CN106155029A - 一种远程在线的变电站环境监测*** - Google Patents
一种远程在线的变电站环境监测*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种远程在线的变电站环境监测***，包括监测中心和与其相连接的移动式监测单元，所述移动式监测单元包括设置在变电站内的若干个轨道、所述轨道上设置的移动机构、所述移动机构上设置监测终端，所述监测终端包括传感器模块、控制模块、视频监测模块和第一通信模块，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块和第一通信模块连接。本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个变电站的环境信息以及设备信息的监测，对线路以及传感器的使用量较少，现场不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会对变电站日常的运行使用造成额外的影响。
Description
技术领域
本发明涉及变电站环境监测技术领域，具体涉及一种远程在线的变电站环境监测***。
背景技术
变电站对电网的正常运行起着重要的作用，为保证变电站内设备的正常使用，需要对变电站内的环境进行监测，以防止变电站环境过高或过低引起的变电站内设备老化、损坏和绝缘降低等情况。
现有的对变电站环境进行监测大多采用传统指针式或电子式温湿度计，无信号传输功能，需要专门派工作人员现场进行监测和查看，耗费大量人力资源。且由于工作人员无法及时的获知变电站的环境变化而容易导致当工作人员查看时温度已经过高导致设备损坏的情况，因此现有的对变电站环境进行监测的方式效果不佳，不能及时地获取变电站的环境变化情况。
目前变电站已经出现了在线的环境监测平台，通过在变电站内安装大量的传感器，并将传感器汇总至控制中心，实现远程、在线对变电站环境监测，如申请号为201510884967.5的发明涉及一种变电站环境监测装置，包括 ：传感器，设置在变电站内，用于监测变电站的环境数据，与传感器连接的从控制器，用于获取这传感器的环境数据，并发送环境数据 ；主控制器，与从控制器连接，用于接收从控制器的环境数据，并将环境数据分别与对应的预设阈值进行比较，当环境数据超出对应的预设阈值时，主控制器采用预设方式发出警报。该变电站环境监测装置，使工作人员能够及时的获取变电站的环境变化情况，使工作人员在收到报警后及时采取措施消除缺陷，避免了传统情况下只有在设备已经发生问题后才进行补救的弊端，做到防患于未然。但是该发明需要大量设置传感器并大量架线，现场布线较多，容易出错，相互间的电磁影响较大。
申请号为201510651994.8的发明公开了一种变电站环境智能监控***，包括远程监控端和若干变电站环境实时监测端，所述远程监控端包括中心服务器、以及分别与中心服务器连接的监控终端、远程报警装置和备份服务器，每一变电站对应设置一环境监测单元，每一所述环境监测单元包括环境监测中心装置、以及分别与所述环境监测中心装置连接的摄像机、站内报警装置、SF6 传感器、温度传感器、湿度传感器、明火传感器、烟雾传感器、PM2.5 传感器和可燃气体传感器。该发明提高了供电可靠性、安全性以及工作人员的安全。但是仍存在上述的弊端。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种远程在线的变电站环境监测***，仅仅使用少量的传感器便可实现对整个变电站的环境信息以及设备信息的监测，对线路以及传感器的使用量较少。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种远程在线的变电站环境监测***，包括监测中心和与其相连接的移动式监测单元，所述移动式监测单元包括设置在变电站内的若干个轨道、所述轨道上设置的移动机构、所述移动机构上设置监测终端，所述监测终端包括传感器模块、控制模块、视频监测模块和第一通信模块，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块和第一通信模块连接。
进一步的，所述传感器模块还包括明火传感器、SF6传感器、可燃气体传感器。
进一步的，所述监测中心包括用于接收监测信息的第二通信模块以及与所述第二通信模块相连接并进行变电站监测信息汇总管理的工控机，所述第二通信模块与第一通信模块连接，所述第二通信模块采用GPRS模块。
