CN104581087A - 一种基于物联网的输电线路智能远程监控*** - Google Patents

一种基于物联网的输电线路智能远程监控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，包括总控***和站控***；所述总控***包括人机交互应用端（1）、中央控制器（2）和数据处理器（3）；所述站控***包括人机交互调度端（10）、监控中心（20）和远动***终端（RTU）（30）；所述远动***终端（RTU）（30）包括遥测***（301）、遥信***（302）、遥控***（303）和人机交互辅助***（304）。发明基于物联网的各种传感技术、通讯手段，将人机交互渗入到***的终端、调度端和应用端，对输电线路***进行远程监控和管理，定位精准、反应迅速，减少人力物力支出，实现输电线路***的自动化、智能化。

Description

一种基于物联网的输电线路智能远程监控***
技术领域
本发明涉及输电线路检测管理领域，具体是指一种基于物联网的输电线路智能远程监控***。
背景技术
近年来，随着电力***管理体制的深化改革，电网***向着自动化、智能化快速发展。在输电线路检测管理领域，受到输电线分布广、分布环境复杂等限制，尤其是在边缘地区的输电线路所处环境恶劣，人工巡查不但花费大量的人力物力，还需要承担极大的风险，代替人工巡查的自动化远程监控应运而生。现有输电线监测***将捕捉到的视频信号传到监视终端，只能监视电力***中重要设备的外观运行状态，反映不出设备运行的电流、电压以及设备变位信号等，不能对运行设备的运行状态数据进行监测，更不能对***进行及时调整。而物联网可以通过各种传感技术、运用各种通讯手段，将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护。因此，一种基于物联网的既能反映输电线路运行状态又能在远端对输电***进行及时调整的智能远程监控***，进而实现“监视、管理、控制、营运”一体化，成为电网自动化、智能化的新课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，既能反映输电线路运行状态又能远程控制电网***运行。本发明基于物联网的各种传感技术、通讯手段，将人机交互渗入到***的终端、调度端和应用端，对输电线路***进行远程监控和管理，定位精准、反应迅速，减少人力物力支出，实现输电线路***的自动化、智能化。
本发明通过下述技术方案实现：包括总控***和站控***，其特征在于：所述总控***包括人机交互应用端、中央控制器和数据处理器；所述站控***包括人机交互调度端、监控中心和远动***终端（RTU）；所述远动***终端（RTU）包括遥测***、遥信***、遥控***和人机交互辅助***；所述总控***内部、站控***内部以及总控***与站控***之间均借助物联网的综合通讯方式及通讯技术实现数据传输。
本发明主要分为数据层、网络层和控制层，数据层的数据通过网络层传输到控制层进行记录和分析，控制层的调控指令通过网络层下达到数据层，对输电线***进行调控。在站控***中，数据层为远动***终端（RTU），控制层为监控中心和人机交互调度端。远动***中的遥测***，即远程测量***，采集并传送输电线***运行时的各种信号；遥信***，即远程信号***，采集并传送各种保护和开关量信息；遥控***，即远程调控***，接受并执行调控命令，对远程的一些开关控制设备进行远程调控；网络层进行数据的传输；控制层的监控中心为***的维护和管理中心，是整个站控***的核心，主要负责数据的处理、分析、存储以及对***的控制等。如需调控，可由控制层的监控中心自动下达或人机交互调度端人工下达调控命令，从而对远程的***进行实时调控。在总控***中，数据层为数据处理器，控制层为中央处理器和人机交互应用端。数据处理器与多个站控***连接，将多个场站范围内的输电线运行信号进行收集、转换、整理和存储，由中央处理器对总区域内的输电线***进行分析。如需在场站之间进行调控，可由控制层的中央控制器自动下达或人机交互应用端人工下达调控命令，从而对站控***进行实时调控。
进一步地，所述遥测***包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、噪音传感器、震动传感器、覆冰传感器、风力传感器、电量传感器、电压传感器、功率传感器。
遥测***各个传感器，每隔一段时间对输电线监测点的温度、湿度、烟雾、噪音、震动、覆冰、风力等设备运行状态信号以及各回路中电气设备的电量、电压、功率因素等等电气量进行测量，并输送到监控中心，分析、记录、存储。
