一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的制作方法

1.本发明涉及输电在线检测技术领域，尤其是涉及一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置。


背景技术：

2.高压输电线路是电力系统的重要组成部分，是完成电能传输的重要载体。高压输电线路传输距离较长，工作环境也比较偏僻复杂，受自然环境的影响较大，需要对其进行有效的监控，提高输电线路安全性和稳定性。
3.输电在线监测装置目前主流的通讯方式采用2g、3g等无线通讯手段。个别情况利用无线(wifi)接力或opgw光纤传输技术。随着技术发展目前2g网络陆续退运，而输电线路在线监测装置前期绝大部分采用的是2g网络。随着网络退运设备也需更新迭代，增加维护成本。wifi虽然接入简单，容错性好，带宽高，但缺点在于传输距离短，功耗较高。gprs/3g适合长距离传输，实现简单、距离远，但带宽较小，依赖电信运营商的设备与服务。opgw(光纤复合架空地线)适合于铺设opgw的线路，优点在于带宽极高，有线的方式可靠性较好。缺点在于仅限于铺设opgw方式的线路，且施工时较困难。以上四种方式混合传输，如：无线网桥接力+opgw、无线网桥+wifi、wifi+gprs/3g等等。
4.在以前，传统的输电线路在线监测系统大多用于一般的城市和乡镇，往往能得到较多的支持，比如gprs/3g、有线以太网甚至wifi，市电供应也较容易实现，然而对于人迹罕至、基础设施缺乏的地区，尤其是类似于高原山区等，很可能得不到任何基础设施的支持，这些地区存在移动网络信号覆盖不了的情况，但又属于输电线路重要监测点，因网络问题覆盖不到则可能会放弃监测。导致移动通信网络无法全面覆盖，在无人区、少人区等地区，由于没有基站，造成通信死角。在这种情况下，传统在线监测系统的通信方式就无法使用。但是往往在这种地区，由于人工巡检更为困难，在线监测的意义更为重大，这方面的需求也更为强烈。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，包括主体，设于主体内部的输电线路状态监测系统，设于主体上的用以将这个装置安装在待监测输电线路状态设备上的连接部、电源/数据接口和用以安装sim卡的卡槽，所述电源 /数据接口和所述卡槽分别与所述输电线路状态监测模块连接。
8.所述主体的底部设有用以将输电线路状态监测模块密封在主体内部的密封板，所述电源/数据接口和所述卡槽设于所述密封板上。
9.进一步地，所述密封板上还设有防水透气阀。
10.进一步地，所述主体的底部周向设有向下延伸的延伸部，所述延伸部的长度大于所述电源/数据接口以及所述卡槽的高度。
11.所述连接部为中空结构，其内壁设有用以与待监测输电线路状态设备相匹配的套接结构。
12.所述输电线路状态监测模块包括mcu主控电路、数据监测模块、北斗通讯模组、无线数据终端模组、4g模块、sim卡电路、北斗终端卡电路和电源模块。mcu 主控电路分别与电源模块、数据监测模块连接、无线数据终端模组、北斗通讯模组和4g模块连接，4g模块与sim卡电路连接，北斗通讯模组与北斗终端卡电路连接。
13.进一步地，所述mcu主控电路通过第一mos管连接4g模块，并通过第二 mos管连接北斗通讯模组。
14.进一步地，mcu主控电路的主控芯片采用stm32l476ret。
15.进一步地，mcu主控电路的主控芯片的pi10_lte4g1_pwr_onoff控制脚连接第一mos管的g极，mcu的pi8_beidou_pwr_onoff控制脚连接第二mos 管的g极。
16.本发明提供的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，相较于现有技术至少包括如下有益效果：
17.1)本发明将移动网络通讯与北斗卫星短报文通讯相结合，具有灵活的通讯方式，可通过网络信号质量自动切换通讯方式，也可设置关键信息切换通讯方式，也可单独设置北斗卫星通讯方式，解决了在人迹罕至、基础设施缺乏的地区的输电线路状态监测中传统在线监测系统的通信方式无法适用的问题。
18.2)本发明装置结构简单，体积小，可通过连接部安装于待监测输电线路状态的设备上，相比于人工巡检更加可靠、方便，节约了成本。
19.3)本发明装置适用于待监测输电线路状态的设备不仅包括山区输电线路的杆塔、地基输电线路，还包括车辆导航监控、海洋渔业管理、气象探测、森林防火、灾害监测等无人值守设备和电信/电力等行业，设备防护等级符合ip65规范、满足野外无人值守等多个场景的应用。
20.4)本发明装置的主体的底部周向设有向下延伸的延伸部，且密封板上还设有防水透气阀，可进一步提高主体的防水性和透气性。
附图说明
21.图1为实施例中基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的外部结构示意图；
22.图2为图1的仰视结构示意图；
23.图3为实施例中基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的 mcu主控电路的电路示意图；
