CN108897070A - 一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置 - Google Patents

一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置 Download PDF

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杨晴
杨殿成
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Abstract

本申请公开了一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置，***包括数据采集模块，杆塔信息模块，数据中心及数据库管理***；装置包括用于采集输电线路杆塔周围数据的数据采集单元；用于将输电线路杆塔数据传送至塔底处理器的数据传输装置；用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，并将输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘的塔底处理器。本申请的数据采集***和装置通过对输电线路杆塔周围的气象数据及电磁场强度数据进行实时检测，并将采集数据与数据库中数据对应，进行数据统计和数据分析，实现了杆塔海量信息数据的采集、归档及分析处理，为输电线路的防雷预警提供有效决策支持。

Description

一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置
技术领域
本申请实施例涉及电力***数据采集技术领域，特别涉及一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置。
背景技术
输电线路安全稳定运行对于电力***安全具有重要意义，目前电力***中承担电力输送功能的杆塔分布范围广、分布跨度大，其大多安装在空旷的野外，甚至分布于各种严苛的环境中。雨、雪、雾、冰、雷等恶劣天气环境经常引起输电线路发生故障。例如，雷击直接作用与输电线路上，轻则引起线路绝缘子闪烙，从而引起线路单相接地或跳闸，重则因此绝缘子破裂、击穿、断线等事故，造成线路较长时间的供电中断，因此，建立输电线路防雷预警和相关故障预警与决策刻不容缓。
当线路发生雷击故障时，往往是由于气压下降、风速变大、温度变低、湿度变大及线路电磁场强度发生变化所导致，因此建立气象数据采集***及电磁场强度监测***对上述数据进行综合采集并分析处理，将为准确实现输电线路的雷电预警提供有力支持。然而，现有技术中的数据采集装置并不能对防雷预警进行综合、完整的数据采集，进而不能对故障预警与决策提供支持。
发明内容
本申请提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置，已解决现有技术中如何有效利用输电线路杆塔的局部气象数据以及电磁场强数据建立输电线路防雷预警和相关预警与决策的问题，并且本申请提供的***及装置有效实现了海量杆塔数据的采集、分析、存储管理，不仅数据处理效率高，而且***的兼容性强。
本申请提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集***，所述***包括数据采集模块，杆塔信息模块，数据中心及数据库管理***，其中，
所述数据采集模块，用于采集输电线路杆塔的气象数据及电磁场强度数据，并将采集到的气象数据及电磁场强度数据反馈至所述数据中心；
所述杆塔信息模块，用于将采集部位的杆塔信息发送至所述数据中心；
所述数据中心，用于数据的读取，整合，传输及存储；
所述数据库管理***，用于将所述数据中心采集的数据进行除噪，统计分析及计算，得出各项分析结果。
可选的，所述数据中心包括数据读取模块，数据存储模块，数据发送模块及数据接收模块；
所述读取模块，用于读取采集到的气象数据及电磁场强度数据，并将读取到的数据存储到所述数据存储模块；
所述数据存储模块，用于提供数据存储，为所述数据库管理***提供读取到的数据来源；
所述数据发送模块，用于将所述数据存储模块中的数据发送至所述数据接收模块；
所述数据接收模块，用于提供数据显示，数据分析及数据转移。
可选的，所述数据库管理***包括数据清洗模块，统计分析模块和状态监测模块；
所述数据清洗模块，用于对采集到的数据中出现的因干扰引起的噪音数据进行剔除；
所述统计分析模块，用于对采集到的数据进行统计分析，表征出以具体输电线路杆塔为单位的年平均温湿度、年平均风速、年平均气压、年平均电磁场强度，并统计筛选得出整条输电线路上的年平均电磁场强最大值、年平均风速最大值、年平均湿度最大值所在的杆塔具***置；
所述状态监测模块，用于根据所述统计分析模块的统计分析结果，监测其数据变化趋势，识别出具有显著性差异的异常数据，并结合故障分析与日常运维，优化故障识别与故障诊断。
