一种输电线路杆塔倾斜程度远程检测装置

1.本实用新型涉及一种输电线路杆塔倾斜程度远程检测装置，属于电力系统新型技术应用领域。


背景技术：

2.随着电力行业的发展，电力输电线路输电距离原来越长，容量越来越大，但是杆塔线路经常翻越山区、沼泽地、沙漠等环境恶劣地区，由于自然灾害频发，对杆塔输电线路的机械稳定问题造成了一定挑战，尤其在山区或者河滩以及沼泽地区，由于地质条件不稳定，容易因为暴雨天气造成杆塔基部积水或者地质松动，使电力杆塔发生倾斜甚至垮塌，这是对电力输电线路正常运行的一大威胁。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种输电线路杆塔倾斜程度远程检测装置，以用于构建远程检测电线路杆塔倾斜程度的平台，并进一步用于检测杆塔基部积水程度。
4.本实用新型的技术方案是：一种输电线路杆塔倾斜程度远程检测装置，包括电源模块、倾斜程度感应模块、基于gprs的通信模块；其中，电源模块用于供电，倾斜程度感应模块与基于gprs的通信模块输入端相连。
5.还包括积水检测模块，积水检测模块输出端分别与基于gprs的通信模块输入端相连。
6.所述倾斜程度感应模块包括倾斜程度感应器、电平信号电路，倾斜程度感应器输出端与电平信号电路输入端连接，电平信号电路输出口21与基于gprs的通信模块输入端相连。
7.所述倾斜程度感应器包括金属球珠1、多级阶梯圆柱体结构；多级阶梯圆柱体结构包括充电金属分裂环2、外送信号隔离分裂细环块；充电金属分裂环2通过充电金属分裂环相接信号线10相连，充电金属分裂环电平输入端子11输入高电平对充电金属分裂环2充电，使其保持高电平；利用金属球珠1做导体，使充电金属分裂环2给对应方位的外送信号隔离分裂细环块充电，使外送信号隔离分裂细环块得到高电平，然后通过该方位外送信号隔离分裂细环块的信号输出端子将该信号传送给电平信号电路的输入接口20。
8.所述多级阶梯圆柱体结构包括从外向内高度逐级降低的外部隔离环、第3级充电金属分裂环、第2级充电金属分裂环、第1级充电金属分裂环；第1级充电金属分裂环的中心设有直径大于金属球珠1的0级槽3；其中，外部隔离环与第3级充电金属分裂环之间设有第3级圆环分裂触发壁、第3级充电金属分裂环与第2级充电金属分裂环之间设有隔离两者的第2级高度过渡分裂圆环、第2级充电金属分裂环与第1级充电金属分裂环之间设有隔离两者的第1级高度过渡分裂圆环；以0级槽3外圈至外部隔离环之间的结构通过沿径向方向的充电金属分裂环块间隔离线19隔离为8块。
9.所述积水检测模块包括液位传感应器、ad转化模块；液位传感应器输出端与ad转
化模块输入端连接，ad转化模块输出端与基于gprs的通信模块输入端相连。
10.所述基于gprs的通信模块包括主控制芯片、gprs模块；其中，倾斜程度感应模块、积水检测模块输出端连接主控制芯片的io口，将主控制芯片的信息通过gprs模块发送至远程端。
11.本实用新型的有益效果是：本实用新型利用结构简单的倾斜程度感应模块，廉价精巧的电源模块，使该实用新型实行起来更加经济；同时可以极大程度减轻巡线工人的巡线成本，利用远程检测技术，避免了人工上的过度投入；通过远程的监测，能够及时排查输电线路倾斜垮塌的隐患，也能够及时排查输电线路的积水问题，以便于有效预警杆塔状态。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构图框图；
13.图2是本实用新型的倾斜程度感应器的俯视以及局部剖面图；
14.图3是本实用新型的倾斜程度感应器的剖面图；
15.图4是本实用新型的倾斜程度感应器的0级槽放大图；
16.图5是本实用新型的倾斜程度感应器的第1级触发处放大图；
17.图6是本实用新型的倾斜程度感应器的第2级触发处放大图；
