CN103986087B - 一种基于光传输的输电线路巡线***及巡线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光传输的输电线路巡线***，包括杆上装置与车载装置，所述杆上装置设置于线路杆塔上，用于线路和线路杆塔上温度、图像、环境数据的采集；所述车载装置设置于巡线车上，用于接收来自杆上装置所采集到的数据信息，所述车载装置通过激光为杆上装置提供能量，杆上装置通过无线光通信的方式将采集到的数据信息发送给车载装置，车载装置将接收到的数据信息传给处理终端进行处理，本发明通过激光供能以及光通信，大幅降低电磁干扰，不需要电池供能，亦不需要从输电线路取电，从而与被检测线路上的设备无电气联系，更加安全可靠，从而可以大幅增长检修维护的周期，并且信号保密性高。

Description

一种基于光传输的输电线路巡线***及巡线方法

技术领域

本发明涉及输电线路监测技术领域，尤其涉及一种基于光传输的输电线路巡线***。

背景技术

随着社会的发展，城市规模日益增大，用电容量不断提高。城市供电网路的电压等级不断增高，然而随着输电走廊的密集度逐渐提高，对输电线路的安全性以及可靠性提出了越来越高的要求，因此对线路的巡检就变的尤为重要。

当前，对输电线路常用的巡线方式多为人工巡线，部分输电***采用了直升机巡线，但受地理、气候条件限制，且巡线费用高，用于城市巡线存在较大的安全隐患。而机器人巡线则存在技术不成熟、故障率高的缺陷。对于城市输电线路，当前普遍使用的还是人工巡线，如果只是采用肉眼和望远镜等常规方式巡线，巡线精度低、劳动强度大，且漏检概率高。

针对上述不足，需开发一种针对城市输电线路的自动巡线***，巡检精度高、不存在盲区、工作强度小、自动化程度高的***，及时发现输电线路安全隐患，避免引起停电事故，减少事故损失。

发明内容

为了解决现上述问题，本发明提供一种基于光传输的输电线路巡线***，巡检精度高、不存在盲区、工作强度小且自动化程度高。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种基于光传输的输电线路巡线***，其特征在于：包括：

杆上装置：设置于线路杆塔上，用于线路和线路杆塔上温度、图像、环境数据的采集；

车载装置：设置于巡线车上，用于接收来自杆上装置所采集到的数据信息；

所述车载装置通过激光为杆上装置提供能量，杆上装置通过无线光通信的方式将采集到的数据信息发送给车载装置，车载装置将接收到的数据信息传给处理终端进行处理。

进一步的，所述杆上装置包括激光能量接收转换模块、温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块、光通信发射模块、杆上天线以及主控模块；

所述车载装置包括激光供能模块、光通信接收模块、以太网通信模块、车载天线和对准模块；

所述对准模块设置于巡线车上，激光供能模块、光通信发射模块以及车载天线均固定在对准模块上，所述杆上天线接收来自车载天线发出的激光，并通过激光能量接收转换模块将接收到的激光的光能转换为电能给温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块、光通信发射模块以及主控模块供电；

所述主控模块接收来自温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块的采集数据并将采集数据传送给光通信发射模块并通过杆上天线以无线光通信的方式发送给车载天线，车载天线再将采集数据的光信号传给光通信接收模块，光通信接收模块再将采集数据通过以太网通信模块传给处理终端进行处理。

进一步的，所述处理终端的处理包括数据记录、历史分析、趋势分析以及预警。

进一步的，所述无线光通信是由杆上装置将采集到的数据转换为光信号，通过调制后以脉冲光的方式发射，车载装置接收到此脉冲光后进行解调，将其还原成采集数据。

进一步的，所述车载天线包括通信接收天线与供能激光发射器，供能激光发射器设置在通信接收天线的中心位置，二者同向设置，所述杆上天线包括能量接收天线与通信光发射器，通信光发射器设置在能量接收天线的中心位置，二者相向设置。

该***工作时包括以下步骤：(A1)对准：将巡线车置于线路杆塔下方，启动车载装置，车载装置上的激光供能模块通过车载天线发出激光，并通过对准模块带动激光供能模块与车载天线转动，使发出的激光对准杆上装置的杆上天线，同时能量杆上天线发射的光信号也对准了车载天线；

(A2)稳定供能：对准之后车载装置便与杆上装置之间建立了稳定的供能与通信连接，能量接收转换模块将杆上天线接收到的激光光能转化为电能分别传输给杆上装置的温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块、光通信发射模块和主控模块供电；

(A3)采集：稳定供能开始后温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块持续将采集到的温度、视频以及环境数据传输给主控模块；

(A4)传输：主控模块将收到的温度、视频以及环境数据传送给光通信发射模块，并通过其将电信号转换为光信号再通过杆上天线以脉冲光的形式发射给车载装置上的车载天线并再传给光通信接收模块；

