zigbee輸電線(xiàn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

1、Zigbee 高壓輸電線(xiàn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用方案一、項(xiàng)目背景隨著科技進(jìn)步及工農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展,人民生活水平不斷提高,用電量大幅上升,對(duì)電網(wǎng) 供電安全性、 可行性提出了越來(lái)越高的要求。 架空高壓輸電線(xiàn)路是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈, 高壓傳 輸電纜、 桿塔密布于各個(gè)角落, 其運(yùn)行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益。 隨著我國(guó)近年 來(lái)煤礦的大量開(kāi)采造成形態(tài)各異的地下采空區(qū), 引起地面沉降、 斷裂等一系列工程地質(zhì)災(zāi)害, 這些采空塌陷區(qū), 大多分布廣, 延伸遠(yuǎn), 輸電線(xiàn)路在這些區(qū)域, 輕者可造成基礎(chǔ)傾斜、 開(kāi)裂、 桿塔變形,重者造成基礎(chǔ)沉陷、桿塔傾倒,嚴(yán)重威脅輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。當(dāng)輸電線(xiàn)路人工正常巡視時(shí), 不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)

2、地面沉降。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)沉降時(shí), 輸電線(xiàn)路已處于危 險(xiǎn)狀態(tài)。 隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及數(shù)字視頻技術(shù)的飛速發(fā)展, 對(duì)輸電線(xiàn)路實(shí) 行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控成為了可能, 由于輸電線(xiàn)路固有的分布范圍廣的特點(diǎn), 實(shí)施遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)監(jiān)控有 其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),更是得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。二、項(xiàng)目系統(tǒng)介紹1, 系統(tǒng)概述高壓輸電線(xiàn)路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用于監(jiān)測(cè)輸電桿塔姿態(tài)和所處環(huán)境的一些氣象數(shù)據(jù)并能 將相應(yīng)數(shù)據(jù)向管理中心匯報(bào)上傳的監(jiān)測(cè)儀器。 該儀器主要測(cè)量桿塔相對(duì)于水平面的傾角, 桿 塔所處周?chē)h(huán)境的溫度、 濕度、 風(fēng)速、 風(fēng)向, 測(cè)量所得數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的方式上傳至區(qū) 域中心站,再通過(guò) GPRS 的方式上傳至企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理中心。

3、數(shù)據(jù)能夠以定時(shí)的方式上傳,系 統(tǒng)在所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)值(傾角、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向超過(guò)預(yù)設(shè)的閥值時(shí)觸發(fā)上傳,向管 理中心發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2, 系統(tǒng)原理圖(一 (二3, 系統(tǒng)組成部分3.1 輸電線(xiàn)路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)視頻 /圖像監(jiān)控系統(tǒng)使輸電線(xiàn)路運(yùn)行于可視監(jiān)控之中。該系統(tǒng)利用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)、低功 耗技術(shù)、 GPRS/CDMA/3G無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、太陽(yáng)能供電技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境情況,線(xiàn) 路管理人員可以遠(yuǎn)程查看線(xiàn)路的監(jiān)控圖像或定時(shí)上傳的圖像信息, 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線(xiàn)路全天 候在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。3.2輸電線(xiàn)路微氣象在線(xiàn)監(jiān)測(cè)主要針對(duì)輸電線(xiàn)路走廊的微氣象環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè), 獲取當(dāng)?shù)貧庀髮?shí)時(shí)數(shù)據(jù), 如風(fēng)速、 風(fēng)向、溫

4、度、濕度、氣壓、光輻射、雨量等,既可用于輸電線(xiàn)路覆冰狀態(tài)的分析和判決的依 據(jù),又可為災(zāi)害預(yù)測(cè)、狀態(tài)檢修等提供全面的信息。3.3 輸電線(xiàn)路覆冰在線(xiàn)監(jiān)測(cè)通過(guò)采集導(dǎo)線(xiàn)張力、傾角數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù),使用覆冰數(shù)據(jù)模型計(jì)算,定性分析覆冰狀況,推 算覆冰厚度和發(fā)展趨勢(shì),監(jiān)測(cè)覆冰情況,并提供導(dǎo)線(xiàn)覆冰情況的預(yù)警和報(bào)警。3.4 導(dǎo)線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)弧垂,導(dǎo)線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè),導(dǎo)線(xiàn)振動(dòng)、舞動(dòng)、風(fēng)偏監(jiān)測(cè)。通過(guò)采集導(dǎo)線(xiàn)傾角、 對(duì)地距離數(shù)據(jù), 實(shí)時(shí)分析計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)弧垂變化情況, 并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析 導(dǎo)線(xiàn)弧垂變化趨勢(shì), 建立預(yù)警機(jī)制。 對(duì)于山區(qū)和樹(shù)木密集地區(qū)有比較重要的意義。 通過(guò)溫度 傳感器采集導(dǎo)線(xiàn)溫度數(shù)據(jù),對(duì)導(dǎo)線(xiàn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為輸