可选的，所述数据采集模块包括气象数据采集装置，电磁场强度监测装置及电源模块；
所述气象数据采集装置，用于采集输电线路杆塔周围的温度、湿度、大气压强及风速数据；
所述电磁场强度监测装置，用于采集输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度；
所述电源模块，用于提供所述气象数据采集装置及所述电磁场强度监测装置的工作电能。
可选的，所述杆塔信息包括杆塔编号，输电线路名称，杆塔坐标信息。
本申请还提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，所述装置包括数据采集单元，数据传输装置及塔底处理器；其中，
所述数据采集单元，用于采集输电线路杆塔周围的数据；
所述数据传输装置，用于将采集到的输电线路杆塔数据传送至所述塔底处理器；
所述塔底处理器，用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，将采集到输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘；
所述数据采集单元与所述数据传输装置电连接；
所述数据传输装置与所述塔底处理器电连接。
可选的，所述数据传输装置包括塔顶处理器和塔底接收器；
所述塔顶处理器包括数据读取器，无线信号发射器；
所述数据读取器，用于读取所述数据采集单元采集到的输电线路杆塔数据；
所述无线信号发射器，用于将采集到的输电线路杆塔数据发送至所述塔底接收器；
所述塔底接收器包括数据获取单元和数据存储器；
所述数据获取单元，用于接收所述无线信号发射器发送的数据；
所述数据存储器，用于存储所述数据获取单元接收的数据；
所述数据读取器与所述无线信号发射器电连接；
所述无线信号发射器与所述数据获取单元无线连接；
所述数据获取单元与所述数据存储器电连接。
可选的，所述塔底处理器包括核心功能实体，所述核心功能实体由请求功能实体，组合功能实体，分析功能实体和存储功能实体集成；
所述请求功能实体，用于根据来自应用***的操作请求，从所述塔底处理器中确定需要提供的相应杆塔的数据；
所述组合功能实体，用于对需要提供的对应于数据库中两个或两个以上的数据进行组合；
所述存储功能实体，用于将所述组合功能实体的数据组合进行存储；
所述分析功能实体，用于将采集的输电线路杆塔数据进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘。
可选的，所述数据采集单元包括位于输电杆塔塔顶的温度传感器，湿度传感器，大气压强传感器，风速传感器及位于输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度检测探头。
可选的，所述塔底接收器设置于距输电杆塔基座1.5m高处，所述塔底接收器外部设有防护柜。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集***及装置，所述***包括数据采集模块，杆塔信息模块，数据中心及数据库管理***；所述数据采集模块，用于采集输电线路杆塔的气象数据及电磁场强度数据，并将采集到的气象数据及电磁场强度数据反馈至所述数据中心；所述杆塔信息模块，用于将采集部位的杆塔信息发送至所述数据中心；所述数据中心，用于数据的读取，整合，传输及存储；所述数据库管理***，用于将所述数据中心采集的数据进行除噪，统计分析及计算，得出各项分析结果；所述装置包括数据采集单元，数据传输装置及塔底处理器；所述数据采集单元，用于采集输电线路杆塔周围的数据；所述数据传输装置，用于将采集到的输电线路杆塔数据传送至所述塔底处理器；所述塔底处理器，用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，将采集到输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘；所述数据采集单元与所述数据传输装置电连接；所述数据传输装置与所述塔底处理器电连接。本申请的数据采集***和装置通过对输电线路杆塔周围的气象数据及电磁场强度数据进行实时检测，并将采集数据与数据库中数据对应，进行数据统计和数据分析，实现了杆塔海量信息数据的采集、归档及分析处理，为输电线路的防雷预警提供有效决策支持。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种基于输电线路杆塔的数据采集***的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，为本申请一种基于输电线路杆塔的数据采集***的结构示意图；
由图1可知，本申请实施例提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集***，所述***包括数据采集模块10，杆塔信息模块20，数据中心30及数据库管理***40，其中，