进一步地，所述遥信***包括开关位置信号、避雷器运行状态信号、变压器运行状态信号、保护装置动作信号、通信设备运行状态信号。
遥信***将开关位置信号、避雷器运行状态信号、变压器运行状态信号、保护装置动作信号、通信设备运行状态信号等保护信号传输至监控中心，分析、记录、存储。
进一步地，所述遥控***包括变压器保护、电缆线路保护、接地装置保护、防雷过电压保护。
遥控***内预先先设定启动程序，如输电线***信号异常，监控中心将调控命令自动下达，启动对应保护动作。
进一步地，所述人机交互辅助***包括视频监控***、RFID身份验证***、GPS定位***、二维码信息查询***。
视频监控***设置在输电线场站等重点保护区域，对非法入侵等情况进行监控；RFID身份验证***内预先设置权限，只有被授予权限的工作人员通过身份验证后，才能在权限范围内进行操作；GPS定位***可快速、准确的对施工人员或故障地点进行定位，有利于远程分析及外援支持；二维码信息查询***中存储有设备的安装、运行、故障等历史记录，便于维修人员巡查。
进一步地，所述视频监控***包括摄像头、拾音器、红外报警器和喇叭；所述拾音器采用驻极体话筒；所述喇叭采用有源音响。
输电线***正常运行状态下，摄像头处于休眠状态，拾音器、红外报警器捕捉到异常数据时，摄像头启动，开始对异常区域进行录像。喇叭自动播放预先设置的音频，对非法入侵者进行警告或驱赶。
进一步地，所述监控中心包括通讯管理器、数据交换机和综合监测单元；所述数据交换机包括网络交换机、光纤交换机；所述综合监测单元包括连接有声光电报警装置的***运行监控计算机、视频终端监控计算机、中央控制计算机和连接有数据输出设备的数据存储计算机。
数据交换机可对远动***终端（RTU）传输数据进行转换，再由综合检测单元对数据进行收集、分析、处理。本发明具有智能报警机能，***运行监控计算机连接有声光电报警装置，采用智能化事件处理方式，对不同级别的报警信息选择不同的报警方式。***运行监控计算机中设置全场站的***图，配合视频终端监控计算机上显示的事故现场视频图像和GPS定位坐标，可快速定位***中各个监测点的位置和状态。当有事故发生时，声光电报警装置立即发出警报，并在***运行监控计算机上显示事故发生地点、事故现场图像以及对应***遥测、遥信量的变化和保护动作的进展。可帮助值班人员迅速判断事故地点和事故设备，从而缩短处理事故的时间，减小事故的影响。数据存储计算机对收集的终端数据进行分类统计整理，可以随时调阅，也可以通过数据输出设备打印成表，便于记录保存。
进一步地，所述人机交互应用端包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置；所述人机交互调度端包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置。
本发明中对输电线路***的调控分为自动保护和人工调控：输电线路***的部分保护动作可按照事先设定的程序自动启动，而人工调控可通过中央控制器、中央控制计算机实现，还可以通过人机交互应用端和人机交互调度端实现。巡查人员或相关技术人员可使用手机、PDA、个人计算机（PC）等便携设备，借由互网\WIFI\GSM\CDMA\3G\4G等多种网络，通过无线收发装置可将手机、PDA、个人计算机（PC）的信号转化为设备可读信号，即可实现对设备的远程操控，随时随地对管辖区域内的输电线***进行监控。
进一步地，所述综合通讯方式，包括：
短距离有线通讯方式：中央控制器和数据处理器之间、通讯管理器和数据交换机之间、数据交换机和综合检测单元之间均是通过以太网（ETHERNET）进行数据传输；
短距离无线通讯方式：人机交互应用端和中央控制器之间以及人机交互调度端和监控中心之间可通过蓝牙（BLUETOOTH）进行数据传输；
长距离无线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端（RTU）和监控中心之间、人机交互应用端和中央控制器之间以及人机交互调度端和监控中心之间均通过无线网络进行数据传输，；
长距离有线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端（RTU）和监控中心之间通过光纤网络进行数据传输。
综合网络特性、数据传输要求及成本控制，利用现有网络资源，对各部分采用不同的通讯方式，既保证***性能，又有效控制成本。