进一步的，所述视频监测模块包括设置在所述移动机构上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪。
进一步的，所述监测中心设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪，所述VR视频眼镜通过所述第二通信模块、第一通信模块、控制模块与所述视频监测模块连接。
进一步的，若干个所述轨道为圆形，若干个所述轨道的圆心为变电站中心，若干个所述轨道等间隔设置。
进一步的，所述移动机构采用与所述轨道相配合的电动轨道车，所述第一通信模块采用GPRS通信模块。
进一步的，所述移动机构上设置定位装置，所述定位装置包括所述轨道上设置的线槽、所述线槽底部的弹性支撑机构、和所述弹性支撑机构上表面设置的分布式光纤振动传感器，所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部，所述分布式光纤振动传感器与所述监测中心连接。
进一步的，所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部0.5cm至1cm。
进一步的，所述弹性支撑机构包括条状的弹性橡胶，所述弹性支撑机构上表面设置与所述分布式光纤传感器相配合的弧形槽体，所述分布式光纤传感器下表面与所述弧形槽体的表面粘接在一起。
进一步的，所述移动机构上设置定位装置，所述定位装置包括所述轨道上间隔设置的若干个传感器槽，所述传感器槽内设置光纤光栅传感器，所述若干个光纤光栅传感器之间通过传输光纤连接，所述光纤光栅传感器顶部高于所述传感器槽上沿0.5cm至1cm，所述传输光纤设置在所述轨道上设置的空腔内。
进一步的，所述传输光纤的一端设置宽带光源，所述传输光纤的另一端通过光纤光栅网络分析仪与所述监测中心连接。
进一步的，所述光纤光栅传感器两端设置斜面垫块。
本发明公开了一种远程在线的变电站环境监测***，与现有技术最大的不同点在于监测单元是可移动的，变电站内设置的若干个轨道上，通过移动机构来设置监测终端，这样不需要在变电站内大量布线，通过移动的监测方式对变电站内进行全方位的环境监测。温度传感器对轨道周边的温度进行监测、湿度传感器对轨道周边的湿度进行监测、烟雾传感器对轨道周边是否存在烟雾进行监测，通过轨道布置在变电站内，实现对变电站内温湿度和烟雾的监测，当温度和湿度过高时，加强对变电站内的巡检力度，防止过大的温度和湿度造成设备的老化、损坏，导致设备故障，当监测到大量的烟雾时，可以提前发现燃烧隐患。视频监测模块可以对轨道周边进行视频监测，代替工作人员对变电站巡检，传感器模块和视频监测模块通过控制模块控制第一通信模块将监测信息发送至监测中心，实现远程在线监测。
传感器模块还包括有明火传感器、SF6传感器、可燃气体传感器，这几种传感是针对变电站内设备进行监测，明火传感器可以监测设备是否燃烧、SF6传感器能够对一些使用了SF6气体的设备进行监测，查看是否泄漏，可燃气体传感器是对站内是否泄漏可燃气体进行监测，可以及时排除燃烧隐患。监测中心通过第二通信模块接收第一通信模块发送来的监测信息。视频监测模块针对变电站进行图像视频监测，采用了红外摄像头和红外热成像仪，分别对图像视频以及红外热成像监测，一方面代替工作人员进行巡检，另一方面可以对室内的温度进行监测，能够监测到是否发生短路升温、明火燃烧等情况，实现的功能较为强大，且这两个设备设置在微型云台上，微型云台采用两轴云台，能够***控实现对每个角度进行观察。与视频监测模块相配合的在监测中心设置VR视频眼镜，且通过在VR视频眼镜设置三轴陀螺仪，能够时刻监测眼镜的偏转角度，工控机将该角度信息转换为控制信息发送至微型云台，以此来模拟使用者的头部运动，这样使用者不仅能够清晰的看到现场画面，且通过三轴陀螺仪与微型云台的配合，使得使用者有种代入感，监测更加随心所欲。
轨道呈圆形且圆心为变电站中心，若干个轨道的间距相等，这样监测终端在轨道上移动监测时，两两间的相隔都相等，监测时的选取点更加均匀，监测的数据更加准确且能反应变电站的整体情况，不会造成偏角处的监测缺失。对于监测单元在移动监测过程中地点的监测是通过轨道上设置的分布式光纤振动传感器来实现的，当监测单元发送一个监测信息后，分布式光纤振动传感器便可将该时刻的地理位置信息发送至监测中心，两者相结合实现对某点某时刻的信息监测。分布式光纤传感器是对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控的传感器，而振动传感器是其中的一种，该地理位置监测的优点在于整个传感元件仅采用光纤，价格较低，不会受到周围复杂磁场环境的影响，可以对整个监测单元移动中进行时时监测，误差极小甚至没有。此外在监测单元设置的温度传感器可以反馈温度信息，这样在监测某点环境信息时，反馈至监测中心的监测信息包括有温度信息，监测中心再将温度信息发送至工控机进行计算，对分布式光纤振动传感器进行温度补偿，可以减小监测的误差。
