一种配电网电杆倾斜识别装置及系统的制作方法

本发明涉及电杆测斜，尤其涉及一种配电网电杆倾斜识别装置的研制。

背景技术：

1、配电网作为电力系统的末端核心环节，承担着向广大居民、工商业用户直接供电的关键任务，而电杆作为支撑配电网线路的基础设施，其结构稳定性直接决定着电网供电的可靠性与安全性，配电网运维单位需定期对电杆等设施开展巡检维护，实时掌握电杆的倾斜情况，以防止因电杆倾斜引发线路倒杆、断线等危险事故，保障电网的稳定运行和人民群众的生命财产安全。

2、然而，当前配电网电杆倾斜监测主要依赖传统人工巡检模式或现有的监测装置，在实际应用中存在人工巡检模式完全依赖巡检人员的视觉判断与经验积累，受现场光线条件、地形地貌及人员主观因素影响极大，对轻度倾斜隐患的识别准确率仅为28%左右，极易遗漏微小倾斜或误判倾斜程度；且在夜间、大风、强降雨等恶劣天气下，人工巡检难以有效开展，导致隐患无法被及时发现，据统计，近年来多起倒杆事故均因人工巡检漏判轻度倾斜隐患所致，现有的传统电杆倾斜监测装置在安装时，通常需要使用电钻、膨胀螺栓等重型工具在水泥或木质电杆表面进行钻孔固定，这不仅破坏了电杆本体结构、降低了杆塔的机械强度，而且安装流程烦琐，单台平均安装时长超过30分钟，高空登杆作业安全风险高，严重制约了设备的大规模部署与推广，现有监测装置多采用4g或nb－iot等通信模块，在偏远农田、河滩、林区等信号弱覆盖区域，网络拥塞和信号衰减导致数据传输丢包率极高，预警信息推送延迟普遍超过30秒，甚至出现漏报现象，无法满足电杆倾斜超限实时、可靠告警的技术需求。因此我们提供一种配电网电杆倾斜识别装置的研制。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：包括安装机构和识别机构；

3、所述安装机构用于将所述识别机构固定于配电网电杆的外壁，所述安装机构包括安装套壳、两个穿插框和安装绷带，两个所述穿插框分别对称对接安装在所述安装套壳的两侧，所述安装套壳与两个所述穿插框之间形成供所述安装绷带环绕穿插的固定通道，所述安装绷带环绕配电网电杆并穿插于所述固定通道内以实现所述安装机构的免打孔抱箍固定；

4、所述识别机构可拆卸地安装在所述安装套壳的内部，所述识别机构包括识别框架、显示屏幕、控制按钮、mems倾角传感器、微控制器mcu、储能电池、线路管理板和安装隔离架；所述识别框架固定安装在所述安装套壳的内腔中，所述安装隔离架固定安装在所述识别框架的内部，所述线路管理板安装在所述储能电池和所述安装隔离架之间，所述微控制器mcu对接安装在所述储能电池的一端，所述mems倾角传感器的一端对接安装在所述识别框架的内壁上，所述显示屏幕嵌设安装在所述识别框架的正面面板上，所述控制按钮安装在所述识别框架上且位于所述显示屏幕的底部；所述mems倾角传感器、所述显示屏幕和所述控制按钮均与所述微控制器mcu电性连接。

5、作为一种优选的实施方式，所述安装套壳的两侧壁分别开设有与所述穿插框相适配的对接滑槽，所述穿插框通过所述对接滑槽与所述安装套壳滑动连接，且所述穿插框的外侧壁设有用于锁紧所述安装绷带的卡扣锁紧器；所述安装绷带采用耐腐蚀涤纶材质制成，所述安装绷带的内侧表面均匀铺设有防滑橡胶缓冲垫，所述防滑橡胶缓冲垫的表面设有增大摩擦力的防滑纹理；所述安装套壳的内腔底部设有用于支撑所述识别机构的减震垫层，所述安装套壳的顶部设有用于保护所述显示屏幕的透明防护盖板。

6、作为一种优选的实施方式，所述安装隔离架包括底座和多个间隔设置的支撑柱，所述支撑柱的顶部设有用于固定所述线路管理板的螺纹孔，所述线路管理板通过紧固件安装在所述支撑柱上，且所述线路管理板与所述储能电池之间预留有散热间隙；所述储能电池为大容量锂电池，所述储能电池的外部包裹有绝缘隔热套，所述微控制器mcu通过排线插座对接在所述储能电池的一端，所述微控制器mcu的底部设有与所述线路管理板电性连接的导电触点。

7、作为一种优选的实施方式，所述mems倾角传感器为双轴温补mems倾角传感器，所述mems倾角传感器通过弹性减震胶垫固定安装在所述识别框架的内侧壁中心位置，所述mems倾角传感器的检测轴线与所述识别框架的垂直中轴线相平行；所述识别框架由上壳体和下壳体拼接而成，所述上壳体和所述下壳体的对接处设有环形密封槽，所述环形密封槽内嵌设有防水密封圈，以使所述识别框架达到ip67防护等级；所述显示屏幕为双轴数字显示屏，所述控制按钮包括电源开关按钮、数据切换按钮和复位按钮。