进一步地，所述通讯技术包括遥测***采用的传感器技术，红外报警器采用IRDA红外线点到点视距传输技术，RFID身份识别***、二维码信息查询***采用的RFID射频技术，遥控***采用的ZIGBEE技术；GPS定位***采用的GPS全球定位技术。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明具有多重人机交互功能。本发明基于物联网的各种传感技术、通讯手段，将人机交互渗入到***的终端、调度端和应用端，可实时对输电线***进行远程监控和管理。
（2）本发明具有远程操作功能。通过中央控制器、中央控制计算机对输电线***的运行进行远程调控，定位精准、反应迅速。
（3）本发明具有智能报警机能。输电线运行状态正常时，视频监控***可实现远程监视功能；事故发生时，***运行监控计算机可获得事故发生的地点和实时传输的事故视频图像以及对应***信号变化和保护动作，可帮助值班人员迅速判断事故地点和事故设备，从而缩短处理事故的时间，减小事故的影响。
（4）本发明具有自动记录功能。通过数据层远动***终端与监控中心的连接，可将数据自动收集、转换、分析、存储，减轻巡查人员到野外出勤的工作量，不仅能及时反映***整体的运行状态，还能随时调取***运行历史数据，便于工作人员对输电线***状态的全面掌控。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为站控***的原理示意图。
其中：1—人机交互应用端，2—中央控制器，3—数据处理器，10—人机交互调度端，20—监控中心，30—远动***终端（RTU），301—遥测***，302—遥信***，303—遥控***，304—人机交互辅助***。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
一种基于物联网的输电线智能远程监控***，如图1、图2所示，包括总控***和站控***；所述总控***包括人机交互应用端1、中央控制器2和数据处理器3；所述站控***包括人机交互调度端10、监控中心20和远动***终端（RTU）30；所述远动***终端（RTU）30包括遥测***301、遥信***302、遥控***303和人机交互辅助***304；所述总控***内部、站控***内部以及总控***与站控***之间均借助物联网的综合通讯方式及通讯技术实现数据传输。
其工作原理及作用：本发明主要分为数据层、网络层和控制层，数据层的数据通过网络层传输到控制层进行记录和分析，控制层的调控指令通过网络层下达到数据层，对输电线***进行调控。在站控***中，数据层为远动***终端30RTU，控制层为监控中心20和人机交互调度端10。远动***中的遥测***301，即远程测量***，采集并传送输电线***运行时的各种信号；遥信***302，即远程信号***，采集并传送各种保护和开关量信息；遥控***303，即远程调控***，接受并执行调控命令，对远程的一些开关控制设备进行远程调控；网络层进行数据的传输；控制层的监控中心20为***的维护和管理中心，是整个站控***的核心，主要负责数据的处理、分析、存储以及对***的控制等。如需调控，可由控制层的监控中心20自动下达或人机交互调度端10人工下达调控命令，从而对远程的***进行实时调控。在总控***中，数据层为数据处理器3，控制层为中央处理器和人机交互应用端1。数据处理器3将各个站控***中场站范围内的输电线运行信号进行收集、转换、整理和存储，由中央处理器对总区域内的输电线***进行分析。如需在场站之间进行调控，可由控制层的中央控制器2自动下达或人机交互应用端1人工下达调控命令，从而对站控***进行实时调控。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述遥测***301包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、噪音传感器、震动传感器、覆冰传感器、风力传感器、电量传感器、电压传感器、功率传感器。遥测***301各个传感器，每隔一段时间对输电线监测点的温度、湿度、烟雾、噪音、震动、覆冰、风力等设备运行状态信号以及各回路中电气设备的电量、电压、功率因素等等电气量进行测量，并输送到监控中心20，分析、记录、存储。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述遥信***302包括开关位置信号、避雷器运行状态信号、变压器运行状态信号、保护装置动作信号、通信设备运行状态信号。遥信***302将开关位置信号、避雷器运行状态信号、变压器运行状态信号、保护装置动作信号、通信设备运行状态信号等保护信号传输至监控中心20，分析、记录、存储。