本发明的有益效果如下：
1、仅仅使用少量的传感器便可实现对整个变电站的环境信息以及设备信息的监测，对线路以及传感器的使用量较少，现场不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会对变电站日常的运行使用造成额外的影响；
2、对监测单元监测变电站信息时所在地理位置的确定采用分布式光纤振动传感器，整个传感元件仅采用光纤，价格较低，不会受到周围复杂磁场环境的影响，可以对整个监测模块移动中进行时时监测，误差极小甚至没有；
3、本发明可以对各项异常信息进行监测，使工作人员能够及时的获取变电站的环境变化情况，当某项数据超标时可以及时被发现，及时、有效地提醒现场工作人员，预防事故的扩大。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明远程在线的变电站环境监测***的***结构图；
图2是本发明视频监测模块的***结构图；
图3是本发明轨道的平面结构示意图；
图4是本发明分布式光纤振动传感器的结构示意图；
图5是本发明弹性支撑机构的结构示意图；
图6是本发明光纤光栅传感器的结构示意图；
图7是本发明光纤光栅传感器的***结构图。
具体实施方式
下面结合图1至图7对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：
实施例一
如图1至图3所示：本实施例提供了一种远程在线的变电站环境监测***，包括监测中心1和与其相连接的移动式监测单元2，所述移动式监测单元2包括设置在变电站内的若干个轨道6、所述轨道6上设置的移动机构13、所述移动机构13上设置监测终端4，所述监测终端4包括传感器模块15、控制模块12、视频监测模块14和第一通信模块3，所述传感器模块15包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，所述控制模块12与传感器模块15、视频监测模块14和第一通信模块3连接。
所述传感器模块15还包括明火传感器、SF6传感器、可燃气体传感器。
所述监测中心1包括用于接收监测信息的第二通信模块7以及与所述第二通信模块7相连接并进行变电站监测信息汇总管理的工控机8，所述第二通信模块7与第一通信模块3连接，所述第二通信模块8采用GPRS模块，所述工控机8上设置显示设备10和声音报警器9。
与现有技术最大的不同点在于监测单元是可移动的，变电站内设置的若干个轨道上，通过移动机构来设置监测终端，这样不需要在变电站内大量布线，通过移动的监测方式对变电站内进行全方位的环境监测。温度传感器对轨道周边的温度进行监测、湿度传感器对轨道周边的湿度进行监测、烟雾传感器对轨道周边是否存在烟雾进行监测，通过轨道布置在变电站内，实现对变电站内温湿度和烟雾的监测，当温度和湿度过高时，加强对变电站内的巡检力度，防止过大的温度和湿度造成设备的老化、损坏，导致设备故障，当监测到大量的烟雾时，可以提前发现燃烧隐患。视频监测模块可以对轨道周边进行视频监测，代替工作人员对变电站巡检，传感器模块和视频监测模块通过控制模块控制第一通信模块将监测信息发送至监测中心，实现远程在线监测。
传感器模块还包括有明火传感器、SF6传感器、可燃气体传感器，这几种传感是针对变电站内设备进行监测，明火传感器可以监测设备是否燃烧、SF6传感器能够对一些使用了SF6气体的设备进行监测，查看是否泄漏，可燃气体传感器是对站内是否泄漏可燃气体进行监测，可以及时排除燃烧隐患。监测中心通过第二通信模块接收第一通信模块发送来的监测信息。第一通信模块连接和第二通信模块采用GPRS模块，适用于本方案所需要的无线传输以及对传输距离的不限定，保证信号传输的稳定性。工控机上的显示设备可以对监测结果进行显示，声音报警器在某项监测数据超过安全值时进行报警。
实施例二
