco fixado em 0,6096 m (dois pés), por exemplo. O cabeçote tem 8mm x 5,6mm. A(s) câmera(s) 550 pode(m) capturar imagens imóveis das condições da linha 30, tais como gelo, empenamento, detritos carbonizados, e assim por diante. As imagens de vídeo também podem ser proporcionadas à medida que a largura de banda de comunicação permitir. Conforme descrito abaixo, representando-se cada grampo inteligente 1 com sua própria página da web, as respectivas páginas da web para grampos inteligentes podem apresentar aos usuários informações convenientes referentes a várias condições de linha, como imagens de gelo, e similares, e as listagens de parâmetros medidos, como temperatura, vento, dentre outros e se eles estão em uma faixa selecionada ou não ou se satisfazem os limites selecionados.

[071] Não existem meios práticos que tenham boa relação custo-benefício para captar tensão diretamente a partir da linha de força 30, atualmente, sem confi-ança em um sistema baseado em aterramento. Embora a corrente possa ser captada por um segundo transformador de corrente, um circuito integrado (IC) de sensor de efeito de Hall (IC) 530, que é menor e menos dispendioso, pode ser utilizado no grampo inteligente 1 (por exemplo, na placa principal 500). O sensor de corrente 530 pode se basear no efeito de Hall ao invés de uma bobina de Rogowski mais tradicional, em que a distorção harmônica da onda senóide de corrente seja medida por uma distorção que pode ser causada por cargas raras, um transformador saturado, ou um gerador em mau funcionamento.

[072] A temperatura do condutor também pode ser medida com uma IC. Por exemplo, o grampo inteligente 1 pode ser dotado de uma ponte térmica 520 entre o condutor ou linha de transmissão a um componente eletrônico na placa principal 500 que possa determinar empiricamente a temperatura da linha de transmissão.

[073] O grampo inteligente 1 pode incluir detectores 610, 620 e 630 para medir o sensor de velocidade do vento, a temperatura ambiente e a vibração do con-dutor, respectivamente, conforme ilustrado na Figura 9. O detector de velocidade do vento 610 é vantajoso porque é implementado sem partes móveis. De acordo com uma modalidade da presente invenção, a velocidade do vento é captada por um ele-mento aquecido estendido a partir do corpo do grampo 1. Por exemplo, dois dispositi-vos de detecção de vento são dispostos proximamente à carcaça de componentes eletrônicos 50 e no mesmo eixo geométrico como o condutor ou linha de transmissão 30 acoplado ao grampo inteligente 1. A diferença entre a temperatura do elemento prevista em ar parado e a queda de temperatura no outro elemento causada pelo vento pode ser usada para calcular a velocidade do vento.

[074] De modo mais específico, conforme declarado anteriormente, a carcaça de componentes eletrônicos 50 tem seções paralelas de carcaça 54 que se estendem paralelas ao eixo geométrico longitudinal do condutor 30 e do grampo 1 e em que os detectores 610 e 620 para medir a velocidade do vento e a temperatura ambiente são implantados. Conforme mostrado nas Figuras 11A e 12, uma placa principal 500 pode ter uma seção principal 506 e pelo menos uma seção 507 estendendo-se a partir da mesma (por exemplo, através de um cabo de fita ou outro condutor). A seção 507 suporta pelo menos o sensor de vento 610 e o sensor de temperatura ambiente. O detector de velocidade do vento 610 opera geralmente usando o mesmo princípio como um anemômetro de fio quente caracterizado pelo fato de compreender uma das seções paralelas 54 (por exemplo, vide “503a” nas Figuras 11A e 12), que é aquecida por um elemento (não mostrado). À medida que o vento sopra pelo grampo 1 incluindo as seções paralelas 54, a seção aquecida 503a se resfria. A outra seção 54 (por exemplo, vide “503b” nas Figuras 11A e 12) é dotada de um sensor de temperatura ambiente 620. A CPU 505 é programada para determinar a velocidade do vento com base na diferença entre a temperatura ambiente medida e a temperatura medida da seção aquecida 503a. O sensor de temperatura ambiente 620 é colocado na seção 503b oposta a partir da seção aquecida 503a de modo que sua medição de temperatura ambiente não seja desviada pelo elemento de aquecimento para a seção aquecida 503a. A CPU 505 pode ser programada para determinar a velocidade do vento na direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do condutor 30 (isto é, um pa-râmetro geralmente buscado por empresas de utilidade pública) usando vários cálcu-los geometricamente baseados.

[075] Deve-se compreender que o detector de velocidade do vento 610 pode ser implementado usando outras configurações de acordo com outras modalidades ilustrativas da presente invenção em relação aquelas mostradas nas Figuras 9, 11 e 12. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 10, um grampo 1 pode ser dotado de uma protuberância a partir de sua carcaça 50 para acomodar um anemômetro de fio quente 612, e, opcionalmente, uma antena de rádio 542 para uma interface de rádio 540 descrita abaixo.

[076] O sensor de vibração 630 pode ser implementado em uma série de formas diferentes. Por exemplo, um medidor de tensão com largura de banda ade-quada (128Hz) pode ser usado para medir vibração. Se um medidor de tensão relati-vamente grande não estiver presente, então, um acelerômetro menor com 3 eixos geométricos pode ser instalado a 0,3048 ou 0,6096 m (1 ou 2 pés) de distância do grampo 1, ou um dispositivo similar pode ser integrado no próprio grampo inteligente 1. Se um sensor externo for usado, o movimento pode ser medido e proporcionado ao grampo principal 1 através de quatro fios (isto é, dois para força e dois para comunicação), por exemplo, para fazer interface da placa 500 e sua CPU 505.

[077] De modo mais específico, a medição da tensão em um condutor de fio 30 pode geralmente ser realizada usando um dispositivo (por exemplo, um medidor de tensão Quick Balance disponível junto a Dillon, uma empresa Avery Weigh-Tronix em Fairmont, MN, EUA, que é instalado em ou próximo ao grampo 1 e fixado no con-dutor 30) que enverga o fio 30 um pouco e mede a força que o fio exerce em uma tentativa de ficar reto. A CPU 505 pode usar cálculos baseados em geometria para proporcionar um fator de escalonamento entre a força sobre o dispositivo e a tensão no fio 30. A medição da tensão também pode ser realizada usando um sensor externo, tal como uma célula de carga com uma desvantagem mecânica levar uma tensão máxima de 4.536 kg (10.000 lb) a 45,36 a 90,72 kg (100 a 200 lbs.), conforme mostrado na Figura 10, que possa ser captada. A vibração também pode ser captada captando-se a variação em tensão ou medida com um acelerômetro IC fixado à linha a uma curta distância a partir do grampo 1.

[078] Conforme declarado anteriormente, o grampo 1 também tem um de-tector de descarga em corona 640. Corona em isolantes não se encontra no espectro visível. A mesma se encontra em um espectro profundo ultravioleta (por exemplo, cerca de 280nm). As câmeras que capturam imagens de flashes ultravioleta são exa- geradamente caras, particularmente quando for levado em consideração que a des-carga em corona é esporádica, intermitente e significativamente afetada pela pressão do ar, umidade e outras condições dinâmicas. Sensores de silício não são muito caros nessa faixa, ou seja, são cerca de 10% eficientes comparados à sensibilidade em luz visível. Requer-se que um filtro muito bom remova a luz visível, mesmo à noite. Durante o dia, o sensor ficaria inundado de luz visível mesmo com o filtro. Em geral, as câmeras de luz visível não suportam temperaturas extremas do ambiente da linha monitorada 30, mesmo se as câmeras estiverem desligadas. De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, proporciona-se um método de detecção de descarga em corona que emprega detecção de descarga em corona de áudio (por exemplo, armazenando assinaturas de áudio de descarga em corona e empregando sensores para detectar ruído de áudio e realizar comparações com assinaturas para detectar descarga em corona). A descarga em corona detectada por áudio pode ter o horário indicado e sua duração registrada, dentre outros parâmetros.

[079] Dando-se continuidade à referência da Figura 9, o detector de des-carga em corona de áudio 640 pode compreender um microfone e um processador de sinal digital (DSP) (não mostrado) para obter e processar uma assinatura de áudio (“som de chiado”) de descarga em corona. Amostras de sons de descarga em corona amostrados por frequência podem ser armazenados como assinaturas. A saída do microfone pode ser continua ou periodicamente amostrada pelo DSP. Então, o DSP compara as amostras a assinaturas ou, de outro modo, processa amostras em relação às características limiares selecionadas para determinar se um alerta deve ser gerado onde ocorreu um evento de descarga em corona. Pode-se enviar um alerta, por exemplo, sempre que um evento de descarga em corona for detectado, ou após um número selecionado de eventos de descarga em corona detectados tiver ocorrido para auxiliar na calibração do DSP para caracterizar mais precisamente sons como eventos de descarga em corona.

[080] Um ou mais grampos inteligentes 1 pode detectar um evento de re-lâmpago. O sistema de grampo inteligente utiliza uma unidade de GPS 510 para localizar precisamente as posições dos grampos inteligentes 1. Usar o GPS também permite uma medição das informações de tempo precisas para medir um ou mais eventos captados ou detectados pelos grampos inteligentes 1 (por exemplo, ângulo de fase). Proporciona-se uma antena na placa principal 500. Um filtro de largura de banda de 300 kHz também é proporcionado para detectar tempestades de descarga elétrica. Não é necessário que o relâmpago caia na linha para detectar o mesmo. Por exemplo, descargas elétricas em um raio de alguns quilômetros a partir de um grampo inteligente podem ser detectadas e ter seu horário e data indicados. A geometria compartilhada dentre três grampos inteligentes co-localizados 1 permite a triangulação da localização da descarga.

[081] Além disso, o grampo inteligente 1 pode ser configurado para coletar medições de tensão da linha de força. Atualmente, é muito caro medir 110kv a 765kv, que é uma faixa típica para uma linha de transmissão de força. Todavia, a tensão em relação ao solo pode ser medida usando um detector de tensão externa que se comunica pelas mesmas ligações de rádio (não mostradas).

[082] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, uma rede de rádio de faixa curta (por exemplo, 2 km) pode ser usada no sistema de rede inteligente, desse modo, os grampos inteligentes 1 ou outros dispositivos de aquisição de dados podem “saltar” dados ao longo da linha de transmissão 30 até que os dados agregados possam ser levados a um terminal remoto, que poderia fazer interface com transmissão baseada em áreas públicas ou privadas, conforme descrito de acordo com as Figuras 13 a 15.

