CN202600961U - 基于光纤和无线自组网的输电线路监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高压输电线路监测技术领域中的一种基于光纤和无线自组网的输电线路监测***。包括两个与光缆相连接的网络边缘设备和至少一个网络中继设备；网络边缘设备包括安装金具、通信基站和应用设备；安装金具包括终端支撑式光纤接头盒和模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块、第一无线通信模块和光通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端；网络中继设备包括安装金具、通信基站和应用设备；安装金具包括模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块和第一无线通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端。本实用新型解决了输电线路上信息采集传输的问题，并提升了整个***的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于高压输电线路监测技术领域，尤其涉及一种基于光纤和无线自组网的输电线路监测***。
背景技术
随着构建坚强智能电网战略的推进，电网的安全运行也越来越引起各方面的关注。输电线路是实现电能远距离传输的重要环节，对于输电线路的监测保护具有极为重要的实用价值。首先是防外力破坏事故，它是指人们有意或无意而造成的线路故障，而大量的外力破坏是由于人们疏忽大意、蓄意或对用电知识了解不够而引起。统计表明，电力设施遭受外力破坏已成为影响电网安全运行的重要因素，是威胁城市电网安全运行的首要因素。其中，输电线路是最易受外力破外，同时也是遭受破坏最频繁、最严重的电力设施。因此，防止输电线路的外力破坏是供电运行部门的一项重要工作，除了提高输电线路的自防自卫功能之外，采取适当的监视措施是很有必要的；其次是防线路覆冰问题。我国南北气候条件差别极大，是世界上输电线路覆冰最为严重的国家之一。线路严重覆冰会导致输电线路机械和电气性能急剧下降，从而造成线路事故。
国内的各种输电线路的监测方案的不同点主要体现在其采用的信息传输方式上。目前输电线路大量架设的电力特种光缆还有较多的闲置光纤资源，为采用光纤组网的方式实现输电线路干路监测信息的传输提供了极大的便利条件，同时利用这些光纤资源结合无线传感器网络技术有效地解决了监测信息的采集问题。
在输电线路检测技术中，另一个广泛存在的问题是取电问题，在某些环境恶劣的地区，太阳能取电的应用存在很多不利的方面，例如，太阳能电池板容易被积雪覆盖不易清除，蓄电池的耐寒能力不足等等，这些问题都是输电线路监测***中急需解决的。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于光纤和无线自组网的输电线路监测***，在解决输电线路监测设备取电问题的同时，利用输电线路架设的光缆提供的光纤资源实现输电线路监测信息的传输。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是，一种基于光纤和无线自组网的输电线路监测***，其特征是所述监测***包括两个与光缆相连接的网络边缘设备和至少一个网络中继设备；
所述网络边缘设备包括安装金具、通信基站和应用设备；其中，安装金具包括终端支撑式光纤接头盒和模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块、第一无线通信模块和光通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端；第一取电模块、第一无线通信模块和光通信模块安装在模块安装挂柜中；终端支撑式光纤接头盒的一端与光通信模块相连，另一端与光缆相连；第一取电模块分别与第一无线通信模块和光通信模块相连；第一无线通信模块分别与光通信模块和第二无线通信模块相连；第二取电模块分别与第二无线通信模块和信息采集终端相连；信息采集终端与第二无线通信模块相连；
所述网络中继设备包括安装金具、通信基站和应用设备；其中，安装金具包括模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块和第一无线通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端；通信基站安装在模块安装挂柜中；第一取电模块与第一无线通信模块相连；第一无线通信模块相连与第二无线通信模块相连；第二取电模块分别与第二无线通信模块和信息采集终端相连；信息采集终端与第二无线通信模块相连。
所述网络边缘设备和网络中继设备组成无线Mesh网络。
所述第二无线通信模块采用Wi-Fi方式进行无线通信。
所述信息采集终端包括摄像头、温度传感器和震动传感器中的一种或多种。
本实用新型利用光纤网络结合无线传感器网络有效地解决了输电线路上信息采集传输的问题，并且采用感应取电的方式使得整个***的稳定性有了大幅度的提升。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于光纤和无线自组网的输电线路监测***的结构示意图；
图2为输电线路监测网络结构示意图；
图3为本实用新型提供的监测***的网络边缘设备的结构示意图；
图4为本实用新型提供的监测***的网络中继设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
实施例