8、作为一种优选的实施方式，所述线路管理板上集成有电源管理电路和5g通信模块，所述电源管理电路分别与所述储能电池、所述微控制器mcu、所述mems倾角传感器、所述显示屏幕以及声光报警模块电性连接，用于为各用电模块提供稳定的工作电压；所述5g通信模块与所述微控制器mcu双向通信连接，所述5g通信模块的外部天线穿过所述识别框架的顶部延伸至外部；所述识别框架的内部还设有温度传感器，所述温度传感器与所述微控制器mcu连接，用于监测所述识别机构内部的工作温度并进行温漂补偿。

9、作为一种优选的实施方式，还包括5g通信模块、云服务器和运检移动终端；

10、所述配电网电杆倾斜识别装置内部的所述微控制器mcu通过所述5g通信模块与所述云服务器通信连接，所述云服务器与所述运检移动终端通信连接；

11、所述系统采用分层架构设计，自下而上依次为感知层、控制层、传输层、平台层和应用层；

12、所述感知层包括所述mems倾角传感器、声光报警模块和所述显示屏幕，用于实时采集配电网电杆的倾斜角度原始数据，并进行本地声光预警与数值显示；

13、所述控制层包括所述微控制器mcu和电源管理模块，所述微控制器mcu用于接收所述感知层采集的原始数据，执行倾斜阈值比对算法，并生成控制指令；

14、所述传输层包括所述5g通信模块，用于将所述微控制器mcu打包的预警报文通过5g电力专用切片网络上传至所述平台层；

15、所述平台层包括所述云服务器，用于接收所述预警报文，执行报文去重校验与数据分析存储；

16、所述应用层包括所述运检移动终端，用于接收并展示所述云服务器推送的最终预警信息。

17、作为一种优选的实施方式，所述控制层中的所述微控制器mcu与所述感知层中的各模块电性连接，具体连接关系为：所述微控制器mcu的数据输入端与所述mems倾角传感器的数据输出端连接，以获取双轴倾角数据；所述微控制器mcu的第一数据输出端与所述显示屏幕连接，用于发送显示指令以实时刷新倾斜角度数值；所述微控制器mcu的第二数据输出端与所述声光报警模块连接，用于发送报警指令以在倾斜角度超出安全阈值时触发本地声光告警；所述电源管理模块分别与所述微控制器mcu、所述mems倾角传感器、所述显示屏幕和所述声光报警模块电性连接，以提供稳定供电。

18、作为一种优选的实施方式，所述传输层中的所述5g通信模块内置有多级预警补发与弱网容错机制；当所述微控制器mcu判断所述mems倾角传感器采集的倾斜角度超出预设的安全阈值时，控制所述5g通信模块立即通过5g通道连续发送多条独立预警报文；若所述云服务器在预设时间内未返回接收确认指令，所述5g通信模块将自动触发循环补发机制，最多循环补发预设轮数；所述5g通信模块支持mqtt轻量化协议，以在弱网环境下降低数据传输带宽占用。

19、作为一种优选的实施方式，所述平台层中的所述云服务器内置有报文去重校验模块和数据存储模块；所述报文去重校验模块用于接收所述5g通信模块上传的冗余预警报文，基于报文的时间戳与设备id进行哈希比对，过滤重复告警信息，生成唯一的预警事件记录；所述数据存储模块用于存储所述唯一的预警事件记录以及所述配电网电杆倾斜识别装置定期上报的常规倾角数据，并生成电杆倾斜变化趋势曲线。

20、作为一种优选的实施方式，所述应用层中的所述运检移动终端为智能手机或平板电脑，所述运检移动终端上安装有运维管理app；所述云服务器通过告警推送将所述唯一的预警事件记录下发至所述运检移动终端，所述运维管理app实时展示告警电杆的地理位置、倾斜角度、倾斜趋势曲线以及装置电量状态；运维人员通过所述运检移动终端向所述云服务器下发控制指令，所述云服务器将所述控制指令依次经所述传输层、所述控制层下发至所述配电网电杆倾斜识别装置，以实现远程参数配置和复位操作形成闭环管理系统。

21、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

22、1、本发明通过安装机构与识别机构的巧妙配合，利用穿插框和安装绷带实现免打孔卡扣式快速固定，结合ip67级密封防水设计与内部减震散热布局，达到了在不破坏电杆本体的前提下，单人5分钟内即可完成牢固安装，且能抵御户外极端恶劣天气、保证内部元件长期稳定运行的有益效果。

23、2、本发明通过线路管理板上的电源管理电路为各模块提供稳定供电，并利用双轴温补mems倾角传感器实时采集数据交由微控制器mcu处理，达到了在本地实现高精度倾斜量化感知、超限即时触发声光报警与屏幕数值刷新的有益效果，彻底消除了人工目测的漏判与误判。

24、3、本发明通过5g通信模块的多级预警补发与弱网容错机制，结合云服务器的报文去重校验，最终将精准告警推送至运维移动终端，达到了在偏远弱网环境下预警信息零漏报、零延迟，并实现“感知－传输－分析－处置”全链路数字化闭环管理的有益效果。