[083] Com referência à Figura 9, um grampo 1 é dotado de um rádio (por exemplo, um rádio criptografado) 540. Por exemplo, o rádio 540 pode ser um rádio digital padrão aprovado pela FCC com uma taxa de dados de 250 kbps, e criptografia AES128, que tenha baixo custo, seja ambientalmente robusta e também economize custos de desenvolvimento e minimize os custos de implantação. Um rádio é um Synapse RF Engine ZigBee Radio Board (RFET) disponível junto a Synapse Wireless Inc., Huntsville, AL, EUA. Tendo dimensões de aproximadamente 3,37 cm (1.33”) por lado, o mesmo pode ser proporcionado na placa principal 500 na carcaça de componentes eletrônicos 50, conforme mostrado nas Figuras 9 e 12. Com uma antena de 12,7 cm (5”), conforme mostrado na Figura 11A, o rádio 540 tem uma faixa de aproximadamente 2 a 3 km.

[084] Para interface à transmissão baseada em área pública ou privada, uma interface óptica ilustrativa opcional 600 pode ser proporcionada a um dispositivo de aquisição de dados placa principal 500 que opera como uma Interface Independente de Mídia 100BaseFX Ethernet 100Mbps padrão (Mil) ao processador principal na placa 500 de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção.

[085] As Figuras 10 e 11A descrevem uma interface óptica opcional 600 instalada na placa principal 500 de acordo com outra modalidade ilustrativa da pre-sente invenção. Os cabos ópticos 602 podem ser dotados de braçadeiras de liberação de tensão. Divisores/combinadores ópticos são genericamente indicados em 604. A interface óptica 600 pode compreender um fator de forma pequena duplo plugável (SFP) para suportar queda de fibra linear e continuar a topologia.

[086] Um conector óptico 606 (por exemplo, um conector de fibra óptica hermético ao clima) pode ser proporcionado na carcaça de componentes eletrônicos 50, além de um conector 608 para o cabo de força 80. A interface óptica 600 é útil em um nível de aterramento ou em aplicações ou em aplicações de tensão menor quando o cabo óptico não desviar o efeito de isolantes de alta tensão. Alternativamente, a placa principal 500 pode ser reutilizada como um adaptador de rádio-a-Ethernet 710 em determinados sítios e incluem, por motivos de conveniência, uma interface padrão RJ45 elétrica 0/ 00BaseT bem como, ou ao invés da interface óptica 00BaseFX.

[087] O rádio de baixa potência 540 em cada um dos grampos inteligentes 1 no sistema de grampo inteligente inclui uma criptografia potente e é usado para se comunicar de volta a uma localização central 700, conforme será descrito de acordo com as Figuras 13 a 15. Para uma linha de transmissão de força longa 30, podem existir centenas de grampos inteligentes 1 e, portanto, centenas de saltos de rádio que seriam necessários para alcançar um nó de comutação 700. As modalidades ilustrativas da presente invenção implementam criptografia e grandes números de saltos entre os dispositivos de aquisição de dados por distâncias longas e, portanto, acomodam os retardos de transmissão que permanecem sendo um problema para a tecnologia de rádio existente.

[088] Por facilidade de uso e de acordo com uma modalidade ilustrativa vantajosa da presente invenção, o sistema de grampo inteligente pode exigir pouco ou nenhum conhecimento de protocolos de comunicação, tecnologia de rádio, ou outras tecnologias que não sejam presentemente familiares às empresas fornecedoras de energia que usariam o sistema de grampo inteligente. Desde que os grampos 1 sejam instalados em sua faixa de rádio, eles se comunicarão com o sistema de computador principal (por exemplo, uma localização de monitoramento central 700) mediante a instalação. Uma vez instalado, o grampo 1 começa a operar automatica-mente. A energia é automaticamente fornecida aos componentes eletrônicos 500, os sensores começam a detectar automaticamente em tempo real, o GPS 510 determina localização do grampo, o rádio 540 detecta grampos vizinhos e adaptadores de su-bestação 710, e as comunicações começam. Portanto, essa modalidade é superior à tecnologia existente que requer uma programação em banco de dados central para organizar os dispositivos de captação ou a necessidade de programar em nós indivi-duais com números de telefone celular ou endereços de IP para administrar uma rede de sensor.

[089] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, cada grampo inteligente 1 é configurado para operar como um servidor da web na Internet. A comunicação pode ser configurada em uma rede privada, logo, não há conexão com a Internet pública, para aperfeiçoar a segurança. O grampo inteligente 1 pode incluir uma unidade de acesso via web criptografada 560 para permitir um acesso seguro à Internet, conforme mostrado na Figura 9, para alertas por e-mail e navegar na rede (isto é, navegar em páginas da web criadas para cada grampo 1 de modo a obter parâmetros medidos e outras informações).

[090] Quando uma fuga for detectada, o grampo inteligente 1 é configurado (por exemplo, através de um firmware proporcionado à CPU 505) para enviar uma mensagem (por exemplo, sob a forma de um e-mail) a um endereço programável com uma mensagem curta para indicar o problema e a localização. Uma disposição pode incluir medidas para limitar ou coordenar o número dessas mensagens de modo a minimizar a “sobrecarga” de um ponto de monitoramento central 700. Então, as men-sagens são comunicadas através de uma ligação de comunicação via rádio a um adaptador 710, por exemplo, para agregação e, opcionalmente, a outras estações de monitoramento baseadas em aterramento 700 (por exemplo, através de comunica-ções baseadas em aterramento) senão co-localizadas ao adaptador 710.

[091] Os rádios 540 usados pelos grampos inteligentes 1 podem ser adap-tados a Ethernet padrão de forma bem fácil e presos a uma rede de área local ordiná-ria. Um usuário é capaz de acessar os dispositivos de grampo inteligente 1 digitando- se respectivos endereços de página da web e, desse modo, buscando-se ou consul-tando-se a rede. Nota-se que os sistemas de monitoramento convencionais requerem um sistema de computador central e um software altamente especializados e muito caros para reunir as medições. A simplicidade de expandir o sistema e a capacidade de ser acessado a partir de muitos sítios podem ser bem estabelecidos, e o sistema pode ser facilmente implementado utilizando-se um equipamento de Ethernet barato que se encontre prontamente disponível.

Problemas de Rádio

[092] Atualmente, o rádio Zigbee é um rádio de baixa potência baseado em pacote padrão destinado a fornecer comunicação com um edifício ou somente a al-guns acres de distância. No entanto, esse não inclui uma criptografia AES128 que seja atualmente considerada eficaz. No entanto, em 5 anos, essa criptografia poderá ser considerada inadequada. Deve-se notar que todos os rádios Zigbee em uma rede devem usar a mesma chave de criptografia. Se a chave mudar, todos os rádios devem ser atualizados ao mesmo tempo. Para cerca de 20 rádios em uma propriedade, o que pode ser considerado aceitável; no entanto, para dezenas de milhares de rádios espalhados por uma rede elétrica ou outra rede de dispositivos de aquisição de dados conforme proposto de acordo com as modalidades da presente invenção, usar rádios Zigbee convencionais em uma rede não seria considerado um bom sistema. Por exemplo, quebrar a única chave de criptografia tornaria todo o sistema vulnerável. Além disso, o padrão Zigbee ajusta um limite sobre o retardo de resposta que seria razoável para 10 ou 20 saltos de rádio, mas não poderia acomodar, por exemplo, 500 saltos, conforme necessário por uma aplicação de linha de transmissão de força ou outra aplicação geograficamente expansiva contemplada pelas modalidades ilustrativas da presente invenção.

[093] O padrão Zigbee descreve dois tipos de rádios: um coordenador e um periférico. Os coordenadores são responsáveis por repetir as mensagens para obtê- las ao destino desejado caso uma repetição seja necessária. A provisão de um rádio quanto ao coordenador ou periférico é uma operação de ajuste manual que precisa ser evitada com base na implantação potencial de dezenas de milhares de grampos inteligentes 1. De acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção, por motivos de simplicidade e facilidade de uso, um técnico pode instalar o grampo 1 com uma chave de catraca e completar a instalação sem saber nada sobre protocolos de comunicação ou arquitetura de rede.

Protocolo de Rádio para Redes Muito Grandes

[094] Embora um rádio Zigbee convencional possa ser um ponto de partida adequado para um simples design de rádio, o mesmo é inadequado para aplicações geograficamente expansivas, como aquelas acomodadas por modalidades ilustrativas da presente invenção. Uma modalidade ilustrativa da presente invenção proporciona um design de rádio Zigbee customizado que institui alterações vantajosas para uso com o grampo inteligente 1 em um sistema de grampo inteligente. Ao invés de ter uma chave de criptografia para todos os rádios 540 no sistema, para segurança aperfeiçoada, as chaves são dinamicamente proporcionadas (por exemplo, negociadas em cada transação de maneira similar a como as transações bancárias pela Internet são tratadas). Por exemplo, podem ser implementadas na Camada de Soquetes Segura (SSL) que faz parte de todos os navegadores da web. Além disso, a tolerância por retardo é substancialmente estendida. Ao invés de alguns milissegundos, respostas em linhas muito longas podem levar um minuto. Se uma porta de Ethernet que consiste em componentes eletrônicos de grampo inteligente 500 com um rádio 540 e uma interface de Ethernet óptica ou elétrica 600 puder ser instalada na base de uma torre na metade da linha longa, os dados podem ser dirigidos por linhas de telecomunicações concedidas ou linhas provadas de propriedade da empresa forne-cedora de energia. Isso reduz o número máximo de saltos e reduz o retardo de res-posta. No entanto, o roteamento de mensagens de comunicações de grampo inteli-gente é exclusivamente projetado para que seja tolerante a retardos muito longos descritos para suportar redes grandes mesmo se linhas de telecomunicações concedidas ou linhas privadas não estiverem disponíveis.

[095] Cada grampo inteligente 1 é configurado (por exemplo, através da CPU programada 505, do rádio 540 e de outros dispositivos na placa principal 500) para implementar um roteamento de mensagem similar a um comutador de Ethernet comum. Alguns desses mesmos conceitos são usados, mas proporciona-se uma mo-dificação substancial de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção para acomodar o ambiente de rádio conforme descrito abaixo.