图1为本实用新型提供的基于光纤和无线自组网的输电线路监测***的结构示意图。图1中，本实用新型提供的基于光纤和无线自组网的输电线路监测***包括两个与光缆相连接的网络边缘设备和至少一个网络中继设备。
两个网络边缘设备，作为光纤通信的接入点，包括安装金具，通信基站和应用设备，具有本地监测的功能，接收本地应用设备采集到的环境信息，并且能够接收中继设备发送的无线信号，将信息回传到变电站主站。
至少一个网络中继设备，能够作为无线网络的中继设备，包括安装金具，通信基站和应用设备，具有本地监测的功能，接收本地应用模块采集到的环境信息，并且可以接收其他中继设备发送的环境信息，接收并转发给另一个中继设备或网络边缘设备。
网络边缘设备和网络中继设备组成无线Mesh网络。图2为输电线路监测网络结构示意图。图2中，网络中继设备可以接收其他中继节点(网络中继设备)发送的环境信息，判断并转发给另一个中继节点或网络边缘设备。网络中继设备和两个网络边缘设备都是Mesh网络中的节点，该Mesh网络中的节点不仅能传送和接收信息，还能充当路由器对其附近节点转发信息，随着更多节点的相互连接和可能的路径数量的增加，总的带宽也大大增加，同时还提供了更大的冗余机制和通信负载平衡功能。在无线Mesh网络中，每个设备都有多个传输路径可用，网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了因个别节点失效而导致的信息无法正常传输的情况发生。
Mesh网络在数据通信中，网络性能的发挥并不是仅依靠某个节点，传统的单跳无线网络中，如果固定的节点发生故障，那么该网络中所有的无线设备都不能进行通信。而在Mesh网络中，如果某个节点发生故障，它可以重新再选择另一个节点进行通信，数据仍然可以高速地到达目的地。而且在Mesh网络中，以一条条较短的无线网络连接代替以往长距离的连接，从而保证数据可以以高速率在节点之间快速传递。
此外图2各个网络节点可以通过部署前的程序控制，根据部署位置的环境信息设置网络的最佳传输路径并冗余路径信息，因此Mesh网络这种通信方式要比单跳网络更加稳定。在无线Mesh网络中，每个设备都有多个传输路径可用，网络也可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了因个别节点失效而导致的信息无法正常传输的情况发生
图3为本实用新型提供的监测***的网络边缘设备的结构示意图。图3中，网络边缘设备连接安装在变电站的主站并且通过光纤与主站进行通信，与网络中继设备之间采用无线方式进行通信。
网络边缘设备包括安装金具、通信基站103和应用设备107；其中，安装金具包括终端支撑式光纤接头盒101和模块安装挂柜102，通信基站103包括第一取电模块104、第一无线通信模块105和光通信模块106；应用设备107包括第二取电模块108、第二无线通信模块109和信息采集终端110。
在网络边缘设备中，第一取电模块104、第一无线通信模块105和光通信模块106安装在模块安装挂柜102中。终端支撑式光纤接头盒101的一端与光通信模块106相连，另一端与光缆相连。第一取电模块104分别与第一无线通信模块105和光通信模块106相连。第一无线通信模块105分别与光通信模块106和第二无线通信模块109相连。第二取电模块108分别与第二无线通信模块109和信息采集终端110相连。信息采集终端110与第二无线通信模块109相连。
终端支撑式光纤接头盒101，可以将光纤安全稳定的接引到通信基站的光通信模块106，有效地避免不稳定恶劣环境下对光纤造成的损伤。
模块安装挂柜102可以为通信基站103提供稳定的运行环境，确保设备的压差不会有太大的变化。安装金具的主要作用是将通信基站与零电位的电力铁塔绝缘，为其提供一个稳定的运行环境，解决了由于接线不慎或者自然因素引起的压差过大将设备击穿的问题。
第一取电模块104用于获取电能并将获取的电能供给第一无线通信模块105和光通信模块106。第一取电模块104采用高压感应取电装置，它是一种利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的新型感应取电装置。将输电导线周围的电磁能量转化为电能，通过CT感应取电的方式从高压输电线路上获取稳定的工作电压，为其他模块的正常工作提供能量。
第一无线通信模块105用于接收第一无线通信模块109发送的信息采集终端110采集的信息，还用于接收其他网络中继设备发送的感知信息，并将接收的信息转发给光通信模块106。
光通信模块106用于接收第一无线通信模块105发送的信息，并将接收的信息进行电光转换。光通信模块106包括光接收机、上行光发射机、多个桥接放大器网络监控的设备。能够选择接收广播数据，响应光终端机发出的测距及功率控制命令并作相应的调整，在光终端机分配的发送窗口中向上行方向发送数据。
第二取电模块108用于获取电能并将获取的电能供给第二无线通信模块109和信息采集终端110。第二取电模块108采用高压感应取电装置，它是一种利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的新型感应取电装置。将输电导线周围的电磁能量转化为电能，通过CT感应取电的方式从高压输电线路上获取稳定的工作电压，为其他模块的正常工作提供能量。
第二无线通信模块109通过无线方式接入通信基站103，具体是接入通信基站103的第一无线通信模块105，负责把信息采集终端110采集到的环境信息发送给通信基站103。第二无线通信模块109采用Wi-Fi无线通信方式与第一无线通信模块105连接。
信息采集终端110，布置在通信基站周围采集环境信息，可以包括摄像头，温度传感器，震动传感器等等，信息采集终端110把采集到的信息发送给第二无线通信模块109。