如图1至图3所示：本实施例提供了一种远程在线的变电站环境监测***，包括监测中心1和与其相连接的移动式监测单元2，所述移动式监测单元2包括设置在变电站内的若干个轨道6、所述轨道6上设置的移动机构13、所述移动机构13上设置监测终端4，所述监测终端4包括传感器模块15、控制模块12、视频监测模块14和第一通信模块3，所述传感器模块15包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，所述控制模块12与传感器模块15、视频监测模块14和第一通信模块3连接。所述监测中心1包括用于接收监测信息的第二通信模块7以及与所述第二通信模块7相连接并进行变电站监测信息汇总管理的工控机8，所述第二通信模块7与第一通信模块3连接，所述第二通信模块8采用GPRS模块，所述工控机8上设置显示设备10和声音报警器9。
所述视频监测模块14包括设置在所述移动机构12上的微型云台28，所述微型云台28上设置红外摄像头29和红外热成像仪30。所述监测中心1设置VR视频眼镜11，所述VR视频眼镜11上设置三轴陀螺仪16，所述VR视频眼镜11通过所述第二通信模块7、第一通信模块3、控制模块12与所述视频监测模块14连接。视频监测模块针对变电站进行图像视频监测，采用了红外摄像头和红外热成像仪，分别对图像视频以及红外热成像监测，一方面代替工作人员进行巡检，另一方面可以对室内的温度进行监测，能够监测到是否发生短路升温、明火燃烧等情况，实现的功能较为强大，且这两个设备设置在微型云台上，微型云台采用两轴云台，能够***控实现对每个角度进行观察。与视频监测模块相配合的在监测中心设置VR视频眼镜，且通过在VR视频眼镜设置三轴陀螺仪，能够时刻监测眼镜的偏转角度，工控机将该角度信息转换为控制信息发送至微型云台，以此来模拟使用者的头部运动，这样使用者不仅能够清晰的看到现场画面，且通过三轴陀螺仪与微型云台的配合，使得使用者有种代入感，监测更加随心所欲。
实施例三
如图3至图5所示：其与实施例一的区别在于：若干个所述轨道6为圆形，若干个所述轨道6的圆心为变电站中心，若干个所述轨道6等间隔设置。
所述移动机构13采用与所述轨道6相配合的电动轨道车，所述第一通信模块3采用GPRS通信模块。
所述移动机构13上设置定位装置5，所述定位装置5包括所述轨道6上设置的线槽19、所述线槽19底部的弹性支撑机构18、和所述弹性支撑机构18上表面设置的分布式光纤振动传感器17，所述分布式光纤振动传感器17顶部高于所述线槽19顶部，所述分布式光纤振动传感器17与所述监测中心1连接。
轨道呈圆形且圆心为变电站中心，若干个轨道的间距相等，这样监测终端在轨道上移动监测时，两两间的相隔都相等，监测时的选取点更加均匀，监测的数据更加准确且能反应变电站的整体情况，不会造成偏角处的监测缺失。对于监测单元在移动监测过程中地点的监测是通过轨道上设置的分布式光纤振动传感器来实现的，当监测单元发送一个监测信息后，分布式光纤振动传感器便可将该时刻的地理位置信息发送至监测中心，两者相结合实现对某点某时刻的信息监测。分布式光纤传感器是对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控的传感器，而振动传感器是其中的一种，该地理位置监测的优点在于整个传感元件仅采用光纤，价格较低，不会受到周围复杂磁场环境的影响，可以对整个监测单元移动中进行时时监测，误差极小甚至没有。此外在监测单元设置的温度传感器可以反馈温度信息，这样在监测某点环境信息时，反馈至监测中心的监测信息包括有温度信息，监测中心再将温度信息发送至工控机进行计算，对分布式光纤振动传感器进行温度补偿，可以减小监测的误差。
所述分布式光纤振动传感器17顶部高于所述线槽19顶部0.5cm至1cm，高出的高度不能太大，否则会引起移动机构的不稳定，容易发生事故，但又不能太小，振动不明显会造成误差。
所述弹性支撑机构18包括条状的弹性橡胶，所述弹性支撑机构18上表面设置与所述分布式光纤传感器17相配合的弧形槽体20，所述分布式光纤传感器17下表面与所述弧形槽体20的表面粘接在一起。光纤传感器是在弹性支撑机构的上方，为了保证其稳定性，通过弧形槽体来固定，且两者之间通过粘结剂进行粘接，避免光纤传感器意外跳动，造成监测的误差。弹性支撑机构可以采用弹簧、泡沫、橡胶等制件，优选橡胶制件，其耐用性较强。
实施例四
如图6和图7所示：其与实施例三的区别在于：所述移动机构13上设置定位装置5，所述定位装置5包括所述轨道6上间隔设置的若干个传感器槽22，所述传感器槽22内设置光纤光栅传感器21，所述若干个光纤光栅传感器21之间通过传输光纤25连接，所述光纤光栅传感器21顶部高于所述传感器槽22上沿0.5cm至1cm，所述传输光纤25设置在所述轨道6上设置的空腔24内。