[096] Os grampos inteligentes 1 de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção são destinados a serem instalados, com uma expectativa de vida de aproximadamente 20 anos ou mais. Deve-se notar que o equipamento de telecomunicações que dura por um período similar, em um ambiente externo, se en-contra atualmente disponível. Como uma alternativa à utilização de rádios 540, os grampos inteligentes 1 podem ser dotados de lasers para comunicação óptica, mas sua expectativa de vida pode ser limitada a 5 a 7 anos, sendo muito menor que a expectativa de vida do equipamento de rádio 540. Ao nível do solo, onde os grampos inteligentes 1 tendo um rádio 540 e uma interface de Ethernet óptica ou elétrica 600 podem ser usados para se comunicarem por uma instalação convencional ou circuito de empresa telefônica, uma interface óptica 600 tem sua manutenção facilmente executada caso seja necessário.

[097] Embora o hardware do grampo inteligente 1 possa durar tanto quanto 20 anos, o software, a criptografia, o protocolo de comunicação, e outros recursos de um grampo inteligente 1 são propensos a se tornarem obsoletos com o passar desse período. O grampo inteligente 1, no entanto, inclui um armazenamento de dados que opera como uma unidade de disco (por exemplo, unidade flash 502). O software pode, portanto, ser atualizado remotamente para acumular a maioria dessas alterações ou atualizações.

[098] Quando requerimentos futuros simplesmente superarem a capacidade do hardware existente, novos componentes eletrônicos podem ser instalados sem remover todo o grampo. A caixa lateral ou carcaça de componentes eletrônicos 50 contendo os componentes eletrônicos pode ser substituída separadamente. Esse também é um fator importante para substituir grampos inteligentes 1 falhos ou em mau funcionamento.

[099] Conforme declarado acima, implementar uma rede de rádio para uma rede de linha de transmissão geográfica (por exemplo, uma rede de transmissão de força) apresenta desafios que não estão presentes em uma área geográfica menor. As linhas de transmissão 30 são inerentemente lineares cobrindo distâncias extremamente longas - até 800 quilômetros (500 milhas) ou maior. Visto que a maioria das autoestradas são geralmente monitoradas milha a milha, é desejável monitorar as linhas de transmissão pelo menos a cada 1,6 quilômetro (uma milha) para ajustar nos problemas de localização e caracterizar o desempenho. Embora existam rádios não- licenciados com boa relação custo-benefício com uma faixa nominal de 1 milha, enviar uma mensagem através desses rádios de uma extremidade de uma linha de transmissão de 800 quilômetros (500 milhas) até outra poderia requerer 500 repetições de rádio em cada direção que requer um protocolo de comunicação que possa acomodar retardos muito longos. Ou seja, o tempo de resposta máximo (antes de a mensagem ser considerada perdida) seria necessariamente medido em minutos ao invés de mi- lissegundos.

[0100] A linha de transmissão longa 30 não é o único problema. A rede para monitorar grampos inteligentes 1 também se ramifica quando vários rádios 540 estiverem em estrita proximidade (por exemplo, quando grampos inteligentes 1 forem instalados para monitorar todas as 3 fases em uma torre ou quando várias linhas de transmissão 30 convergirem em uma subestação). Todos os grampos inteligentes 1 precisam ser capazes de montar em uma rede de comunicação coerente sem inter-venção manual de acordo com uma vantagem de uma modalidade ilustrativa da pre-sente invenção.

[0101] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, ob-tém-se uma rede mais prática adaptando-se a rede inteligente a uma mídia mais co-mum e pilha de protocolo, tal como Ethernet e TCP/IP. Logo, um adaptador de Ether-net óptico ou rádio-a-cobre 710 é colocado estrategicamente ao redor da rede elétrica, por exemplo. Obviamente, as subestações consistem em um local provável para tal adaptador, mas também podem existir pontos convenientes ao longo de uma linha de transmissão 30 para um adaptador. O adaptador 710 compreende um rádio 540, uma porta de Ethernet padrão 712, e uma conversão de protocolo adequada. Portanto, a interface de Ethernet resultante é adequada para fazer interface com linhas de comunicação públicas (telcos), redes privadas, modens de TV a cabo, DSL, e/ou outras tecnologias de acesso tipo Internet.

[0102] Conforme declarado anteriormente, uma placa principal 500 pode ser usada como um adaptador de rádio-a-Ethernet 710 em determinados sítios. Um exemplo de uma placa principal de dispositivo de aquisição de dados que pode ser configurada como um adaptador 710 é fornecido nas Figuras 10 e 11A. O adaptador 710 pode ser fisicamente diferente do dispositivo de aquisição de dados de linha (por exemplo, um grampo inteligente 1) e tem uma função diferente. O adaptador 710 pode se auto-identificar como uma porta onde as mensagens se originam e são encerradas. Essa é uma locação de guiamento orientado. Uma operação ilustrativa dos dispositivos de aquisição de dados (por exemplo, grampos inteligentes 1) e da organização de rede consiste em alcançar um desses adaptadores 710 com retardo mínimo que seja definido como o número mínimo de repetições ou saltos necessários.

[0103] Quando um pacote for recebido por um dispositivo de aquisição de dados (por exemplo, um grampo inteligente 1), existem três opções para disposição da mensagem, a título de exemplo. Se a mensagem for destinada para o mesmo dis-positivo de aquisição de dados, a CPU 505 do dispositivo de aquisição de dados pro-cessa a mensagem. Se a mensagem não for destinada para esse dispositivo de aqui-sição de dados de local, a mensagem é repetida, ou não, porque a mesma será rote-ada por outro dispositivo. As mensagens podem ser imagens (por exemplo, imagens imóveis ou de vídeo capturadas pela(s) câmera(s) 550), parâmetros medidos ou cap-tados a partir do dispositivo de aquisição de dados que podem ser reportados em vários formatos, mensagens padronizadas ou alertas (por exemplo, texto, áudio, ou gráficos), e-mails, arquivos HTML, dentre outros. As mensagens são pacotizadas pela CPU 505, por exemplo. Conforme explicado abaixo, as mensagens são agregadas (por exemplo, através de um adaptador 710) para acesso por um usuário (por exemplo, usando um navegador da web e um endereço da atribuído a cada adaptador 710).

[0104] Cada mensagem pode incluir um endereço de origem de 8 bytes de comprimento e um endereço de destino de 8 bytes. Esses endereços consistem em um endereço de Controle de Acesso de Mídia (MAC) que é programado durante a fabricação e exclusivo a cada rádio. O endereço de MAC é usado para rotear os pa-cotes. Embora um protocolo de camada 3, tal como o Protocolo da Internet (IP), pa-reça ser mais apropriado, alguma configuração manual (que pode ser demorada, re-querer registros precisos e não ser familiar aos técnicos que estejam estabelecendo o grampo inteligente ou acessórios similares em posição) poderia ser necessária para ajustar o endereço de IP. Além disso, cada um dos dispositivos de aquisição de dados 1 está sedo usado como um servidor da web de acordo com modalidades ilustrativas da presente invenção. Isso requer um endereço de IP fixo ao invés de um endereço de IP que seja automaticamente atribuído como seria o caso se o Protocolo de Controle Dinâmica de Hospedeiros (DHCP) fosse usado. Para evitar esse problema, o roteamento pelos dispositivos de aquisição de dados, tal como um grampo inteli-gente 1 é realizado na camada 2, a camada de mídia.

[0105] Com cada grampo inteligente 1 operando como um roteador de ca-mada 2, cada dispositivo de aquisição de dados ou grampo inteligente 1 precisará rastrear milhares de endereços de MAC para saber se repete ou não uma mensagem. Isso não é prático para uma CPU moderadamente dimensionada 505. De preferência, cada dispositivo de aquisição de dados pode ser dotado de uma memória de alta velocidade 502 anexada ao hardware padrão (não mostrado) na placa principal 500 que compara uma lista de endereços de MAC conhecidos àquele do endereço de destino no pacote. Ao encontrar uma correspondência, o dispositivo de aquisição de dados saberá se o pacote precisa ser repetido ou simplesmente ignorado.

[0106] Em uma implementação ilustrativa, o número de endereços de MAC é limitado a um número selecionado (por exemplo, na ordem de 26.400) que seja um acordo de velocidade de processamento, tempo de duração do pacote, e consumo de energia enquanto ainda mantém o requerimento de milhares de dispositivos em uma única subunidade. Caso seja necessário, números maiores de endereços de MAC podem ser suportados.

[0107] Para criar a tabela de endereços de MAC na memória de alta veloci-dade 502, cada dispositivo de aquisição de dados precisa anunciar sua presença. No caso mais simples, inicia-se com uma mensagem de radiodifusão a parti de um adap-tador 710. Cada dispositivo de aquisição de dados (por exemplo, grampo inteligente 1) encaminha a mensagem, mas incrementa a contagem de saltos dentro da mensa-gem. Cada dispositivo também responde à mensagem com a contagem mínima de saltos recebida. Naturalmente, cada dispositivo 1 verá muitas cópias da mensagem. Na maioria dos casos, a mensagem mais precoce terá a menor contagem de saltos, e o dispositivo responderá a essa contagem de saltos. No entanto, existem situações menos prováveis onde uma contagem de saltos menor pode ser recebida posterior-mente no processo. O dispositivo responderá a essa menor contagem de saltos que aparece posteriormente. No entanto, não responderá ao adaptador 710 com uma contagem de saltos maior.

[0108] Durante esse processo, cada dispositivo de aquisição de dados (por exemplo, grampo inteligente 1) se familiarizará com os dispositivos nas adjacências imediatas. Cada dispositivo saberá a contagem de saltos ao adaptador 710 para seus vizinhos. Em geral, os dispositivos com a menor contagem de saltos ficarão respon-sáveis pela realização das operações de repetição para dispositivos com contagens de saltos maiores. No entanto, cada dispositivo é configurado para realizar uma repe-tição ou salto mesmo quando aparentar que existe uma trajetória de contagem inferior disponível.

[0109] Considera-se um simples caso linear, conforme mostrado nas Figuras 13a e 13b. O dispositivo de aquisição de dados #1 terá 1 contagem de saltos a partir do adaptador 710. O dispositivo de aquisição de dados #2 terá 2 contagens de saltos visto que o Dispositivo #2 não está na faixa de conexão direta ao adaptador 710. O Dispositivo #3 tem 3 contagens de saltos a partir do adaptador.