(A5)处理：车载装置将接收到的脉冲光解调还原成采集数据，并将采集数据传给处理终端进行记录、历史分析、趋势分析、预警。

进一步的，所述步骤(A5)中的趋势分析是根据采集数据中每一项监测值的变换趋势来预测其未来的数据，以此来判断检测对象是否需要检修。

更进一步的，所述预警是给某一监测值预先设定一门槛值，当该监测值达到预先设定的门槛值的时候处理终端自动发出告警指示，给出处理建议，提醒监测人员对输电线路或杆塔进行详细的检修。

本发明所达到的有益效果是：

1、本发明需要移动的部分(即车载装置)的移动可以借助于现有车辆，所以成本较低，并且相较于直升机巡检、机器人巡检更加安静，对于环境的影响小，在城市中移动方便、迅速；

2、本发明的测量部分(即杆上装置)固定安装于线路杆塔上，十分稳定，因而各模块可以采用灵敏度更高的传感器，从而也提高的监测精度；

3、因为杆上装置固定于线路杆塔上，所以相较于传统的运动巡线其无相对运动，也无机械损耗，运行更加稳定；

4、由于整个杆上装置通过车载装置上的激光供能模块所发射的激光提供能量，并且数据的传输也是依赖于光传输，所以其不会受到电磁信号的干扰，大大增加了装置的抗干扰能力，并且在非工作状态下杆上装置处于无源状态，不需要电池供能，亦不需要从输电线路取电，从而与被检测线路上的设备无电气联系，更加安全可靠，从而可以大幅增长检修维护的周期；

5、由于杆上装置与车载装置之间采用无线光通信，相较于传统的无线通信其传输速度更快，信号不容易被截获，保密性好，并且不占用传统的无线通信信道；

6.供能激光的发射与通信光的接收采用车载天线，通信光的发射与供能激光的接收采用杆上天线，不采用额外的光学器件，降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为杆上装置的结构示意图；

图3为车载装置的结构示意图；

图4车载天线向杆上天线发射供能激光以及杆上天线向车载天线发送通信光的示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

参照图1至图4，一种基于光传输的输电线路巡线***，包括杆上装置1、车载装置2以及处理终端3。杆上装置1设置于线路杆塔上，包括激光能量接收转换模块11，温度监测模块12，视频监测模块13，环境监测模块14，光通信发射模块15、杆上天线16以及主控模块17。车载装置2设置于巡线车上，包括激光供能模块21、光通信接收模块22、以太网通信模块23、车载天线24和对准模块25，所述激光供能模块21以及光通信接收模块22均设置在对准模块25上。

需要巡检的时候将巡线车驶到线路杆塔的下方停在指定位置，此时杆上装置1因为没有激光供能，处于无源状态，通过对准模块25带动激光供能模块21与光通信接收模块22以及车载天线24同时转动，所述车载天线24包括通信接收天线241与供能激光发射器242，供能激光发射器242设置在通信接收天线241的中心位置，二者同向设置，所述杆上天线16包括能量接收天线161与通信光发射器162，通信光发射器162设置在能量接收天线161的中心位置，二者相向设置，因此，当激光供能模块21给车载天线24的激光发射器242供能后激光发射器242所发出的供能激光243扫射到杆上天线16的能量接收天线161的时候，杆上天线16的通信光发射器162所发出的通信光163亦对准了通信接收天线241，此时激光能量接收转换模块11将接收到的激光的光能转换为电能给杆上装置1的温度监测模块12，视频监测模块13，环境监测模块14，光通信发射模块15以及主控模块17供电，与此同时主控模块17通过光通信发射模块15向车载装置2发送固定供能的命令，光通信接收模块22通过通信接收天线241接收到固定供能的光信号命令后对准模块25停止转动，此时车载装置2与杆上装置1建立稳定的供能和通信连接。接下来在激光能量接收转换模块11的持续供电下温度监测模块12开始测量并采集线路杆塔上输电线路与绝缘子接头处的温度，视频监测模块13开始采集线路和线路杆塔的视频图像，环境监测模块14上设有温度、湿度以及二氧化碳含量传感器，开始测量环境中温度、湿度以及二氧化碳含量数据，接着上述模块将采集到的数据传给主控模块17，主控模块17再将数据转发给光通信发射模块15，光通信发射模块15将数据转换为光信号后进行调制，以脉冲光的形式发射给车载装置2，光通信接收模块22在接收到此脉冲光后进行解调，将其还原成采集数据，通过以太网通信模块23将采集数据传送给处理终端3，当所有的采集数据都传送到处理终端3后杆上装置1向车载装置2发出停止供能的命令，车载装置2随后停止供能激光243的发送，杆上装置1亦随之停止工作。处理终端3对采集数据进行记录、历史分析、趋势分析以及预警等一系列处理。所述历史分析是指可随时对所存储的数据进行检索、查看、计算和转存；趋势分析是指根据采集数据当中某一监测值(如温度、湿度等)的变化趋势来预测其未来的数值，以便提前评估被监测对象是否需要安排检修，从而避免事故的发生；预警是指给某一监测值预先设定一门槛值，当该监测值达到预先设定的门槛值的时候处理终端自动发出告警指示，给出处理建议，提醒监测人员对输电线路或线路杆塔进行详细的检修。