18.图7是本实用新型的倾斜程度感应器的第3级触发处放大图；
19.图8是本实用新型的电平信号电路电路图；
20.图9是本实用新型的倾斜程度感应器外观图；
21.图10是本实用新型的积水检测模块原理图；
22.图11是本实用新型stm32f103zet6的最小系统电路原理图；
23.图12是本实用新型基于gprs的通信模块原理图；
24.图13是本实用新型初始化流程图；
25.图中各标号为：1-金属球珠、2-充电金属分裂环、3-0级槽、4-第1级n向高度过渡分裂圆环，5-第2级n向高度过渡分裂圆环、6-第3级n向圆环分裂触发壁、7-第3级n向圆环分裂触发壁信号输出端子、8-第2级n向高度过渡分裂圆环信号输出端子、9-第1级n向高度过渡分裂圆环信号输出端子、10-充电金属分裂环相接信号线、11-充电金属分裂环电平输入端子、12-第1级s向高度过渡分裂圆环信号输出端子、13-第2级s向高度过渡分裂圆环信号输出端子、14-第3级s向圆环分裂触发壁信号输出端子、15-第2级en向高度过渡分裂圆环信号输出端子、16-第1级ws向高度过渡分裂圆环、17-第2级ws向高度过渡分裂圆环、18-第3级ws向圆环分裂触发壁、19-充电金属分裂环块间隔离线、20-信号处理部分的输入接口、21-输出口、22-第1级wn向高度过渡分裂圆环、23-倾斜程度感应模块信号引出口。
具体实施方式
26.实施例1：如图1-13所示，一种输电线路杆塔倾斜程度远程检测装置，包括电源模块、倾斜程度感应模块、基于gprs的通信模块；其中，电源模块用于供电，倾斜程度感应模块与基于gprs的通信模块输入端相连。
27.进一步地，可以设置还包括积水检测模块，积水检测模块输出端分别与基于gprs的通信模块输入端相连，用于测量杆塔基部积水程度。
28.具体而言，所述电源模块包括太阳能光伏发电板、稳压模块、5v的2000mva锂电池；主要是为整个系统提供5v电源；通过太阳能光伏板采集光能，将光能转化为电能，将不稳定的电能转化为直流5v标准电压，将电能储存在锂电池中，锂电池的电能则供电整个系统，保证系统一直处于供电状态。如图12所示，电源模块主要使用mp2303芯片和ams117－3.3v芯片。mp2303芯片输入电压为5v，sim900a需提供3.2v～4.8v的电源，故将mp2303芯片的输出电压设置在4.8v，其最大能提供3a的电流，可满足sim900a的最大供电需求。
29.进一步地，可以设置所述倾斜程度感应模块包括倾斜程度感应器、电平信号电路，倾斜程度感应器输出端与电平信号电路输入端连接，电平信号电路输出口21与基于gprs的通信模块输入端相连。具体的：所述倾斜程度感应模块主要是通过金属球珠在水平和倾斜状态的运动状态，通过外送信号隔离分裂细环块进行倾斜方位以及倾斜程度的测定，将这种信号转变为电信号，然后将这种电信号传送给主控制芯片。
30.进一步地，可以设置所述倾斜程度感应器包括金属球珠1、多级阶梯圆柱体结构；多级阶梯圆柱体结构包括充电金属分裂环2、外送信号隔离分裂细环块；充电金属分裂环2通过充电金属分裂环相接信号线10相连，充电金属分裂环电平输入端子11输入高电平对充电金属分裂环2充电，使其保持高电平；利用金属球珠1做导体，使充电金属分裂环2给对应方位的外送信号隔离分裂细环块充电，使外送信号隔离分裂细环块得到高电平，然后通过该方位外送信号隔离分裂细环块的信号输出端子将该信号传送给电平信号电路的输入接口20。