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述遥控***303包括变压器保护、电缆线路保护、接地装置保护、防雷过电压保护。遥控***303内预先先设定启动程序，如输电线***信号异常，监控中心20将调控命令自动下达，启动对应保护动作。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述人机交互辅助***304包括视频监控***、RFID身份验证***、GPS定位***、二维码信息查询***。视频监控***设置在输电线场站等重点保护区域，对非法入侵等情况进行监控；RFID身份验证***内预先设置权限，只有被授予权限的工作人员通过身份验证后，才能在权限范围内进行操作；GPS定位***可快速、准确的对施工人员或故障地点进行定位，有利于远程分析及外援支持；二维码信息查询***中存储有设备的安装、运行、故障等历史记录，便于维修人员巡查。
实施例6：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述视频监控***包括摄像头、拾音器、红外报警器和喇叭；所述拾音器采用驻极体话筒；所述喇叭采用有源音响。输电线***正常运行状态下，摄像头处于休眠状态，拾音器、红外报警器捕捉到异常数据时，摄像头启动，开始对异常区域进行录像。喇叭自动播放预先设置的音频，对非法入侵者进行警告或驱赶。
实施例7:
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述监控中心20包括通讯管理器、数据交换机和综合监测单元；所述数据交换机包括网络交换机、光纤交换机；所述综合监测单元包括连接有声光电报警装置的***运行监控计算机、视频终端监控计算机、中央控制计算机和连接有数据输出设备的数据存储计算机。数据交换机可对远动***终端30RTU传输数据进行转换，再由综合检测单元对数据进行收集、分析、处理。本发明具有智能报警机能，***运行监控计算机连接有声光电报警装置，采用智能化事件处理方式，对不同级别的报警信息选择不同的报警方式。***运行监控计算机中设置全场站的***图，配合视频终端监控计算机上显示的事故现场视频图像和GPS定位坐标，可快速定位***中各个监测点的位置和状态。当有事故发生时，声光电报警装置立即发出警报，并在***运行监控计算机上显示事故发生地点、事故现场图像以及对应***遥测、遥信量的变化和保护动作的进展。可帮助值班人员迅速判断事故地点和事故设备，从而缩短处理事故的时间，减小事故的影响。数据存储计算机对收集的终端数据进行分类统计整理，可以随时调阅，也可以通过数据输出设备打印成表，便于记录保存。
实施例:8：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述人机交互应用端1包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置；所述人机交互调度端10包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置。本发明中对输电线***的调控分为自动保护和人工调控：输电线***的部分保护动作可按照事先设定的程序自动启动，而人工调控可通过中央控制器2、中央控制计算机实现，还可以通过人机交互应用端1和人机交互调度端10实现。巡查人员或相关技术人员可使用手机、PDA、个人计算机（PC）等便携设备，借由互联网\WIFI\GSM\CDMA\3G\4G等多种网络，通过无线收发装置可将手机、PDA、个人计算机（PC）的信号转化为设备可读信号，即可实现对设备的远程操控，随时随地对管辖区域内的输电线***进行监控。
实施例9：
本实施例在上述实施例的基础上进一步优化，进一步地，所述综合通讯方式，包括：
短距离有线通讯方式：中央控制器2和数据处理器3之间、通讯管理器和数据交换机之间、数据交换机和综合检测单元之间均是通过以太网（ETHERNET）进行数据传输；
短距离无线通讯方式：人机交互应用端1和中央控制器2之间以及人机交互调度端10和监控中心20之间可通过蓝牙（BLUETOOTH）进行数据传输；
长距离无线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端30RTU和监控中心20之间、人机交互应用端1和中央控制器2之间以及人机交互调度端10和监控中心20之间均通过无线网络进行数据传输，；
长距离有线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端30RTU和监控中心20之间通过光纤网络进行数据传输。