[0110] O adaptador 710 emite a radiodifusão de configuração. O Dispositivo #1 repete a mesma com uma contagem de saltos de um. Também responde ao adap-tador 710 com uma contagem de saltos de 1. O Dispositivo #2 receberá a mensagem de configuração repetida com uma contagem de saltos de 1 e a resposta a partir do Dispositivo #1 com uma contagem de saltos de 1. O Dispositivo #1 tomará a resposta do Dispositivo #2 e repetirá a mesma ao adaptador 710 com uma contagem de saltos incrementada. O Dispositivo #2 repete a mensagem de configuração com uma conta-gem de saltos de 2 e também responde em direção ao adaptador 710 com uma con-tagem de saltos de 2. O Dispositivo #3 recebe a radiodifusão repetida a partir do adaptador 710 e responde a mesma com uma contagem de saltos incrementada. O Dispositivo #2 repete a resposta do Dispositivo #3 em direção ao adaptador 710 com uma contagem de saltos incrementada.

[0111] O Dispositivo #1 determina que o mesmo pode se comunicar direta-mente ao adaptador 710. Também determina que a resposta do Dispositivo #2 não tem uma contagem de saltos de zero, e, logo, o Dispositivo #2 deve estar dependendo do Dispositivo #1 para se comunicar ao adaptador 1. O Dispositivo #1 também determina a partir das mensagens que outro dispositivo se encontra na rede (isto é, Dispositivo #3) e tem uma contagem de saltos ainda maior. De modo correspondente, o Dispositivo #1 repete as mensagens ao adaptador 710 a partir daquele dispositivo.

[0112] Em uma situação mais complexa, existem múltiplas trajetórias válidas retornadas para o adaptador conforme mostrado na Figura 14. Esse exemplo supõe que todas as 3 fases de uma linha de transmissão de força 30 estão sendo medidas nos mesmos pontos.

[0113] Nesse caso, todos os dispositivos A (por exemplo, Dispositivos A1, A2, A3) podem receber mensagens uns dos outros e todos os dispositivos B (por exemplo, Dispositivos B1, B2, B3) e o adaptador 710. Todos os dispositivos B podem ouvir todos os dispositivos A, B e C (por exemplo, Dispositivos A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 e C3), porém, não o adaptador. Todos os dispositivos C (Dispositivos C1, C2 e C3) podem ouvir os dispositivos B e os dispositivos C. A decisão sobre a trajetória não é a mais longa, mas, em vez disso, apenas uma questão da única trajetória disponível. Um fator de A decisão, nesse caso, será o endereço MAC. Por exemplo, o dispositivo com o endereço MAC mais baixo será o repetidor. Embora o endereço MAC tenha 8 bytes de comprimento, números gerenciavelmente mais curtos são usados nesse exemplo. O dispositivo B1 terá endereços 10, B2 é 11, e B3 é 12. Os dispositivos B2 e B3 serão capazes de receber a resposta do Dispositivo B1 e perceber que o número de saltos fornecidos novamente ao adaptador 510 é o mesmo que o número de saltos que esses fornecem. O endereço MAC do Dispositivo B1 é o mais baixo, então o Dispositivo B2 e o Dispositivo B3 serão automaticamente diferidos para permitir que o Dispositivo B1 realize repetições para os Dispositivos C1, C2, e C3. O uso do ende-reço MAC mais baixo é arbitrário. A decisão pode ser tomada ao utilizar algumas ou-tras relações fixas entre o endereço MAC como selecionar o endereço mais alto ou outro fator.

[0114] No exemplo acima, qualquer um dos dispositivos poderia falhar e ainda poderia haver uma trajetória retornada para o adaptador 710 no lado esquerdo. Alguma reconfiguração poderia ser exigida. Por esse motivo, a mensagem de recon-figuração é periodicamente radiodifundida a partir do adaptador 710 (por exemplo, a cada 15 minutos). Se um dispositivo perceber que esse não pode mais se comunicar com o adaptador 710, esse pode emitir uma solicitação para reconfigurar todos os dispositivos que irão se repetir em direção ao adaptador 710.

[0115] Uma rede, conforme mostrado na Figura 15, pode ter mais de um adaptador 710. Por exemplo, outro adaptador pode ser representativo de uma linha de transmissão 30 entre duas subestações onde há um adaptador em cada subesta-ção.

[0116] Supõe-se que o Dispositivo A1 possua o endereço MAC mais baixo entre os Dispositivos A1, A2, e A3. O Dispositivo B1 possui o endereço MAC mais baixo entre os Dispositivos B1, B2, e B3. O Dispositivo C1 possui os endereços MAC mais baixos entre os Dispositivos C1, C2, e C3. O menor número de saltos para um adaptador dos dispositivos A é para a esquerda. A trajetória mais curta até um adap-tador dos dispositivos C é para o adaptador direito. Os dispositivos B poderiam alcan-çar cada adaptador com 2 saltos. O desempatador será o endereço MAC do Disposi-tivo A1 e do Dispositivo C1. Os dispositivos B irão usar a trajetória com o endereço MAC mais baixo de cada Dispositivo A1 ou Dispositivo C1.

[0117] Um sistema com três ou mais adaptadores pode ser acomodado com o mesmo algoritmo. Primeiro, encontra-se o adaptador mais próximo em termos do número de saltos. Onde houver um empate, utiliza-se o endereço MAC dos repetido-res mais próximos para realizar o desempate.

[0118] Ainda com referência às Figuras 13a e 13b, um adaptador 710 pode ser montado na parte externa em uma parede ou um poste e ficar dentro, de prefe-rência, da linha de visão de um grampo 1. O adaptador 710 pode ser fornecido com uma conexão elétrica Ethernet padrão RJ45 10/100BT para conexões de rede terres-tres, e usar potência 90VAC a 264VAC, 50Hz ou 60Hz e aproximadamente 2W. Outras conexões de força, como -48Vdc, podem ser usadas. Se uma telco fornecer apenas uma conexão T1 (geralmente denominada DS1) ou E1, os adaptadores Ethernet-a-T1 ou E1 padrão podem ser usados para converter o sinal Ethernet do adaptador 710 na interface de telco T1 ou E1 para estabelecer uma linha privada T1 ou E1 a partir do adaptador de local para localização de vigilância remota 700. Se nem uma linha privada T1 ou E1 nem uma rede totalmente privada for usada para o circuito entre o adaptador 710 e a localização de vigilância remota ou estação central 700, uma rede VPN pode ser usada para garantir o acesso restrito. O adaptador 710 inclui criptografia sofisticada para questões de segurança de endereço adicionais. Na Figura 13b, o handoff a partir do utilitário intermediário até a telco VPN pode ser T1, E1, DSL, modem a cabo, salto de micro-ondas para outro local, entre outros métodos. Se o adaptador conectar a grade ou rede a um ponto de vigilância remota ou estação central 700 pela internet, uma porta de comunicação, firewall e conexão VPN podem ser usadas por razões de segurança.

[0119] Ada adaptador 710 de grampo 1 possui um servidor de página da web integral 560. Um endereço de IP é atribuído no ponto de vigilância remota ou estação central 700 para cada adaptador 710. Por exemplo, somente um endereço de IP pre-cisa ser atribuído por adaptador 710, enquanto um endereço de IP para cada grampo 1 não precisa ser atribuído. Esse endereço de IP é programado em um ou dois adap-tadores 710 em uma rede. Os adaptadores 710 então descobrem automaticamente a conexão de ponto de vigilância remota ou estação central e todos os grampos 1 na rede como descrito acima.

[0120] A equipe de vigilância pode então fornecido com um endereço de na-vegador para acessar o adaptador remoto 710. Uma vez que o endereço de navega-dor é inserido, uma página da web privada aparece para fornecer acesso aos dados de cada grampo 1, longitude e latitude para cada grampo que pode ser ligado a um mapa, significa renomear os grampos (Rota 43 e Rodovia 22, por exemplo), significa ajustar limites (vibração, temperatura etc.), e significa inserir endereços de e-mail que devem ser usados para notificar a equipe específica se os limites forem ultrapassados. Os endereços podem ser específicos de grampo no caso onde as linhas de transmissão transpõem várias regiões de manutenção. O número de alertas de e-mail que é enviado pode ser limitado.

[0121] Assim, de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente inven-ção, um sistema administrativo é fornecido para facilitar o monitoramento e processa-mento dos dados coletados recebidos de vários dispositivos de aquisição de dados (por exemplo, um grampo 1). O sistema administrativo pode ser implementado em dispositivos de processamento usados para agregar e analisar os dados coletados tais como um adaptador 710, ponto de monitoramento central 700, ou um dispositivo de computação com conectividade à internet fornecido em uma estação(ões) de base ou outras localizações. O sistema de administração pode usar telas ou páginas da web e servidores da web, que podem ser incorporados. Firmware é fornecido aos dispositivos de aquisição de dados. Assim, nenhum software externo é necessário.

[0122] As Figuras 16 e 17 são páginas da web ilustrativas geradas através do sistema administrativo. Um usuário (por exemplo, administrador de rede de moni-toramento) é fornecido com um endereço de Protocolo de Internet atribuído (IP) para digitar em um navegador da web (por exemplo, Internet Explorer, Foxfire e similares) de modo a navegar na página inicial mostrada na Figura 16. A página inicial proporciona inúmeras opções para gerenciar dispositivos de aquisição de dados indi-viduais e rede(s) de dispositivos de aquisição de dados, isto é, ao selecionar uma das opções, um usuário pode observar as condições de sistema bem como fornecer seu(s) dispositivo(s) e/ou rede(s). Na modalidade ilustrada, os dispositivos de aquisição de dados são grampos 1 e referidos como Grampos de Suspensão de Aquisição de Dados (DASCs). O endereço de IP pode ser atribuído a uma estação de base, por exemplo. Uma estação de base pode ser fornecida para cada rede isolada. A título de um exemplo, a seleção da opção de Lista de DASC faz com que uma tela ou página da web (não mostrada) seja fornecida ao usuário que lista os DASCs por identificadores de dispositivo. O usuário pode então selecionar um dos DASCs listados para navegar para uma página de dados para aquele DASC conforme mostrado na Figura 17.