两台网络边缘设备1的各个模块的工作过程如下：
第一取电模块104通过CT感应取电从高压输电线路上产生其他设备的工作电压，光通信模块106通过光纤把收集到的环境信息发送给变电站的主站，第一无线通信模块105工作在两个频段上，本地接入Wi-Fi可以与应用设备通信发送控制命令并接收应用设备107采集到的信息，回程与其他中继节点(网络中继设备)通信发送控制命令并接收应用设备采集到的信息。
应用设备107的第二取电模块108通过CT感应取电从高压输电线路上产生其他设备的工作电压，第二无线通信模块109采用Wi-Fi通信方式，通过本地Wi-Fi接入发送采集到的信息给通信基站，摄像头，温度传感器，震动传感器等信息采集终端110连接第二无线通信模块109，负责采集输电线路上的图像，温度，震动等环境信息。
图4为本实用新型提供的监测***的网络中继设备的结构示意图。图4中，网络中继设备包括安装金具、通信基站202和应用设备205。其中，安装金具包括模块安装挂柜201，通信基站202包括第一取电模块203和第一无线通信模块204；应用设备205包括第二取电模块206、第二无线通信模块207和信息采集终端208。
模块安装挂柜201可以为通信基站提供稳定的运行环境，确保设备的压差不会有太大的变化。
通信基站202用于通过传感器网络实时监测，报告目标区域的环境信息。
第一取电模块203用于获取电能并将获取的电能供给第一无线通信模块204。第一取电模块203采用高压感应取电装置，它是一种利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的新型感应取电装置。将输电导线周围的电磁能量转化为电能，通过CT感应取电的方式从高压输电线路上获取稳定的工作电压，为其他模块的正常工作提供能量。
第一无线通信模块204，用于接收第一无线通信模块109发送的信息采集终端110采集的信息，还用于接收其他网络中继设备发送的感知信息，组建传感器网络。
第二取电模块206用于获取电能并将获取的电能供给第二无线通信模块207和信息采集终端208。第二取电模块206采用高压感应取电装置，它是一种利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的新型感应取电装置。将输电导线周围的电磁能量转化为电能，通过CT感应取电的方式从高压输电线路上获取稳定的工作电压，为其他模块的正常工作提供能量。
第二无线通信模块207通过无线方式接入通信基站202，具体是接入通信基站202的第一无线通信模块204，负责把信息采集终端208采集到的环境信息发送给通信基站202。第二无线通信模块207采用Wi-Fi无线通信方式与第一无线通信模块204连接。
信息采集终端208布置在通信基站周围采集环境信息，可以包括摄像头，温度传感器，震动传感器等等，信息采集终端208把采集到的信息发送给第二无线通信模块207。
网络中继设备2的各个模块的工作过程如下：
第一取电模块203通过CT感应取电从高压输电线路上产生其他设备的工作电压，第一无线通信模块204工作在两个频段上，本地接入Wi-Fi可以与应用设备通信发送控制命令并接收应用设备采集到的信息，回程与其他网络中继设备通信发送控制命令并接收应用模块采集到的信息。
第二取电模块206通过CT感应取电从高压输电线路上产生其他设备的工作电压，第二无线通信模块207采用Wi-Fi通信方式，通过本地Wi-Fi发送采集到的信息给通信基站202，摄像头、温度传感器、震动传感器等信息采集终端208连接第二无线通信模块207，负责采集输电线路上的图像，温度，震动等环境信息。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于光纤和无线自组网的输电线路监测***，其特征是所述监测***包括两个与光缆相连接的网络边缘设备和至少一个网络中继设备；
所述网络边缘设备包括安装金具、通信基站和应用设备；其中，安装金具包括终端支撑式光纤接头盒和模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块、第一无线通信模块和光通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端；第一取电模块、第一无线通信模块和光通信模块安装在模块安装挂柜中；终端支撑式光纤接头盒的一端与光通信模块相连，另一端与光缆相连；第一取电模块分别与第一无线通信模块和光通信模块相连；第一无线通信模块分别与光通信模块和第二无线通信模块相连；第二取电模块分别与第二无线通信模块和信息采集终端相连；信息采集终端与第二无线通信模块相连；
所述网络中继设备包括安装金具、通信基站和应用设备；其中，安装金具包括模块安装挂柜，通信基站包括第一取电模块和第一无线通信模块；应用设备包括第二取电模块、第二无线通信模块和信息采集终端；通信基站安装在模块安装挂柜中；第一取电模块与第一无线通信模块相连；第一无线通信模块相连与第二无线通信模块相连；第二取电模块分别与第二无线通信模块和信息采集终端相连；信息采集终端与第二无线通信模块相连。
2.根据权利要求1所述的监测***，其特征是所述网络边缘设备和网络中继设备组成无线Mesh网络。
3.根据权利要求1或2所述的监测***，其特征是所述第二无线通信模块采用Wi-Fi方式进行无线通信。
4.根据权利要求1或2所述的监测***，其特征是所述信息采集终端包括摄像头、温度传感器和震动传感器中的一种或多种。
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