进一步地，所述通讯技术包括遥测***301采用的传感器技术，红外报警器采用IRDA红外线点到点视距传输技术，RFID身份识别***、二维码信息查询***采用的RFID射频技术，遥控***303采用的ZIGBEE技术；GPS定位***采用的GPS全球定位技术。
综合网络特性、数据传输要求及成本控制，利用现有网络资源，对各部分采用不同的通讯方式，既保证***性能，又有效控制成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，包括总控***和站控***，其特征在于：所述总控***包括人机交互应用端（1）、中央控制器（2）和数据处理器（3）；所述站控***包括人机交互调度端（10）、监控中心（20）和远动***终端（RTU）（30）；所述远动***终端（RTU）（30）包括遥测***（301）、遥信***（302）、遥控***（303）和人机交互辅助***（304）；所述总控***内部、站控***内部以及总控***与站控***之间均借助物联网的综合通讯方式及通讯技术实现数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述遥测***（301）包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、噪音传感器、震动传感器、覆冰传感器、风力传感器、电量传感器、电压传感器、功率传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述遥信***（302）包括开关位置信号、避雷器运行状态信号、变压器运行状态信号、保护装置动作信号、通信设备运行状态信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述遥控***（303）包括变压器保护、电缆线路保护、接地装置保护、防雷过电压保护。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述人机交互辅助***（304）包括视频监控***、RFID身份验证***、GPS定位***、二维码信息查询***。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述视频监控***包括摄像头、拾音器、红外报警器和喇叭；所述拾音器采用驻极体话筒；所述喇叭采用有源音响。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述监控中心（20）包括通讯管理器、数据交换机和综合监测单元；所述数据交换机包括网络交换机、光纤交换机；所述综合监测单元包括连接有声光电报警装置的***运行监控计算机、视频终端监控计算机、中央控制计算机和连接有数据输出设备的数据存储计算机。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述人机交互应用端（3）包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置；所述人机交互调度端（304）包括手机、PDA、个人计算机（PC）和无线收发装置。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述综合通讯方式，包括：
短距离有线通讯方式：中央控制器（2）和数据处理器（3）之间、通讯管理器和数据交换机之间、数据交换机和综合检测单元之间均是通过以太网（ETHERNET）进行数据传输；
短距离无线通讯方式：人机交互应用端（1）和中央控制器（2）之间以及人机交互调度端（10）和监控中心（20）之间可通过蓝牙（BLUETOOTH）进行数据传输；
长距离无线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端（RTU）（30）和监控中心（20）之间、人机交互应用端（1）和中央控制器（2）之间以及人机交互调度端（10）和监控中心（20）之间均通过无线网络进行数据传输；
长距离有线通讯方式：站控***和总控***之间、远动***终端（RTU）（30）和监控中心之间通过光纤网络进行数据传输。
10.根据权利要求1或6所述的一种基于物联网的输电线路智能远程监控***，其特征在于：所述通讯技术包括遥测***（301）采用的传感器技术，红外报警器采用IRDA红外线点到点视距传输技术，RFID身份识别***、二维码信息查询***采用的RFID射频技术，遥控***采用的ZIGBEE技术；GPS定位***采用的GPS全球定位技术。
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