[0123] Com referência à Figura 17, a página de dados indica os parâmetros do DASC selecionado (por exemplo, grampo 1) e suas datas/horas correspondentes ou medição que foram comunicados com um dispositivo agregado (por exemplo, adaptador 710) através do sistema de comunicação de rádio de múltiplos saltos des-crito acima em conjunto com as Figuras 13-15. Os parâmetros podem ser, porém sem se limitarem a, temperaturas ambiente máxima e mínima, velocidades do vento má-xima e mínima, corrente máxima e mínima, vibração máxima e mínima, e temperatu-ras de arame máximo e mínimo, entre outros. A página de dados 7 também pode indicar eventos como eventos de descarga de corona e eventos de inclinação (por exemplo, número e duração de tais eventos como determinado por desvios de condi-ções no momento de instalação ou mediante um comando de reinicialização para um grampo inteligente particular) e números de eventos de descarga e impulso, entre outros. Registros de histórico de eventos podem ser criados com base nesses dados, permitindo que um usuário selecione a opção Logs na página mostrada na Figura 16 para visualizar históricos de eventos.

[0124] Com referência à Figura 6, um usuário pode selecionar uma opção DASC Samples para navegar para uma página (não mostrada) listando inúmeros bancos de dados disponíveis. Por exemplo, um usuário pode obter um arquivo CSV (isto é, valores separados por vírgulas) ao selecionar um dos itens listados.

[0125] Ainda com referência à Figura 16, ao selecionar a opção DASC Map na página inicial, um usuário pode ser fornecido com um mapa que mostra as locali-zações de dispositivos de aquisição de dados dentro de uma área geográfica desig-nada. As coordenadas de localização podem ser coletadas pelo sistema administra-tivo e banco de dados correspondente dinamicamente utilizando o dispositivo de GPS 510 fornecido em cada um dos dispositivos de aquisição de dados (por exemplo, através de troca de mensagens) ou pré-configurado no momento em que os dispositivos são instalados ou de outro modo implantados.

[0126] Por exemplo, o sistema de GPS integral 510 dentro de cada grampo 1 relata novamente sua longitude e latitude precisas. Esses dados podem ser ligados, por exemplo, ao mapeamento baseado em utilitário ou, se adequado, proteções de firewall e porta de comunicação estão em vigor, mapas do Google. Um mapa do Go-ogle típico irá mostrar uma tacha para cada localização de grampo 1, incluindo a ca-pacidade de ampliação, e geralmente fornece a capacidade de recuperar imagens de satélite armazenadas do terreno nos arredores de cada grampo. Se não houver cone-xão direta entre uma rede de grade inteligente e os mapas do Google, informações de longitude e latitude podem ser inseridas nos mapas do Google manualmente em uma rede separada e as informações usadas para estabelecer um nome significante para cada grampo 1. Alternativamente, a localização pode ser inserida em um sistema de mapa de proprietário já em uso.

[0127] O posicionamento de GPS e função de autoaprendizagem de DASC podem ser fornecidos em cada dispositivo de aquisição de dados 1 para permitir que as redes de DASC se desenvolvam automaticamente. Por exemplo, um DASC 1 pode ser configurado para obter suas informações de posição e gerar um alerta de localização para uma estação de base 700 e/ou adaptador 710 durante a inicialização e/ou periodicamente, além de enviar a medição de parâmetro. Assim, cada novo DASC 1 pode ser automaticamente reconhecido por uma estação de base 700 e/ou adaptador 710 com sua localização automaticamente determinada de modo que o acúmulo e relatório de dados correspondentes comecem imediata e automaticamente após uma implementação inicial ou reinicialização. O sistema de administração ilustrado em conjunto com as Figuras 16 e 17 é vantajoso, pois esse fornece uma visão abrangente de condições de linha de transmissão para permitir classificações de linha dinâmicas confiantes (por exemplo, para ajudar a atender as demandas de pico e emergência), identificação imediata e precisa de falhas de linha, manutenção proativa, diagnóstico de problemas recorrentes. Os próprios grampos 1 se comunicam entre si e isso permite a autoaprendizagem e consciência de tendências de longo prazo para ajudar na manutenção preditiva.

[0128] Ao selecionar uma opção Alertas na página inicial mostrada na Figura 16, um usuário pode acessar alertas de e-mail que são automaticamente gerados pe-los dispositivos de aquisição de dados 1 e transmitidos à estação de base 700 e/ou adaptador 710 ou outro dispositivo que implementa o sistema administrativo. Con-forme declarado anteriormente, os dispositivos de aquisição de dados 1 podem ser configurados para enviar alertas (por exemplo, mensagens de e-mail ou outro tipo de alerta de sinal transmitido) quando os parâmetros medidos estiverem fora de uma faixa selecionada ou variarem a partir de um limite selecionado por uma quantidade selecionada. A opção Configuração na página inicial (Figura 16) fornece uma ou mais páginas (não mostradas) que permitem que um usuário forneça dispositivo(s) e/ou rede(s) de dispositivos. Por exemplo, páginas de configuração podem ser fornecidas para permitir o ajuste de desvios limite de parâmetro necessários para alertas automáticos (por exemplo, um parâmetro excede um limite que pode ser uma quantidade selecionada ou um evento que ocorreu um número selecionado de vezes dentro de um período de tempo selecionado). A determinação desses desvios pode ser realizada nos dispositivos de aquisição de dados (por exemplo, através da CPU 505 na placa principal 500 de acordo com o firmware). Alternativamente, os dispositivos de aquisição de dados podem meramente relatar medições de parâmetros para a estação de base ou outra localização de monitoramento 710, 700, que em vez disso realiza a determinação.

[0129] Será entendido que outras opções e páginas da web estão disponí-veis. Por exemplo, a página de dados (Figura 17) e/ou página inicial (Figura 16) pode(m) fornecer um link ou opção de navegação para outra página ou um pop-up na mesma página que fornece a(s) visualização(ões) da câmera ao vivo a um DASC selecionado. Por exemplo, uma ou ambas as visualizações das câmeras em um grampo 1 (por exemplo, as respectivas visualizações de seções de extensão opostas da linha monitorada 30) podem ser fornecidas para permitir que um usuário faça uma avaliação visual para determinar se um empenamento ou galope está ocorrendo ou para avaliar, de outro modo, danos a uma linha (por exemplo, congelamento, falha mecânica da linha ou torre, e assim por diante). O processamento de imagem também pode ser fornecido (por exemplo, na estação de base ou outra estação de monitoramento) para avaliar automaticamente as imagens fornecidas pelas câmeras (por exemplo, comparando-se imagens diferentes) para determinar se determinadas condições estão presentes (por exemplo, empenamento) e gerar automaticamente alertas quando necessário.

[0130] Conforme descrito acima e de acordo com modalidades ilustrativas da presente invenção, um grampo 1 ou outra configuração de dispositivo de aquisição de dados pode ser fornecido com um ou mais sensores para monitorar as condições de linha de transmissão selecionada 30 inclusive, porém sem se limitar a, temperatura ambiente, temperatura de condutor, velocidade do vento perpendicular à linha (por exemplo, a medição é feita sem mover as partes para garantir qualidade de longo prazo e confiabilidade), vibração, amplitude de corrente, qualidade de corrente (por exemplo, distorção harmônica), descargas de corrente, localização precisa através de GPS, temporização precisa através do GPS, localização temporária ou de descarga através de carimbo de data e hora precisos e comunicação grampo a grampo auto-mática, descarga em corona, alterações de inclinação (por exemplo, como medido pelo acelerômetro de eixo geométrico 3 do grampo), alterações de empenamento (por exemplo, como exibido por um par de câmeras de grampo integral 1 que olha para baixo em ambas as direções da linha 30), galope (por exemplo, como detectado pelo sensor de vibração e observado pelas câmeras), condições locais (por exemplo, atra-vés de imagens visuais estáticas em ambas as direções da linha 30 para ajudar a detectar o congelamento ou falha mecânica da linha ou torre, operação interna através de auto-diagnóstico contínuo (por exemplo, como programado na CPU 505), condições operacionais de grampos vizinhos em outras fases, e assim por diante.

[0131] Assim, o dispositivo de aquisição de dados (por exemplo, grampo 1) fornece uma capacidade sem precedentes de integrar as condições operacionais de linha de transmissão em tempo real. Em vez de visibilidade fragmentada em uma única localização ou dependência de dados inferidos como empenamento para esti-mar a temperatura de linha, novas capacidades e visibilidade de Classificação de Li-nha Dinâmica se tornam possíveis pelos grampos que distribuem dados precisos mi-lha por milha que podem ser integrados e usados para variar dinamicamente o carre-gamento de linha 30 com confiança. Riscos associados à dependência de alguns pontos de dados podem ser drasticamente reduzidos e substituídos por uma Classificação de Linha Dinâmica com base na (a) determinação de velocidade do vento precisa em tempo real que mede automaticamente o efeito de resfriamento de vento perpendicular à linha; (b) medições de corrente totais precisas realizadas ao longo de uma linha 30 para revelar perdas parasíticas variadas e outros problemas que limitam a capacidade; e (c) medições de corrente de largura de banda larga em tempo real. As medições de corrente de largura de banda larga revelam harmônicos que desperdi-çam energia e aumentam o aquecimento. Esses dados em tempo real podem ser en-tão usados para otimizar a operação de rede e revelar estresses associados a com-ponentes como transformadores.

[0132] Conforme declarado anteriormente, outra vantagem do dispositivo de aquisição de dados (por exemplo, grampo 1) construído de acordo com uma modali-dade ilustrativa da presente invenção é o auto-alimentação. O grampo 1 inclui um transformador de corrente integral ou associado 330 que fornece toda a força neces-sária. Nenhuma bateria ou conexão à alimentação externa é exigida. O armazena-mento de energia sem baterias também é fornecido (por exemplo, um capacitor(s)) para suportar mensagens finais se uma linha 30 falhar. Portanto, o grampo 1 pode continuar a operar (por exemplo, durante vários segundos) para fornecer relatórios finais.

[0133] Conforme descrito acima, as comunicações sem fio são estabelecidas entre os grampos 1 e entre uma matriz de grampo (por exemplo, como ilustrado nas Figuras 13-15) e uma subestação ou outra localização terrestre conveniente 710. Os dados são então comunicados através de uma rede privada ou pública com as locali-zações de vigilância 700. As comunicações de rádio de múltiplos saltos descritas aqui de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção fornecem comunicações resilientes. A falha de um grampo 1 por esse motivo é detectada e relatada por grampos vizinhos sem interromper as comunicações end-to-end. Ademais, as comunicações são seguras. A segurança àquela usada para transações bancárias online é utilizada juntamente com outras medidas para ajudar a garantir a integridade da rede como descrito acima de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção.