所述数据采集模块10，用于采集输电线路杆塔的气象数据及电磁场强度数据，并将采集到的气象数据及电磁场强度数据反馈至所述数据中心30；
可选的，所述数据采集模块10包括气象数据采集装置，电磁场强度监测装置及电源模块；
所述气象数据采集装置，用于采集输电线路杆塔周围的温度、湿度、大气压强及风速数据；
所述电磁场强度监测装置，用于采集输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度；
所述电源模块，用于提供所述气象数据采集装置及所述电磁场强度监测装置的工作电能。
进一步的，由于本实施例中所述电源模块为所述气象数据采集装置及所述电磁场强度监测装置供电，而上述装置在现场设置的位置一般位于杆塔上部，因此将电源模块的形式优选为可旋转的太阳能电池板形式，自供电的形式节能环保，且避免了有线供电时线路易破损的弊端，同时精简了***结构，提高***稳定性。
所述杆塔信息模块20，用于将采集部位的杆塔信息发送至所述数据中心30；本实施例中，所述杆塔信息可以是杆塔编号，输电线路名称，杆塔坐标信息等，也可建立其他用以区分其他项的信息。
进一步的，在本实施例中，所述数据采集模块10及所述杆塔信息模块20具有同时性，即所述数据采集模块10采集某一输电线路杆塔的数据时，相应的，该输电线路杆塔的信息被同时发送至所述数据中心30，并由所述数据中心30整合，一并存储在存储功能器件中，为后续建立数据文件索引提供方便条件，提高数据处理效率。
所述数据中心30，用于数据的读取，整合，传输及存储；此处的数据包括杆塔气象监测数据、杆塔电磁场监测数据和杆塔信息数据。
进一步的，所述数据中心30包括数据读取模块31，数据存储模块32，数据发送模块33及数据接收模块34；
所述读取模块31，用于读取采集到的气象数据及电磁场强度数据，并将读取到的数据存储到所述数据存储模块32；
所述数据存储模块32，用于提供数据存储，为所述数据库管理***40提供读取到的数据来源；
所述数据发送模块33，用于将所述数据存储模块32中的数据发送至所述数据接收模块34；
所述数据接收模块34，用于提供数据显示，数据分析及数据转移。
下面以温度数据为例，对所述数据采集模块10及所述数据中心30的工作过程进行说明：首先，通过所述电源模块提供电能驱使数据采集模块10中的测温功能部件工作，测温功能部件所在位置进行温度测量，并得到测量结果；所述数据读取模块31经过对测量结果的读取，得到读取结果，例如读取结果为20℃，并将此读取结果发送至所述数据存储模块32；所述数据存储模块32接收到20℃的读取结果，同时将数据读取时间、来自杆塔信息模块的杆塔信息以及数据读取结果整合保存，例如：“杆塔编号001，线路A1，杆塔坐标(30,20)，温度20℃，时间**：**”；同时，经保存的整合信息由所述数据发送模块33发送至所述数据接收模块34并由数据接收模块34显示，使操控人员实时对当前的温度状态进行监控。
所述数据库管理***40，用于将所述数据中心30采集的数据进行除噪，统计分析及计算，得出各项分析结果。
可选的，所述数据库管理***40包括数据清洗模块41，统计分析模块42和状态监测模块43；
所述数据清洗模块41，用于对采集到的数据中出现的因干扰引起的噪音数据进行剔除；由于部分数据例如电磁场强度数据、风速数据的稳定性不如温度、湿度等数据的稳定性高，在实施监测过程中，时常会产生远大于或远小于平均值的噪音数据，如不进行有效剔除，将影响分析数据的准确性，因此在本实施例中，设置数据清洗模块可保证***的处理结果更加合理、准确。
所述统计分析模块42，用于对采集到的数据进行统计分析，表征出以具体输电线路杆塔为单位的年平均温湿度、年平均风速、年平均气压、年平均电磁场强度，并统计筛选得出整条输电线路上的年平均电磁场强最大值、年平均风速最大值、年平均湿度最大值所在的杆塔具***置；为故障预警和有针对性的维护工作提供基础。
所述状态监测模块43，用于根据所述统计分析模块的统计分析结果，监测其数据变化趋势，识别出具有显著性差异的异常数据，并结合故障分析与日常运维，优化故障识别与故障诊断，为输电线路的防雷预警提供决策支持。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集***，包括数据采集模块，杆塔信息模块，数据中心及数据库管理***，其中，所述数据采集模块，用于采集输电线路杆塔的气象数据及电磁场强度数据，并将采集到的气象数据及电磁场强度数据反馈至所述数据中心；所述杆塔信息模块，用于将采集部位的杆塔信息发送至所述数据中心；所述数据中心，用于数据的读取，整合，传输及存储；所述数据库管理***，用于将所述数据中心采集的数据进行除噪，统计分析及计算，得出各项分析结果。本申请的数据采集***通过对输电线路杆塔周围的气象数据及电磁场强度数据进行实时检测，并将采集数据与数据库中数据对应，进行数据统计和数据分析，实现了杆塔海量信息数据的采集、归档及分析处理，为输电线路的防雷预警提供有效决策支持。