31.进一步地，可以设置所述多级阶梯圆柱体结构包括从外向内高度逐级降低的外部隔离环、第3级充电金属分裂环、第2级充电金属分裂环、第1级充电金属分裂环；第1级充电金属分裂环的中心设有直径大于金属球珠1的0级槽3；其中，外部隔离环与第3级充电金属分裂环之间设有第3级圆环分裂触发壁、第3级充电金属分裂环与第2级充电金属分裂环之间设有隔离两者的第2级高度过渡分裂圆环、第2级充电金属分裂环与第1级充电金属分裂环之间设有隔离两者的第1级高度过渡分裂圆环；以0级槽3外圈至外部隔离环之间的结构通过沿径向方向的充电金属分裂环块间隔离线19隔离为8块(即高度过渡分裂圆环、圆环分裂触发壁通过充电金属分裂环块间隔离线19分别隔离为8块作为外送信号隔离分裂细环块)。
32.具体而言，充电金属分裂环是一种铁质金属装置，表面由细纹增加粗糙度，缓冲球珠惯性，是充满正电荷的装置，在不同区域之间的充电金属分裂环是隔离的。高度过渡分裂圆环、圆环分裂触发壁中导电的材质可以采用铜，高度过渡分裂圆环侧面用于隔离的的材质为绝缘。
33.如图2所示，浅色部分为第3、2、1级充电金属分裂环2(圆)，深色环状部分是第2、1级高度过渡分裂圆环(如ws方向在图中进行了标识：第1级ws向高度过渡分裂圆环16、第2级ws向高度过渡分裂圆环17)，边缘为第3级圆环分裂触发壁以及其外部隔离环(如图2中标识了第3级ws向圆环分裂触发壁)。该充电金属分裂环每级分为8部分，分别表示东向、西向、南向、北向、东北向、西北向、西南向、西北向。在环块之间有充电金属分裂环块间隔离线19，通过充电金属分裂环块间隔离线19使块之间电平隔离。如图2中的放大剖面图，第2级高度过渡分裂圆环与第3级充电金属分裂环之间剖面图，实现了电平隔离。图3是沿ab的剖面图，该多级阶梯圆柱体结构式圆盘是逐层向内递减的环状分裂结构。是一个分4级高度的向内凹
陷的多级阶梯圆柱体结构，多级阶梯圆柱体结构内部的高度最低，外部圆环高度逐次增高(即以图3示意来看，由外至内为外部隔离环、第3级n向圆环分裂触发壁6、第3级充电金属分裂环、第2级n向高度过渡分裂圆环5、第2级充电金属分裂环、第1级n向高度过渡分裂圆环4、第1级充电金属分裂环、0级槽，通过金属球珠1接触第2级n向高度过渡分裂圆环5、第2级充电金属分裂环实现第2级n向高度过渡分裂圆环5充电，第2级n向高度过渡分裂圆环5贴合第3级充电金属分裂环与第2级充电金属分裂环处设有隔离层，用于电平隔离，其它方向同理；第1级n向高度过渡分裂圆环4同第2级n向高度过渡分裂圆环5设置；通过金属球珠接触第3级n向圆环分裂触发壁6、第3级充电金属分裂环给第3级n向圆环分裂触发壁6充电，其它方向同理)；金属球珠1在无倾斜状态下在0级槽3，0级槽3外的环状区域呈现分裂结构，分为南(s)、北(n)、东(e)、西(w)、东南(es)、西南(ws)、东北(en)、西北wn八个区域，利用高度过渡分裂圆环、圆环分裂触发壁作为外送信号隔离分裂细环块，使其与不同高度等级充电金属分裂环通过球珠在不同区域不同高度等级充电金属分裂环的外边缘接触，确定倾斜方位以及倾斜等级。不同高度等级以及不同区域充电金属分裂环都供应高电平。
34.主要是通过金属球珠，与不同的级别的充电金属分裂环接触，利用金属球珠做导体，使充电金属分裂环给外送信号隔离分裂细环块充电，使外送信号隔离分裂细环块得到高电平，然后通过该方位外送信号隔离分裂细环块的信号输出接口将该信号传送给该模块信号处理部分的输入接口20，经过比较器处理后输出标准的高电平信号，然后该信号通过输出口21送至cpu的io口，通过球珠在分环形金属盘的不同位置，感应不同的倾斜程度，以及方位。
35.外部接信号输出电路，位于不同高度等级的的充电金属分裂环之间，同样分成了不同的区域，不同块之间进行隔离，当球珠运行到该区域时，会给该区域的高度过渡分裂圆环、圆环分裂触发壁进行充电，从而确定其倾斜等级以及倾斜方位。高度过渡分裂圆环实现高度等级的的充电金属分裂环之间的高度差过渡，可分为3个等级，高度差h0《h1《h2，当球珠接触到1级高度过渡分裂圆环是会反馈倾斜等级为1级，当球珠接触到2级高度过渡分裂圆环是会反馈倾斜等级为2级。第三级为垂直的隔离的圆环分裂触发壁。