[0134] O GPS integral 510 fornece a temporização precisa e localiza auto-maticamente cada grampo 1. Um navegador da web integral 560 simplifica muito a aquisição de dados através de seleção de página da web de limites, alertando endereços de e-mail e exibição abrangente (por exemplo, de até 7 dias da data acu-mulada).

[0135] Há várias formas de utilizar dados coletados por uma rede. Algumas serão discutidas agora para propósitos ilustrativos.

[0136] O relatório flexível é obtido por relatórios e imagens que aparecem como páginas da web (isto é, arquivos HTML). Os arquivos básicos exibem dados coletados em uma série de tabelas em múltiplas páginas. Se uma apresentação ou aspecto diferente dos dados for preferido, o sistema permite que novos arquivos HTML sejam carregados para cada grampo. Cada grampo 1 é operado independentemente e pode ter seus próprios arquivos HTML exclusivos. Isso pode parecer muito complicado inicialmente, porém matrizes maiores que transpõem múltiplas instalações de transmissão podem se beneficiar dessa capacidade para otimizar a apresentação de dados de modo a se adaptar a circunstâncias variadas.

[0137] As condições de falha ou alarme são imediatamente relatadas através de e-mail. Cada incidente pode ser então investigado através das páginas de relatório e imagem.

[0138] Uma forma baseada na web é fornecida para definir o alarme ou limi-tes de advertência para vários parâmetros como corrente máxima, descarga de cor-rente, temperatura de condutor máxima, ou vibração máxima. As condições locais como descarga em corona podem ser ajustadas para disparar um e-mail ou ser igno-rado. A forma também permite a entrada de endereços de e-mail para notificações e um meio para limitar o número de e-mails a cada grampo 1 pode ser enviado em uma hora.

[0139] Quando ocorrer uma falha, a rede pode identificar o problema e a área onde ocorreu o problema de acordo com as modalidades ilustrativas da presente in-venção. E-mails podem ser enviados para os primeiros respondedores de modo que um grupo possa ser expedido (ou não) com base em dados de local em tempo real. Poupa-se tempo, os funcionários expedidos podem ser capazes de trazer o equipa-mento de reparo apropriado, o progresso de reparo pode ser potencialmente obser-vado e os reparos podem ser monitorados.

[0140] As modalidades ilustrativas da presente invenção também se aperfei-çoam em encontrar instalações pressionadas ou comprometidas. Temperatura exces-siva, inclinação e outros fatores podem levar a falhas. Saber que essas linhas são comprometidas permite uma manutenção pró-ativa para evitar interrupções. Em rela-ção a encontrar e monitorar problemas de vibração, implantam-se amortecedores para limitar a vibração. Embora a eficácia real de amortecedores tenha sido demonstrada e esses funcionem bem em muitas aplicações, a eficácia em tempo real baseada no vento e nas condições da torre pode ser monitorada para otimizar a eficácia e desvelar problemas desconhecidos ou suspeitos.

[0141] As modalidades ilustrativas da presente invenção permitem maximizar a capacidade. As instalações de transmissão foram convencionalmente projetadas para condições extremas. Nesses casos, utiliza-se uma margem de segurança de 25% para garantir resiliência. Saber as condições do vento e temperatura em tempo real de acordo com as modalidades ilustrativas da presente invenção pode permitir que as cargas sejam seguramente aumentadas durante períodos de pico ou quando outro segmento estiver fora de serviço.

[0142] As modalidades ilustrativas da presente invenção proporcionam uma análise de falhas em cascata. Uma falha em cascata ocorre quando um elemento quebra e faz com que vários outros elementos de rede falhem inesperadamente. Para as linhas de transmissão 30, a maioria das observações registradas é limitada a medições em subestações ou pontos originários. A inteligência distribuída disponível a partir de uma rede de grampo inteligente ajuda a entender tal falha, o que aconteceu com a mesma e como modificar por engenharia aperfeiçoamentos para linhas existentes e futuras.

[0143] As modalidades ilustrativas da presente invenção aperfeiçoam o pla-nejamento de rede. O conhecimento detalhado de condições operacionais permite um prognóstico melhor dos requerimentos da linha de transmissão e sustenta a justificativa de uma nova construção.

[0144] As modalidades ilustrativas da presente invenção proporcionam um sistema, método e aparelho de rede inteligente que mede a temperatura do condutor para proporcionar retroinformações sobre a capacidade real, bem como outras infor-mações, de uma linha de transmissão 30 (por exemplo, uma linha de transmissão de força) em muitos pontos. A linha de transmissão de força pode ser sobrepressionada, mas poderia ter uma capacidade maior que aquela atualmente usada. O sistema ilus-trativo da presente invenção pode medir a velocidade do vento e a temperatura ambi-ente para determinar as condições ao longo de uma linha de transmissão de força que pode ter centenas de quilômetros de comprimento. Algumas partes do fio da linha de transmissão de força podem ficar mais quentes do que outras partes, porque a linha de transmissão de força pode se estender ao longo de um vale onde não existe vento, por exemplo, ou devido a outras razões. Por exemplo, um anemômetro sem partes móveis pode ser usado para determinar o efeito de resfriamento do vento.

[0145] O sistema de rede inteligente é capaz de detectar descarga em corona, mesmo quando for intermitente, usando detecção de áudio de descarga em corona. O sistema de rede inteligente é capaz de medir a corrente na linha. Se for deter-minado que a corrente medida é diferente da corrente lançada em uma subestação, pode ocorrer um vazamento ou fuga de corrente em alguma parte. O sistema de rede inteligente é capaz de capturar uma fotografia da linha de transmissão de força e de suas redondezas a fim de visualizar gelo, árvores caídas, vegetação, e similares, crescendo sobre a linha de transmissão de força, bem como empenando linhas de transmissão de força, ou até mesmo animais selvagens que possam danificar as linhas de transmissão de força e as redes inteligentes.

[0146] O sistema de rede inteligente pode determinar rapidamente se existe um problema imediato ou a longo prazo na linha de transmissão de força e comunicar a um usuário/técnico. O sistema de rede inteligente é fácil de instalar, é bastante robusto, simples de administrar, e não requer manutenção regular, tal como reabastecer ou recarregar baterias. Além disso, o sistema tem boa relação custo-benefício e é seguro. O servidor da web integrado no dispositivo de aquisição de dados de rede inteligente simplifica e reduz os custos do software back-end. Proporciona-se um protocolo de rádio e algoritmos de roteamento aperfeiçoados que são particularmente bem adequados para longas extensões com ramificação modestas; no entanto, podem ser usados para aplicações mais genéricas onde tecnologias Zigbee e tipo Zigbee são desprovidas de alcance ou capacidade.

[0147] As modalidades exemplificadoras descritas anteriormente de um apa-relho, sistema e método em mídias legíveis por computador incluem instruções de programa para implementar várias operações incorporadas por um computador. As mídias também podem incluir, sozinhas ou em combinação com outras instruções de programa, arquivos de dados, estruturas de dados, e similares. As mídias e instruções de programa podem ser aquelas especialmente projetadas e construídas para os propósitos da presente invenção, ou podem ser do tipo bem conhecido e disponível aos indivíduos versados nas técnicas de software computacional. Exemplos de mídias legíveis por computador incluem mídias magnéticas, tais como discos rígidos, disquetes flexíveis, e fitas magnéticas; mídias ópticas, como discos de CD-ROM e DVD; mídias magneto-ópticas, tais como discos ópticos; e dispositivos de hardware que sejam especialmente configurados para armazenar e realizar instruções de programa, tais como memória somente para leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), memória flash, e similares. As mídias também podem ser um meio de transmissão, tais como linhas ópticas ou metálicas, guias de onda, e assim por diante, e incluem uma onda portadora que transmite sinais especificando as instruções de programa, estruturas de dados, e assim por diante. O meio de gravação legível por computador também pode ser distribuído por sistemas computacionais acoplados em rede de modo que o código legível por computador seja armazenado e executado de maneira distribuída. Exemplos de instruções de programa incluem tanto código de máquina, tal como produzido por um compilador, e arquivos contendo um código de nível superior que pode ser executado pelo computador usando um interpretador. Os dispositivos de hardware descritos podem ser configurados para atuarem como um ou mais módulos de software a fim de realizar as operações das modalidades descritas anteriormente da presente invenção.

[0148] Referindo-se agora às Figuras 18 a 23, descreve-se outra modalidade exemplificadora da invenção. As Figuras 18 a 23 mostram uma montagem de conexão de grampo de suspensão. De modo similar às modalidades anteriores, a montagem de conexão de grampo de suspensão proporcionar um método, sistema e aparelho para uma rede inteligente que compreende dispositivos de aquisição de dados em rede que monitoram linhas de transmissão ou condutores. No entanto, nessa modalidade, o dispositivo de aquisição de dados é ilustrado como um elemento de fixação de conexão fixado a um grampo de suspensão convencional existente (por exemplo, em uma linha de transmissão de força).

[0149] A montagem de conexão de grampo de suspensão 810 compreende uma unidade de grampeamento 812, a carcaça de componentes eletrônicos 50, e um anel coronal 816. A unidade de grampeamento 812 é configurada para se fixar em um grampo de suspensão conectado a uma torre de transmissão. A carcaça de componentes eletrônicos 50 e os componentes eletrônicos operam genericamente da mesma forma conforme descrito anteriormente para a modalidade anterior do grampo inteligente 1. O anel coronal 816 compreende qualquer tipo adequado de anel coronal e pode ser fixado à montagem de conexão de grampo de suspensão de qualquer maneira adequada.

[0150] A unidade de grampeamento 812 é adequadamente dimensionada e conformada para se fixar a um grampo de suspensão existente. Por exemplo, as Fi-guras 21, 22 ilustram vistas de um grampo de suspensão convencional 818 conectado a uma extremidade inferior de um isolante 206 que se estende para baixo a partir dos braços em cantilever 204 da torre de transmissão 200 (conforme mostrado na Figura 1).

[0151] O grampo de suspensão 818 pode ser qualquer tipo adequado de grampo de suspensão de transmissão convencional que seja comum na indústria e extensivamente usado, que seja projetado para proporcionar meramente um meio mecânico para suspender o condutor de transmissão (ou linha de transmissão) 202 seguramente à torre de transmissão 200. O grampo de suspensão pode ser conectado através de ferragens variadas, comumente denominadas como “ferragens de cordão” aos isolantes 206 que são, sucessivamente, fixados à torre de transmissão 200 (conforme mostrado na Figura 1).