本申请还提供了一种应用于所述基于输电线路杆塔的数据采集***的数据采集装置，所述数据采集装置包括数据采集单元，数据传输装置及塔底处理器；其中，
所述数据采集单元，用于采集输电线路杆塔周围的数据；
所述数据传输装置，用于将采集到的输电线路杆塔数据传送至所述塔底处理器；
所述塔底处理器，用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，将采集到输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘；
所述数据采集单元与所述数据传输装置电连接；
所述数据传输装置与所述塔底处理器电连接。
由以上技术方案可知，本申请提供的数据采集装置通过数据采集单元采集输电线路杆塔处的数据信息，并由数据传输装置进行数据转移、数据存储，并最终由塔底处理器建立数据索引，并根据与数据库中数据对比分析，得出输电线路杆塔位置的数据统计分析结果，为输电线路杆塔的防雷预警提供决策支持。
可选的，所述数据传输装置包括塔顶处理器和塔底接收器；
所述塔顶处理器包括数据读取器，无线信号发射器；
所述数据读取器，用于读取所述数据采集单元采集到的输电线路杆塔数据；
所述无线信号发射器，用于将采集到的输电线路杆塔数据发送至所述塔底接收器；
所述塔底接收器包括数据获取单元和数据存储器；
所述数据获取单元，用于接收所述无线信号发射器发送的数据；
所述数据存储器，用于存储所述数据获取单元接收的数据；
所述数据读取器与所述无线信号发射器电连接；
所述无线信号发射器与所述数据获取单元无线连接；
所述数据获取单元与所述数据存储器电连接。
进一步的，所述数据传输装置由上下两部分组成，位于塔顶的塔顶处理器将塔顶采集到的数据信息通过无线通信的方式传至位于塔底的塔底接收器，方便操控人员在地面即可对塔顶位置的数据进行检测；装置在进行检测的同时，将采集到的数据收集并存储至数据存储器中，为后续数据的统计分析处理提供数据源。
可选的，所述塔底处理器包括核心功能实体，所述核心功能实体由请求功能实体，组合功能实体，分析功能实体和存储功能实体集成；
所述请求功能实体，用于根据来自应用***的操作请求，从所述塔底处理器中确定需要提供的相应杆塔的数据；
所述组合功能实体，用于对需要提供的对应于数据库中两个或两个以上的数据进行组合；
所述存储功能实体，用于将所述组合功能实体的数据组合进行存储；
所述分析功能实体，用于将采集的输电线路杆塔数据进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘。
可选的，所述数据采集单元包括位于输电杆塔塔顶的温度传感器，湿度传感器，大气压强传感器，风速传感器及位于输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度检测探头。在本实施例中，并不限制各传感器的个数，在保证检测数据稳定性及经济型的前提下，可根据实际情况对传感器的个数及布置位置做相应调整；另外，由于电磁场本身稳定性不足，在本实施例中的电磁场强度监测探头优选设置为三个，最大化提高电磁场强度数据的准确性。
可选的，所述塔底接收器设置于距输电杆塔基座1.5m高处，所述塔底接收器外部设有防护柜。所述塔底接收器可用于操控人员近距离实施观察及其它操作，设置1.5m的高度适合大部分操控人员的操作高度，且外部设置的防护柜也可保证操控人员的安全。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，包括数据采集单元，数据传输装置及塔底处理器；其中，所述数据采集单元，用于采集输电线路杆塔周围的数据；所述数据传输装置，用于将采集到的输电线路杆塔数据传送至所述塔底处理器；所述塔底处理器，用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，将采集到输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘；所述数据采集单元与所述数据传输装置电连接；所述数据传输装置与所述塔底处理器电连接。本申请的数据采集装置通过对输电线路杆塔周围的气象数据及电磁场强度数据进行实时检测，并将采集数据与数据库中数据对应，进行数据统计和数据分析，实现了杆塔海量信息数据的采集、归档及分析处理，为输电线路的防雷预警提供有效决策支持。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种基于输电线路杆塔的数据采集***，其特征在于，所述数据采集***包括数据采集模块，杆塔信息模块，数据中心及数据库管理***，其中，
所述数据采集模块，用于采集输电线路杆塔的气象数据及电磁场强度数据，并将采集到的气象数据及电磁场强度数据反馈至所述数据中心；
所述杆塔信息模块，用于将采集部位的杆塔信息发送至所述数据中心；
所述数据中心，用于数据的读取，整合，传输及存储；