上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于光传输的输电线路巡线***，其特征在于，包括：

杆上装置（1）：设置于线路杆塔上，用于线路和线路杆塔上温度、图像、环境数据的采集；

车载装置（2）：设置于巡线车上，用于接收来自杆上装置所采集到的数据信息；

所述车载装置通过激光为杆上装置提供能量，杆上装置（1）通过无线光通信的方式将采集到的数据信息发送给车载装置（2），车载装置（2）将接收到的数据信息传给处理终端（3）进行处理；

所述杆上装置（1）包括激光能量接收转换模块（11）、温度监测模块（12）、视频监测模块（13）、环境监测模块（14）、光通信发射模块（15）、杆上天线（16）以及主控模块（17）；

所述车载装置（2）包括激光供能模块（21）、光通信接收模块（22）、以太网通信模块（23）、车载天线（24）和对准模块（25）；

所述对准模块（25）设置于巡线车上，激光供能模块（21）、光通信发射模块（15）以及车载天线（24）均固定在对准模块（25）上，所述杆上天线（16）接收来自车载天线（24）发出的激光，并通过激光能量接收转换模块（11）将接收到的激光的光能转换为电能给温度监测模块（12）、视频监测模块（13）、环境监测模块（14）、光通信发射模块（15）以及主控模块（17）供电；

所述主控模块（17）接收来自温度监测模块（12）、视频监测模块（13）、环境监测模块（14）的采集数据并将采集数据传送给光通信发射模块（15）并通过杆上天线（16）以无线光通信的方式发送给车载天线（24），车载天线（24）再将采集数据的光信号传给光通信接收模块（22），光通信接收模块（22）再将采集数据通过以太网通信模块（23）传给处理终端（3）进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于光传输的输电线路巡线***，其特征在于：所述处理终端（3）的处理包括数据记录、历史分析、趋势分析以及预警。

3.根据权利要求1所述的一种基于光传输的输电线路巡线***，其特征在于：所述无线光通信是由杆上装置（1）将采集到的数据转换为光信号，通过调制后以脉冲光的方式发射，车载装置（2）接收到此脉冲光后进行解调，将其还原成采集数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于光传输的输电线路巡线***，其特征在于：所述车载天线（24）包括通信接收天线（241）与供能激光发射器（242），供能激光发射器（242）设置在通信接收天线（241）的中心位置，二者同向设置，所述杆上天线（16）包括能量接收天线（161）与通信光发射器（162），通信光发射器（162）设置在能量接收天线（161）的中心位置，二者相向设置。

5.一种按权利要求1-4所述的任意一种基于光传输的输电线路巡线***的巡线方法，其特征在于包括以下步骤：

（A1）对准：将巡线车置于线路杆塔下方，启动车载装置（2），车载装置（2）上的激光供能模块（21）通过车载天线（24）发出激光，并通过对准模块（25）带动激光供能模块（21）与车载天线（24）转动，使发出的激光对准杆上装置（1）的杆上天线（16），同时能量杆上天线（16）发射的光信号也对准了车载天线（24）；

（A2）稳定供能：对准之后车载装置（2）便与杆上装置（1）之间建立了稳定的供能与通信连接，能量接收转换模块（11）将杆上天线(16)接收到的激光光能转化为电能分别传输给杆上装置(1)的温度监测模块(12)、视频监测模块(13)、环境监测模块(14)、光通信发射模块(15)和主控模块(17)供电；

（A3）采集：稳定供能开始后温度监测模块、视频监测模块、环境监测模块持续将采集到的温度、视频以及环境数据传输给主控模块；

（A4）传输：主控模块（17）将收到的温度、视频以及环境数据传送给光通信发射模块（15），并通过其将电信号转换为光信号再通过杆上天线（16）以脉冲光的形式发射给车载装置（2）上的车载天线（24）并再传给光通信接收模块（22）；

（A5）处理：车载装置（2）将接收到的脉冲光解调还原成采集数据，并将采集数据传给处理终端（3）进行记录、历史分析、趋势分析、预警。

6.根据权利要求5所述的基于光传输的输电线路巡线***的巡线方法，其特征在于：所述步骤（A5）中的趋势分析是根据采集数据中每一项监测值的变换趋势来预测其未来的数据，以此来判断检测对象是否需要检修。

7.根据权利要求5所述的基于光传输的输电线路巡线***的巡线方法，其特征在于：所述预警是给某一监测值预先设定一门槛值，当该监测值达到预先设定的门槛值的时候处理终端（3）自动发出告警指示，给出处理建议，提醒监测人员对输电线路或杆塔进行详细的检修。