监测单元地理位置的监测还可以采用光纤光栅传感器来实现，采用该方法无法对整个轨道上监测模块位移进行监测，而是当监测单元所在的轨道车移动至光纤光栅传感器上时会被监测到。采用该方法使得数据信息的监测具有规律性，当移动至光纤光栅传感器的地点时将数据信息和地理信息发送至监测中心，通过规律设置的多个光纤光栅传感器来选择地点，实现对变电站的整体覆盖，满足环境以及设备监测的要求，降低信息处理的数量，在整个监测过程叫分布式光纤振动传感器来说简单化。
所述传输光纤25的一端设置宽带光源26，所述传输光纤25的另一端通过光纤光栅网络分析仪27与所述监测中心1连接。宽带光源发出信号，光纤光栅网络分析仪检测到信号波长的变化并将波长信号转换为相应的电信号，监控中心对接收到的电信号进行处理，从而计算出哪个光纤光栅传感器受到压力从而形变，就实现了对行走机构的位移测量。
所述光纤光栅传感器21两端设置斜面垫块23。斜面垫块利于行走机构的轮子爬上光纤光栅传感器，避免传感器受到侧向的冲击力过大，利于保护设备。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：包括监测中心和与其相连接的移动式监测单元，所述移动式监测单元包括设置在变电站内的若干个轨道、所述轨道上设置的移动机构、所述移动机构上设置监测终端，所述监测终端包括传感器模块、控制模块、视频监测模块和第一通信模块，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块和第一通信模块连接。
2.如权利要求1所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述传感器模块还包括明火传感器、SF6传感器、可燃气体传感器。
3.如权利要求1所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述监测中心包括用于接收监测信息的第二通信模块以及与所述第二通信模块相连接并进行变电站监测信息汇总管理的工控机，所述第二通信模块与第一通信模块连接，所述第二通信模块采用GPRS模块。
4.如权利要求3所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述视频监测模块包括设置在所述移动机构上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪。
5.如权利要求4所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述监测中心设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪，所述VR视频眼镜通过所述第二通信模块、第一通信模块、控制模块与所述视频监测模块连接。
6.如权利要求1所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：若干个所述轨道为圆形，若干个所述轨道的圆心为变电站中心，若干个所述轨道等间隔设置。
7.如权利要求6所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述移动机构采用与所述轨道相配合的电动轨道车，所述第一通信模块采用GPRS通信模块。
8.如权利要求7所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述移动机构上设置定位装置，所述定位装置包括所述轨道上设置的线槽、所述线槽底部的弹性支撑机构、和所述弹性支撑机构上表面设置的分布式光纤振动传感器，所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部，所述分布式光纤振动传感器与所述监测中心连接。
9.如权利要求8所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部0.5cm至1cm。
10.如权利要求9所述的远程在线的变电站环境监测***，其特征在于：所述弹性支撑机构包括条状的弹性橡胶，所述弹性支撑机构上表面设置与所述分布式光纤传感器相配合的弧形槽体，所述分布式光纤传感器下表面与所述弧形槽体的表面粘接在一起。
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