24.图4为实施例中基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的 sim卡电路的电路示意图；
25.图5为实施例中基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的北斗终端卡电路的电路示意图；
26.图6为实施例中基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的北斗通
讯模组与无线数据终端模组主控电源电路的电路示意图；
27.图1、2中标号所示：
28.1、主体，2、连接部，3、延伸部，4、电源/数据接口，5、卡槽，6、防水透气阀。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
30.如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置的外部结构图，包括主体1、以及设置在主体1底部的连接部2。
31.进一步地，结合图2所示，主体1为骰盅型结构，主体1的底部设有密封板，主体1的内部设有输电线路状态监测模块，密封板将输电线路状态监测模块密封在主体1的内部。主体1的底部周向设有向下延伸的延伸部3。
32.主体1的底部密封板的中央位置设置连接部2，且密封板的底面上还设有电源 /数据接口4和用以安装sim卡的卡槽5，卡槽5上设有可通过螺栓或螺丝实现卡槽封闭的卡板，电源/数据接口4、卡槽5分别与内部的输电线路状态监测模块连接。延伸部3的长度大于电源/数据接口4、卡槽5的凸出长度，用以防止电源/数据接口4、卡槽5进水或接触其他物品。优选地，主体1的底部密封板上还设有防水透气阀6，可进一步提高主体1的防水性和透气性。
33.连接部2用于将这个装置安装在待监测输电线路状态的设备上，其为中空结构，其内壁设有与连接设备相匹配的套接结构，如对配卡槽、对配凸起等可实现卡接的结构。本发明适用于待监测输电线路状态的设备不仅包括山区输电线路的杆塔、地基输电线路，还包括车辆导航监控、海洋渔业管理、气象探测、森林防火、灾害监测等无人值守设备和电信/电力等行业，设备防护等级符合ip65规范、满足野外无人值守等多个场景的应用。
34.本发明装置主体1内部的输电线路状态监测模块包括mcu主控电路、数据监测模块、北斗通讯模组、无线数据终端模组、4g模块、sim卡电路、北斗终端卡电路和电源模块。其中mcu主控电路负责主逻辑控制，通过对应三极管控制各模块供电电源。mcu的串口1与数据监测模块连接，实现数据采集通讯，mcu串口2与无线数据终端模组连接，无线数据终端模组负责数据传输。mcu的串口3 与4g模块、北斗通讯模组分别连接，用于实现4g、北斗通讯模组通讯。4g模块与北斗通讯模组分别匹配其相应读卡通讯，即4g模块与sim卡电路连接，北斗通讯模组与北斗终端卡电路连接。
35.电源模块与mcu主控电路连接，用于为mcu主控电路供电。电源系统可采用现有技术的蓄电池、太阳能电池等。
36.数据监测模块用于采集输电线路的状态监测参数，数据监测模块可根据实际应用场景采用相应的不同传感器设备。例如，当应用于地基输电线路状态监测时，数据监测模块可采用现有技术中地质沉降传感器、热棒温度传感器、土壤表面温度传感器等传感设备的一种或多种，用于采集地基基础沉降参数数据、热棒运行状态参数数据、土壤表面温度参数数据等。当应用于电力杆塔的输电线路状态监测时，数据监测模块可采用温度传感器、湿度传感器、振动传感器、杆塔倾斜传感器、气象环境传感器等传感设备的一种或多种，用于采
集电力杆塔的输电线路的温度参数数据、湿度参数数据、振动参数数据、杆塔倾斜数据、气象环境参数数据等。
37.在本发明中，mcu主控电路主要负责数据过滤，数据分析及数据传输的控制。如图3所示，mcu主控电路的主控芯片采用stm32l476ret6，主要参数：arm32位-m4内核cpu，+fpu，100dmips，up to 1mb flash，128kb sram， usb otg fs。
38.sim卡电路与北斗终端卡电路分别需要插入sim卡和北斗终端卡。如图4和图5所示。sim卡电路与北斗终端卡电路为现有技术的通用sim应用电路，按要求布线即可，在此不过多赘述。优选地，布线不能超过100mm，usim_clk， usim_data尽量隔开，中间最好包地处理。
39.在本实施例中，作为优选方案，无线数据终端模组采用移远ec-20无线数据终端。
40.本发明采用北斗通讯模组或4g模块，结合无线数据终端模组主控电源电路。通过mcu控制启动所需电源。执行相应程序。如图6所示：q1、q2为mos管，默认高电平，为不导通状态。mcu通过q1连接4g模块，并通过q2连接北斗通讯模组。进一步地，mcu的pi10_lte4g1_pwr_onoff控制脚连接q1的控制管脚g极，mcu的pi8_beidou_pwr_onoff控制脚连接q2的控制脚g极。