36.如图4中第1级充电金属分裂环与0级槽3高度相差h0，图5中第2级充电金属分裂环与第1级充电金属分裂环高度相差h1，通过第1级高度过渡分裂圆环形成倾斜用于过渡，用来阻挡金属球珠1运动，使其静止在此处，将第1级wn向高度过渡分裂圆环22与第1充电金属分裂环wn1相连，进行充电，将电平信息传送给第1级wn向高度过渡分裂圆环信号输出端子，表示第1级西北向倾斜信息；图6中第3级充电金属分裂环与第2级充电金属分裂环高度相差h2，通过第2级高度过渡分裂圆环形成倾斜用于过渡，用来阻挡金属球珠1运动，使其静止在此处，将第2级n向高度过渡分裂圆环5与第2级充电金属分裂环n2相连，进行充电，将电平信息传送给第2级n向高度过渡分裂圆环信号输出端子8，表示第2级北向倾斜信息；图7中第3级圆环分裂触发壁与第3级充电金属分裂环形成直角阻碍结构，用来阻挡金属球珠1运动，使其静止在此处，将第3级n向圆环分裂触发壁6与第3级充电金属分裂环n3相连，进行充电，将电平信息传送给第3级3级n向圆环分裂触发壁信号输出端子7，表示第3级北向倾斜信息；另外，图2、3中标识了其它方向的输出端子(第1级n向高度过渡分裂圆环信号输出端子9、第1级s向高度过渡分裂圆环信号输出端子12、第2级s向高度过渡分裂圆环信号输出端子13、第3级s向圆环分裂触发壁信号输出端子14、第2级en向高度过渡分裂圆环信号输出端子15，
8个方向不同级均有输出端子)。
37.所有充电金属分裂环通过充电金属分裂环相接信号线10相连，充电金属分裂环电平输入端子11输入高电平对第3、2、1级充电金属分裂环2充电，使其保持高电平。圆环分裂触发壁信号输出端子与高度过渡分裂圆环信号输出端子将信号送入信号处理部分的输入接口20，然后经过电平信号处理电路输出标准电平信号通过信号通过输出口21送基于gprs的通信模块的io口。图9中展示了外观图，图中倾斜程度感应模块信号引出口23用倾斜程度感应模块信号引出线引出。
38.进一步地，可以设置所述积水检测模块包括液位传感应器、ad转化模块；液位传感应器输出端与ad转化模块输入端连接，ad转化模块输出端与基于gprs的通信模块输入端相连。具体的：在暴雨天气下通过液位传感器测量杆塔基部积水程度，通过液位传感器采集的信号，通过ad转换将模拟量信号转变为数字信号，将这种经过处理后的信号传送到主控制芯片。
39.进一步地，可以设置所述基于gprs的通信模块包括主控制芯片、gprs模块；其中，倾斜程度感应模块、积水检测模块输出端连接主控制芯片的io口，将主控制芯片的信息通过gprs模块发送至远程端。具体的：所述主控制芯片采用stm32f103zet6为处理器的cpu，stm32f103zet6芯片通过标准io口，读取经过ad数模转换采样温积水位信号，通过标准io口接收来自倾斜程度感应模块的电平信号，对gprs模块进行初始化，将信号送入gprs模块进行传送。所述sim900a是gprs模块的核心部分，sim900a利用了arm926ej－s架构，可通过串口协议发送at命令进行控制，与cpu模块直接相连，将信息传送给远程上位机端。即，主要由stm32通过at指令对gprs模块进行配置初始化，使其工作在tcp模式，然后将cpu处理后的信息通过sim900a模块将信息传送到远程上位机端。对系统的初始化如图13所示，通过cpu首先设置中断优先级，然后对延时函数和串口以及io口进行初始化，进而初始化内存，令sim900a处于工作状态，最后读取预参数进行配置，执行主函数。
40.上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。