[0152] De acordo com essa modalidade exemplificadora da invenção, o con-junto de circuitos de captação eletrônica é incorporado na montagem de conexão de grampo de suspensão para permitir que as instalações reúnam informações principais sobre as condições elétricas e ambientais que ocorrem em um sítio remoto. De modo similar às modalidades anteriores, o dispositivo pode operar em um ambiente de alta tensão variando de 765.000 volts e superior. Esse ambiente cria campos eletromagnéticos e elétricos que criam estresse aos componentes eletrônicos de captação. Os recursos dessa montagem de conexão de grampo de suspensão podem captar e registrar parâmetros elétricos (Tensão e Corrente), temperatura, ópticos, de tração e vibração que estão presentes dentro/sobre e ao redor do condutor/linha sendo suspensa. Esses parâmetros principais permitirão um diagnóstico adicional pelo usuário sobre a condição operacional da linha a muitos quilômetros de distância.

[0153] Conforme mostrado nas Figuras 21, 22, a unidade de grampeamento 812 é configurada para se fixar a uma porção do grampo de suspensão 818. O grampo de suspensão 818 compreende, em geral, uma seção superior 820 e uma seção de suporte inferior 822. Essas duas seções 820, 822 podem conter um corpo que inclui uma gamela longitudinal (ou área de recepção de condutor) que permite que o condutor de transmissão 202 seja seguramente assentado nas duas seções e quando as duas seções forem aparafusadas (ou fixadas) entre si. Em geral, isso ensanduicha o condutor de transmissão 202 entre os dois corpos para conter, de modo seguro, o condutor de transmissão 202 no grampo 818. Na modalidade mostrada, a unidade de grampeamento 812 se fixa à seção de suporte inferior 822 (que forma genericamente uma porção de corpo principal do grampo de suspensão) do grampo de suspensão 818.

[0154] Referindo-se agora às Figuras 23 a 31, mostram-se vistas adicionais da montagem de conexão de grampo de suspensão 810. A unidade de grampeamento 812 compreende uma seção de base 824, braços extensores 825, 826, porções de contato de grampo 827, 828, e uma porção de ajuste de grampo 829. O braço extensor 825 é conectado de maneira móvel à seção de base 824 por elementos de fixação 830, 831. O braço extensor 826 é conectado de maneira móvel à seção de base 824 por elementos de fixação 832, 833. As porções de contato de grampo 827 são conectadas de maneira móvel ao braço extensor 825 por elementos de fixação 834, 835. De modo similar, as porções de contato de grampo 828 são conectadas de maneira móvel ao braço extensor 826 por elementos de fixação 836, 837.

[0155] A porção de ajuste de grampo 829 pode compreender qualquer confi-guração adequada que permita um ajuste dos braços extensores e porções de contato de grampo entre uma posição aberta (por exemplo, conforme mostrado na Figura 30) e uma posição fechada (por exemplo, conforme mostrado na Figura 29). De acordo com várias modalidades exemplificadoras, a porção de ajuste de grampo pode incluir um elemento de fixação 838 (tal como um parafuso olhal rosqueado, por exemplo) e membros de ajuste 839, 840. O membro de ajuste 839 é fixado de maneira móvel ao braço 825 por elementos de fixação 841, 842. O membro de ajuste 840 é fixado de maneira móvel ao braço 826 por elementos de fixação 843, 844. O parafuso olhal 838 é adequadamente dimensionado e conformado para se estender através das abertu-ras 845, 846 dos membros de ajuste 839, 840.

[0156] A porção de ajuste de grampo é configurada de modo que a rotação (tal como em sentido horário ou em sentido anti-horário) do parafuso olhal 838 faça com que os braços 825, 826 se articulem (ao redor dos elementos de fixação 830, 831, 832, 833) entre a posição aberta (Figura 30) e a posição fechada (Figura 29). Várias modalidades exemplificadoras podem incluir a abertura 845 ou a abertura 846 como uma abertura rosqueada para receber o parafuso olhal 838 e proporcionar um movimento relativo entre eles. De acordo com algumas modalidades, uma rotação em sentido horário do parafuso olhal permite que os braços 825, 826 se articulem à posi-ção aberta, e uma rotação em sentido anti-horário do parafuso olhal permite que os braços 825, 826 se articulem à posição fechada. No entanto, em modalidades alter-nativas, uma rotação em sentido horário do parafuso olhal permite que os braços 825, 826 se articulem à posição fechada, e uma rotação em sentido anti-horário do parafuso olhal permite que os braços 825, 826 se articulem à posição aberta.

[0157] As porções de contato de grampo 827, 828 são adequadamente di-mensionadas e conformadas para contatar uma porção externa do grampo de sus-pensão 818. Por exemplo, nessa modalidade, as porções de contato 827, 828 se es-tendem sobre as porções externas da seção de suporte do grampo de suspensão inferior 822, e as porções de contato 827, 828 se estendem para baixo às porções externas inferiores da seção de suporte do grampo de suspensão inferior 822. Isso faz com que as superfícies internas curvadas 847, 848 das porções de contato de grampo 827, 828 entrem em contato com as porções externas superiores da seção de suporte do grampo de suspensão inferior 822, e que as superfícies internas inferiores 849, 850 entrem em contato com as porções externas inferiores da seção de suporte do grampo de suspensão inferior 822 (melhor mostrado na Figura 32), e proporcionar uma conexão fixada ao grampo de suspensão 818 de modo que a mon-tagem de conexão de grampo de suspensão 810 seja conectada de maneira removí-vel ao grampo de suspensão 818. Deve-se notar que embora as figuras ilustrem as porções de contato de grampo contatando o grampo de suspensão 818 nas superfí-cies 847, 848, 849, 850, em modalidades alternativas, quaisquer superfícies de con-tato adequadas, ou configuração de contato podem ser proporcionadas. Adicional-mente, em algumas modalidades, as porções de contato 828, 829 podem ser orienta-das por mola a uma posição desejada.

[0158] A carcaça de componentes eletrônicos 50 é fixada a um membro de suporte 851 da montagem de conexão de grampo de suspensão 810. A carcaça de componentes eletrônicos 50 e os componentes eletrônicos (por exemplo, a placa principal de componentes eletrônicos 500, e assim por diante) operam genericamente da mesma maneira descrita anteriormente para a modalidade do grampo inteligente 1 anterior. No entanto, ao invés de fixar a carcaça 50 a uma proteção térmica no lado do grampo inteligente, nessa modalidade, a carcaça de componentes eletrônicos 50 é montada à montagem de conexão de grampo de suspensão para fixação a um grampo de suspensão existente. Por exemplo, em algumas modalidades, a carcaça de componentes eletrônicos 50 pode ser fixada ao membro de suporte 851 nas aberturas 852 (vide a Figura 27). No entanto, em modalidades alternativas, pode-se proporcionar uma configuração adequada.

[0159] Referindo-se agora à Figura 33, nessa modalidade, a carcaça de com-ponentes eletrônicos 50 compreende, ainda, um braço articulado fixado 853. O braço articulado 853 compreende uma seção de braço 854 e uma seção de invólucro de sensor 855. O invólucro de sensor pode compreender um formato substancialmente cilíndrico (com uma abertura longitudinal 856 para permitir a instalação no condutor 202) tendo uma superfície interna adequadamente dimensionada e conformada para montar os sensores 857 (tal como vibração, temperatura, sensor de efeito de Hall, ou outros sensores, por exemplo). O braço articulado carregado por mola é generica-mente configurado para ter uma pressão descendente de 0,453 a 0,906 kg (1 a 2 lb) sobre o condutor de transmissão 202 para garantir que os sensores 857 (que são internamente montados e contidos na seção de invólucro de sensor), permaneçam em contato com o condutor de transmissão 202. A seção de braço 854 compreende um fio isolado/blindado 858 que conecta a seção de invólucro de sensor 855 aos componentes eletrônicos na carcaça eletrônica 50. No entanto, em modalidades alternativas, pode-se proporcionar qualquer conexão.

[0160] Conforme supramencionado, a carcaça de componentes eletrônicos 50 e os componentes eletrônicos operam genericamente da mesma forma descrita acima para a modalidade do grampo inteligente 1 acima. No entanto, nessa modali-dade, os componentes eletrônicos na carcaça de componentes eletrônicos 50 são conectados a uma fonte de alimentação separada (ao invés do transformador de cor-rente 330). Adicionalmente, de acordo com algumas modalidades da invenção, vários sensores de temperatura podem ser removidos da configuração da montagem de conexão de grampo de suspensão.

[0161] Em geral, várias modalidades exemplificadoras da invenção proporci-onam um aparelho de grampeamento mecânico que retém de modo seguro os com-ponentes eletrônicos de aquisição de dados (por exemplo, na carcaça de componen-tes eletrônicos 50) e o anel coronal a um grampo de linha de força existente (e também serve como um ponto de fixação para o braço articulado carregado por mola 853).

[0162] Deve-se compreender que os componentes da invenção podem ser operacionalmente acoplados ou conectados e que qualquer número ou combinação de elementos intervenientes possa existir (inclusive nenhum elemento interveniente). As conexões podem ser diretas ou indiretas e, adicionalmente, pode existir meramente uma relação funcional entre os componentes.

[0163] Abaixo, proporcionam-se descrições adicionais de várias modalidades exemplificadoras não-limitantes. As modalidades exemplificadoras descritas abaixo podem ser praticadas em conjunto com um ou mais outros aspectos ou modalidades exemplificadoras. Ou seja, as modalidades exemplificadoras da invenção, tais como aquelas descritas logo abaixo, podem ser implementadas, praticadas ou utilizadas em qualquer combinação (por exemplo, qualquer combinação que seja adequada, praticável e/ou possível) e não são limitadas somente àquelas combinações descritas no presente documento e/ou incluídas nas reivindicações em anexo.

[0164] Em uma modalidade exemplificadora, uma montagem de conexão de grampo de suspensão compreende: uma unidade de grampeamento que compreende uma seção de base, braços extensores, e porções de contato de grampo, em que os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base, e em que a unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão; um membro de suporte tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade do membro de suporte é conectada à seção de base, e em que o membro de suporte é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos; e um anel coronal conectado à segunda extremidade do membro de suporte.