41.程序启动后优先打开q1，mcu的pi10_lte4g1_pwr_onoff控制脚拉低 q1控制管脚g极，使得4g模组得电，启动工作，此时mcu通过读取4g模块信号强度，对于设定的切换条件发生时，例如当信号强度大于10时(满格33)，保持当前4g在线，当读取的信号强度小于10时，此时mcu的 pi10_lte4g1_pwr_onoff控制脚拉高q1，pi8_beidou_pwr_onoff控制脚拉低q2控制脚g极电平，使得q1关闭，q2打开，北斗通讯模组得电开始工作。传输相关数据，当数据传输结束后mcu将q1,q2拉高，使得4g通讯模组和北斗通讯模组都断电。待其他进程运行到需要发送数据时，mcu将重新打开q1，重复以上这个过程。判断条件可预先在mcu设定，设定切换条件如信号强度的方式为 mcu控制的现有技术，在此不过多赘述。
42.本发明可实现移动网络与北斗卫星短报文通讯结合。且可自动切换通讯网络，当移动网络信号差时可自动切换到北斗卫星短报文通讯。也可固定设置为北斗卫星短报文通讯。解决了因山区移动网络信号不好而导致放弃监测的典型线路问题，并解决了应移动网络导致重要信息泄露的安全问题。
43.本发明装置结构简单，体积小，可通过连接部安装于待监测输电线路状态的设备上，相比于人工巡检更加可靠、方便，节约了成本，且适用范围广。另外，本发明装置的主体的底部周向设有向下延伸的延伸部，且密封板上还设有防水透气阀，可进一步提高主体的防水性和透气性。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，包括主体(1)，设于主体(1)内部的输电线路状态监测系统，设于主体(1)上的用以将这个装置安装在待监测输电线路状态设备上的连接部(2)、电源/数据接口(4)和用以安装sim卡的卡槽(5)，所述电源/数据接口(4)和所述卡槽(5)分别与所述输电线路状态监测模块连接。2.根据权利要求1所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述主体(1)的底部设有用以将输电线路状态监测模块密封在主体(1)内部的密封板，所述电源/数据接口(4)和所述卡槽(5)设于所述密封板上。3.根据权利要求2所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述密封板上还设有防水透气阀(6)。4.根据权利要求2所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述主体(1)的底部周向设有向下延伸的延伸部(3)，所述延伸部(3)的长度大于所述电源/数据接口(4)以及所述卡槽(5)的高度。5.根据权利要求1所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述连接部(2)为中空结构，其内壁设有用以与待监测输电线路状态设备相匹配的套接结构。6.根据权利要求1所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述输电线路状态监测模块包括mcu主控电路、数据监测模块、北斗通讯模组、无线数据终端模组、4g模块、sim卡电路、北斗终端卡电路和电源模块。7.根据权利要求6所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，mcu主控电路分别与电源模块、数据监测模块连接、无线数据终端模组、北斗通讯模组和4g模块连接，4g模块与sim卡电路连接，北斗通讯模组与北斗终端卡电路连接。8.根据权利要求7所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，所述mcu主控电路通过第一mos管连接4g模块，并通过第二mos管连接北斗通讯模组。9.根据权利要求8所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，mcu主控电路的主控芯片采用stm32l476ret。10.根据权利要求9所述的基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，其特征在于，mcu主控电路的主控芯片的pi10_lte4g1_pwr_onoff控制脚连接第一mos管的g极，mcu的pi8_beidou_pwr_onoff控制脚连接第二mos管的g极。

技术总结
本发明涉及一种基于移动网络和北斗卫星通讯的输电线路状态监测装置，包括主体(1)，设于主体(1)内部的输电线路状态监测系统，设于主体(1)上的用以将这个装置安装在待监测输电线路状态设备上的连接部(2)、电源/数据接口(4)和用以安装SIM卡的卡槽(5)，所述电源/数据接口(4)和所述卡槽(5)分别与所述输电线路状态监测模块连接。与现有技术相比，本发明具有适用性强、节约成本、通讯灵活等优点。通讯灵活等优点。通讯灵活等优点。


技术研发人员：顾光宇
受保护的技术使用者：上海欣影电力科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/3/8