[实用新型]基于GPS的输电导线舞动监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于GPS的输电导线舞动监测系统。

背景技术

输电导线舞动能造成巨大的经济损失和严重的社会影响，是个世界性的难题！国内外学者自20世纪30年代就开始对导线舞动进行了大量的实验和理论研究，取得了一定的成果，目前使用的输电导线舞动监测系统主要是采用如下监测方法：

计算机仿真技术监测方法、基于传感器技术监测方法、视频图像技术监测方法。上述方法存在的问题包括：

1、计算机仿真技术监测仅限于输电导线舞动的理论研究，无法在工程实践中应用；

2、基于传感器技术监测的缺点很明显，只有在输电导线上布置数量较多的传感器，才能得到较多的数据，导线舞动曲线拟合的才好，而布置在输电导线上的传感器本身可能破坏导线舞动模型，成为安全隐患，可操作性差；

3、视频图像技术监测的图像传输率低，视频信号容易失真，动态性能差；摄像头容易被积雪覆盖，夜晚受光线影响不能正常工作，无法对输电导线进行全天候的监测。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种可实现性好、动态性能好、技术水平高、能够全天候工作的基于GPS的输电导线舞动监测系统。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于GPS的输电导线舞动监测系统的特点是包括卫星信号接收模块、卫星信号解析模块、数字信号处理模块、键盘和液晶显示模块、GSM无线通信模块和电源管理模块；

所述卫星信号接收模块是由固定在绝缘子串上或悬挂于样本导线正下方的GPS天线A和GPS天线B组成，用于接收来自卫星的射频载波信号；

所述卫星信号解析模块是由GPS接收板A和GPS接收板B组成，用于解析来自卫星的射频载波信号，得到卫星的载波相位Φ、卫星的高度角H、卫星的方位角Ω；

所述数字信号处理模块由DSP处理芯片组成，用于解析样本导线L的姿态角，所述对于样本导线L的姿态角的解析是基于相位双差观测方程构造样本导线舞动的数学模型，采用同步扰动随机逼近SPSA算法解析出样本导线的姿态角；所述样本导线L的姿态角是以样本导线航向角α和样本导线俯仰角β表征；

所述键盘和液晶显示模块分别用来输入和显示样本导线静态时的姿态角；并实时显示样本导线的实时姿态角；

所述GSM无线通信模块用于向监测中心发送样本导线的实时姿态角，所述监测中心通过所述GSM无线通信模块对系统进行远程参数的设置；

选取位于输电线路铁塔塔头一端、处在GPS天线A和GPS天线B之间的一段输电导线为样本导线L。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型可实现性好：监测系统中以两个GPS天线固定在绝缘子串上，或悬挂于样本导线正下方，监测系统中其它部分均固定在输电线路铁塔塔头上，对导线舞动模型不会产生影响；

2、本实用新型动态性能好：监测系统中GPS接收机的采样频率为20赫兹，而输电导线舞动的频率为0.1～3赫兹，远远满足采样定理的要求，特别是SPSA算法的引入，更加保证了样本导线姿态角解算的效率和稳定性，实现对输电导线舞动的实时监测，动态性能较好；

3、本实用新型技术水平高：监测系统采用GPS技术实现对导线舞动的实时监测，其中样本导线舞动模型的建立和样本导线姿态角的解析都是精密的过程，任一环节出现细微误差都会对结果产生较大的影响；而本实用新型的测量结果精度较高，能够实现对导线舞动的实时监测，充分说明了本实用新型技术水平高；

4、本实用新型能够全天候工作：在GPS系统中，24颗卫星的轨道分布使得我们在全球任何地方、任何时间都能观测到4颗以上的卫星，满足本实用新型中监测系统所需卫星颗数；GPS天线接收卫星载波信号不受积雪、风雨和光线的影响，能够对输电导线进行全天候的监测。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型中输电线路铁塔及样本导线位置示意图；

图3为本实用新型样本导线姿态测量原理示意图；

图4为本实用新型中SPSA算法流程图。

具体实施方式

参见图1，本实施例中的基于GPS的输电导线舞动监测系统包括：卫星信号接收模块、卫星信号解析模块、数字信号处理模块、键盘和液晶显示模块、GSM无线通信模块和电源管理模块；其中，

卫星信号接收模块，由GPS天线A 1和GPS天线B 2组成，用于接收来自卫星的射频载波信号；