[0165] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que a carcaça de componentes eletrônicos é conectada ao membro de su-porte, e em que a carcaça de componentes eletrônicos compreende componentes eletrônicos configurados para adquirir dados a partir de uma linha de transmissão.

[0166] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que os componentes eletrônicos incluem pelo menos um sensor para de-terminar pelo menos um entre um parâmetro e imagem associada à linha de transmissão; uma interface de rádio para se comunicar com pelo menos um entre um dispositivo de monitoramento e pelo menos um dispositivo de aquisição de dados vi-zinhos através de uma ligação de comunicação via rádio em uma faixa selecionada; e um dispositivo de processamento conectado a pelo menos um sensor e à interface de rádio, sendo que o dispositivo de processamento é programado para receber e processar entradas a partir de pelo menos um sensor, e gerar mensagens para trans-missão através da interface de rádio; em que o dispositivo de processamento é confi-gurado para participar de comunicações de múltiplos saltos através da ligação de co-municação via rádio recebendo-se mensagens geradas por outros dispositivos de aquisição de dados, e determinar a partir das informações proporcionadas em cada uma das mensagens qual operação realizar entre processar a mensagem, repetir a mensagem, e ignorar a mensagem.

[0167] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que a carcaça de componentes eletrônicos compreende, ainda, um braço articulado carregado por mola.

[0168] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que o braço articulado carregado por mola compreende uma seção de braço e uma seção de invólucro de sensor.

[0169] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que a unidade de grampeamento compreende, ainda, uma porção de ajuste de grampo, em que a porção de ajuste de grampo é configurada para permitir o ajuste dos braços extensores e das porções de contato de grampo entre uma posição aberta e uma posição fechada.

[0170] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que as porções de contato de grampo são conectadas de maneira móvel aos braços extensores.

[0171] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que os braços extensores são conectados de maneira móvel à seção de base.

[0172] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que as porções de contato de grampo são configuradas para contatar uma porção de corpo principal do grampo de suspensão.

[0173] Em outra modalidade exemplificadora, uma unidade de grampea- mento compreende: uma seção de base, braços extensores, e porções de contato de grampo, em que os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base, e em que a unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão de modo que uma porção de corpo principal do grampo de suspensão fique entre os braços extensores.

[0174] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que a unidade de grampeamento compreende, ainda, uma porção de ajuste de grampo, em que a porção de ajuste de grampo é configurada para permitir um ajuste dos braços exten- sores e das porções de contato de grampo entre uma posição aberta e uma posição fechada.

[0175] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que a porção de ajuste de grampo compreende um parafuso olhal.

[0176] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que as porções de contato de grampo são conectadas de maneira móvel aos braços extensores.

[0177] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que os braços extensores são conectados de maneira móvel à seção de base.

[0178] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que as porções de contato de grampo são configuradas para contatar uma porção de corpo principal do grampo de suspensão.

[0179] Uma unidade de grampeamento conforme acima em que a unidade de grampeamento é móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada.

[0180] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão compreende: uma unidade de grampeamento conforme acima; e um membro de suporte tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade do membro de suporte é conectada à seção de base, e em que o membro de suporte é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos.

[0181] Uma montagem de conexão de grampo de suspensão conforme acima em que a carcaça de componentes eletrônicos é conectada ao membro de su-porte, e em que a carcaça de componentes eletrônicos compreende componentes eletrônicos configurados para adquirir dados a partir de uma linha de transmissão.

[0182] Em outra modalidade exemplificadora, um método compreende: pro-porcionar uma unidade de grampeamento que compreende uma seção de base, bra-ços extensores, e porções de contato de grampo, em que os braços extensores estão entre as porções de contato de grampo e a seção de base, e em que a unidade de grampeamento é configurada para se fixar a um grampo de suspensão; fixar um membro de suporte à unidade de grampeamento, sendo que o membro de suporte tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade do membro de suporte é conectada à seção de base, e em que o membro de suporte é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos; e conectar um anel coronal à segunda extremidade do membro de suporte.

[0183] Um método conforme acima compreende, ainda: montar a carcaça de componentes eletrônicos ao membro de suporte, em que a carcaça de componentes eletrônicos compreende os componentes eletrônicos configurados para adquirir dados a partir de uma linha de transmissão.

[0184] Deve-se compreender que a descrição acima seja somente ilustrativa da invenção. Várias alternativas e modificações podem ser desenvolvidas por indiví-duos versados na técnica sem divergir da invenção. De modo correspondente, pre-tende-se que a invenção adote todas essas alternativas, modificações e variâncias que se enquadrem no escopo das reivindicações em anexo.

Claims (17)

1. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810) que fato de que compreende: uma unidade de grampeamento (812) que compreende uma seção de base (824), quatro braços extensores (825, 826), membros de ajuste (839, 840), e quatro porções de contato de grampo (827), em que os quatro braços extensores (825, 826) estão entre as quatro porções de contato de grampo e a seção de base, respectivamente, em que cada uma das quatro porções de contato de grampo (827) corresponde a um braço respectivo dos quatro braços extensores (825, 826), em que os membros de ajuste (839, 840) são espaçados da seção de base (824) e articuladamente conectados aos quatro braços extensores (825, 826), e em que a unidade de grampeamento (812) é configurada para se fixar a um grampo de suspensão (810); CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um membro de suporte (851) tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade do membro de suporte (851) é conectada à seção de base (824), e em que o membro de suporte (851) é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos (50); e um anel coronal (816) conectado à segunda extremidade do membro de suporte (851).

2. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a carcaça de componentes eletrônicos (50) é conectada ao membro de suporte (851), e em que a carcaça de componentes eletrônicos (50) compreende componentes eletrônicos configurados para adquirir dados a partir de uma linha de transmissão.

3. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que os componentes eletrônicos incluem pelo menos um sensor para determinar pelo menos um entre um parâmetro e imagem associados à linha de transmissão; uma interface de rádio (540) para se comunicar com pelo menos um entre um dispositivo de monitoramento e pelo menos um dispositivo de aquisição de dados vizinhos através de uma ligação de comunicação via rádio dentro de uma faixa selecionada; e um dispositivo de processamento conectado ao pelo menos um sensor e à interface de rádio (540), sendo que o dispositivo de processamento é programado para receber e processar entradas a partir do pelo menos um sensor, e para gerar mensagens para transmissão através da interface de rádio (540); em que o dispositivo de processamento é configurado para participar de comunicações de múltiplos saltos através da ligação de comunicação via rádio por receber mensagens geradas por outros dispositivos de aquisição de dados, e determinar a partir de informações proporcionadas em cada uma das mensagens qual operação realizar dentre processar a mensagem, repetir a mensagem, e ignorar a mensagem.

4. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a carcaça de componentes eletrônicos (50) compreende, ainda, um braço articulado carregado por mola (853).

5. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o braço articulado carregado por mola (853) compreende uma seção de braço (854) e uma seção de invólucro de sensor (855).

6. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade de grampeamento (812) compreende, ainda, uma porção de ajuste de grampo (829), em que a porção de ajuste de grampo (829) é configurada para permitir ajuste dos quatro braços extensores (825, 826) e das quatro porções de contato de grampo (827) entre uma posição aberta e uma posição fechada.

7. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as quatro porções de contato de grampo (827) são conectadas de maneira móvel aos quatro braços extensores (825, 826).

8. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que os quatro braços extensores (825, 826) são conectados de maneira móvel à seção de base (824).

9. Montagem de conexão de grampo de suspensão (810), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as quatro porções de contato de grampo (827) são configuradas para contatarem uma porção de corpo principal do grampo de suspensão.

10. Unidade de grampeamento (812) que compreende: uma seção de base (824), quatro braços extensores (825, 826), membros de ajuste (839), e quatro porções de contato de grampo (827), CARACTERIZADA pelo fato de que os quatro braços extensores (825, 826) estão entre as quatro porções de contato de grampo (827) e a seção de base (824), respectivamente, em que cada uma das quatro porções de contato de grampo (825, 826) é conectada de maneira móvel a um respectivo braço dos quatro braços extensores (825, 826), em que os membros de ajuste (839) são espaçados da seção de base (824) e articuladamente conectados aos quatro braços extensores (825, 826), e em que a unidade de grampeamento (812) é configurada para se fixar a um grampo de suspensão (818) de modo que uma porção de corpo principal do grampo de suspensão fique entre os quatro braços extensores (825, 826).

11. Unidade de grampeamento (812), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade de grampeamento (812) compreende, ainda, uma porção de ajuste de grampo (829), em que a porção de ajuste de grampo (829) é configurada para permitir ajuste dos quatro braços extensores (825, 826) e das quatro porções de contato de grampo (827) entre uma posição aberta e uma posição fechada.

12. Unidade de grampeamento (812), de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que a porção de ajuste de grampo (829) compreende um parafuso olhal (838).

13. Unidade de grampeamento (812), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que os quatro braços extensores (825, 826) são conectados de maneira móvel à seção de base (824).

14. Unidade de grampeamento (812), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que as quatro porções de contato de grampo (825, 826) são configuradas para contatarem uma porção de corpo principal do grampo de suspensão.

15. Unidade de grampeamento (812), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de a unidade de grampeamento (812) é móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada.

16. Método que compreende: proporcionar uma unidade de grampeamento (812) que compreende uma seção de base (824), quatro braços extensores (825, 826), membros de ajuste (839, 840), e quatro porções de contato de grampo (827), em que os quatro braços extensores (825, 826) estão entre as quatro porções de contato de grampo (827) e a seção de base (824), respectivamente, em que cada uma das quatro porções de contato de grampo (827) corresponde a um respectivo braço dos quatro braços extensores (825, 826), em que os membros de ajuste (839, 840) são espaçados da seção de base (824) e articuladamente conectados aos quatro braços extensores (825, 826), e em que a unidade de grampeamento (812) é configurada para se fixar a um grampo de suspensão (818); fixar um membro de suporte (851) à unidade de grampeamento (812), CARACTERIZADO pelo fato de que o membro de suporte (851) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade do membro de suporte (851) é conectada à seção de base (824), e em que o membro de suporte (851) é configurado para suportar uma carcaça de componentes eletrônicos (50); e conectar um anel coronal (816) à segunda extremidade do membro de suporte (851).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: montar a carcaça de componentes eletrônicos (50) ao membro de suporte (851), em que a carcaça de componentes eletrônicos (50) compreende componentes eletrônicos configurados para adquirir dados a partir de uma linha de transmissão.

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