所述数据库管理***，用于将所述数据中心采集的数据进行除噪，统计分析及计算，得出各项分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集***，其特征在于，所述数据中心包括数据读取模块，数据存储模块，数据发送模块及数据接收模块；
所述读取模块，用于读取采集到的气象数据及电磁场强度数据，并将读取到的数据存储到所述数据存储模块；
所述数据存储模块，用于提供数据存储，为所述数据库管理***提供读取到的数据来源；
所述数据发送模块，用于将所述数据存储模块中的数据发送至所述数据接收模块；
所述数据接收模块，用于提供数据显示，数据分析及数据转移。
3.根据权利要求1所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集***，其特征在于，所述数据库管理***包括数据清洗模块，统计分析模块和状态监测模块；
所述数据清洗模块，用于对采集到的数据中出现的因干扰引起的噪音数据进行剔除；
所述统计分析模块，用于对采集到的数据进行统计分析，表征出以具体输电线路杆塔为单位的年平均温湿度、年平均风速、年平均气压、年平均电磁场强度，并统计筛选得出整条输电线路上的年平均电磁场强最大值、年平均风速最大值、年平均湿度最大值所在的杆塔具***置；
所述状态监测模块，用于根据所述统计分析模块的统计分析结果，监测其数据变化趋势，识别出具有显著性差异的异常数据，并结合故障分析与日常运维，优化故障识别与故障诊断。
4.根据权利要求1所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集***，其特征在于，所述数据采集模块包括气象数据采集装置，电磁场强度监测装置及电源模块；
所述气象数据采集装置，用于采集输电线路杆塔周围的温度、湿度、大气压强及风速数据；
所述电磁场强度监测装置，用于采集输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度；
所述电源模块，用于提供所述气象数据采集装置及所述电磁场强度监测装置的工作电能。
5.根据权利要求1所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集***，其特征在于，所述杆塔信息包括杆塔编号，输电线路名称，杆塔坐标信息。
6.一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括数据采集单元，数据传输装置及塔底处理器；其中，
所述数据采集单元，用于采集输电线路杆塔周围的数据；
所述数据传输装置，用于将采集到的输电线路杆塔数据传送至所述塔底处理器；
所述塔底处理器，用于以杆塔信息建立文件和文件元数据的索引，将采集到输电线路杆塔数据与数据库中的数据相对应进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘；
所述数据采集单元与所述数据传输装置电连接；
所述数据传输装置与所述塔底处理器电连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，其特征在于，所述数据传输装置包括塔顶处理器和塔底接收器；
所述塔顶处理器包括数据读取器，无线信号发射器；
所述数据读取器，用于读取所述数据采集单元采集到的输电线路杆塔数据；
所述无线信号发射器，用于将采集到的输电线路杆塔数据发送至所述塔底接收器；
所述塔底接收器包括数据获取单元和数据存储器；
所述数据获取单元，用于接收所述无线信号发射器发送的数据；
所述数据存储器，用于存储所述数据获取单元接收的数据；
所述数据读取器与所述无线信号发射器电连接；
所述无线信号发射器与所述数据获取单元无线连接；
所述数据获取单元与所述数据存储器电连接。
8.根据权利要求6所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，其特征在于，所述塔底处理器包括核心功能实体，所述核心功能实体由请求功能实体，组合功能实体，分析功能实体和存储功能实体集成；
所述请求功能实体，用于根据来自应用***的操作请求，从所述塔底处理器中确定需要提供的相应杆塔的数据；
所述组合功能实体，用于对需要提供的对应于数据库中两个或两个以上的数据进行组合；
所述存储功能实体，用于将所述组合功能实体的数据组合进行存储；
所述分析功能实体，用于将采集的输电线路杆塔数据进行数据统计以及必要的数据分析与挖掘。
9.根据权利要求6所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集单元包括位于输电杆塔塔顶的温度传感器，湿度传感器，大气压强传感器，风速传感器及位于输电线路导线上端绝缘子串杆塔端连接安装位置的电磁场强度检测探头。
10.根据权利要求7所述的一种基于输电线路杆塔的数据采集装置，其特征在于，所述塔底接收器设置于距输电杆塔基座1.5m高处，所述塔底接收器外部设有防护柜。
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