5、電線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供重要數(shù)據(jù)。3.5 桿塔在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)桿塔振動(dòng)、桿塔傾斜監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)桿塔動(dòng)態(tài)響應(yīng) (振幅、頻率 和周?chē)庀髤?shù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè),運(yùn)用數(shù)據(jù)分析軟件,分析 判斷桿塔在風(fēng)載等作用下的動(dòng)態(tài)特性, 對(duì)桿塔健康狀態(tài)進(jìn)行診斷, 為桿塔安全運(yùn)行提供依據(jù)。 通過(guò)安裝在桿塔上的傾角傳感器對(duì)桿塔的傾斜角進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè), 及時(shí)向系統(tǒng)主站上報(bào)角度數(shù) 據(jù),系統(tǒng)軟件根據(jù)桿塔基本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,可以發(fā)現(xiàn)桿塔傾斜微小變化,實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警, 幫助運(yùn)行部門(mén)及早發(fā)現(xiàn)隱患,及時(shí)排除故障,從而提高輸電線(xiàn)路運(yùn)行的可靠性。3.6 絕緣子在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)絕緣子污穢、絕緣子風(fēng)偏監(jiān)測(cè)通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量。絕緣子的泄漏電流、 脈沖電流、 脈沖頻次, 統(tǒng)計(jì)

6、其單位時(shí)間內(nèi)放電脈沖數(shù)據(jù), 分析雷擊閃絡(luò) 故障和工頻閃絡(luò)故障, 并可綜合溫濕度等氣象參數(shù), 利用專(zhuān)家分析系統(tǒng), 對(duì)絕緣子表面污穢 (灰密、 鹽密 進(jìn)行定量分析得出當(dāng)前絕緣子表面的污穢程度, 并提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息, 讓 絕緣子表面污穢清洗工作更加準(zhǔn)確有效。3.7 超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器是利用進(jìn)口單片機(jī)設(shè)計(jì)、 制造的一種超低功耗的超聲波發(fā)生系統(tǒng)。 由它發(fā)出的 超聲波刺激鳥(niǎo)類(lèi)的神經(jīng)系統(tǒng), 破壞鳥(niǎo)類(lèi)的生存環(huán)境, 從而遠(yuǎn)離超聲波覆蓋的范圍。 由于該系 統(tǒng)采用不斷變化的超聲波頻率, 和不同的工作機(jī)制, 所以鳥(niǎo)類(lèi)無(wú)法適應(yīng), 保證了驅(qū)鳥(niǎo)效果的 持久性。其特點(diǎn)是:低電壓、超低功耗、性能可靠、使用壽命長(zhǎng)、維修量

7、小。三、 Zigbee 技術(shù)簡(jiǎn)介zigbee 是一種無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)的商業(yè)化命名,該無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、 低復(fù)雜度、低傳輸速率、近距離的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。要的自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型,即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) (Mesh和簇狀結(jié)構(gòu) (Cluster tree ,特別 是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。 圖一 ZIGBEE星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信中心節(jié)點(diǎn)為 ZIGBEE 協(xié)調(diào)器,終端節(jié)點(diǎn)為 ZIGBEE 終端設(shè)備 所有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)中心節(jié)點(diǎn) 適合圓形分散、距離較近的設(shè)備聯(lián)網(wǎng) 圖二 ZIGBEE 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 系統(tǒng)采用多跳式路由通信 網(wǎng)絡(luò)容

8、量很大可以跨越很大的物理空間,適合距離較遠(yuǎn)比較分散的結(jié)構(gòu)MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能, 網(wǎng)絡(luò)的所有實(shí)體只有要通信范圍之內(nèi),都可以互相通信, 如果沒(méi)有直接通路, 還可以通過(guò) “ 多級(jí)跳 ” 的方式來(lái)通信; 該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可 以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò);除此之外,網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能。四、 Zigbee 技術(shù)特點(diǎn)設(shè)備省電 zigbee 技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作模式, 可以確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá) 6個(gè)月到 2年左右的使用時(shí)間; 通信可靠 zigbee 采用了 CSMA CSMACA 的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留 同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留 了專(zhuān)用時(shí)隙， 避

9、免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突； 避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突 MAC 層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸 機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息 每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息； 網(wǎng)絡(luò)的自組織、 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng) zigbee的自組織功能 自組織功能：無(wú)需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確 定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò) 組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)； zigbee自愈功能： ：增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)， ，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等 等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù) 網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整， ，無(wú)需人工干預(yù)， 保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。 保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作 具備自組織、自愈能力的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)才是自動(dòng)抄表系統(tǒng)最理想的通信方式 自愈能力的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)才是自動(dòng)抄表系統(tǒng)最理想的通信方式。 自愈能力的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)才是自動(dòng)抄表系統(tǒng)最理想的通信方式 成本低廉 設(shè)備的復(fù)雜程度低， 設(shè)備的復(fù)雜程度低 且 Zigbee 協(xié)議是免專(zhuān)利費(fèi)的， 這些可以有效地降低設(shè)備成本； 這些可以有效地降低設(shè)備成本 Zigbee 的工作頻段靈活 工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的 2.4GHz，就是沒(méi)有使用費(fèi)的無(wú)線(xiàn)通信 就是沒(méi)有使用費(fèi)的無(wú)線(xiàn)通信。 網(wǎng)絡(luò)容量大 一個(gè) ZigBe