[发明专利]基于无线传感器网络的高压电力线受力断裂监测系统

说明书

技术领域

本发明属于高压电力线监测技术领域，具体为一种能够利用低功耗无线传感器网络采集、处理、传输高压电力线受力信息的监测与报警系统。

背景技术

2008年我国南方遭遇雪灾，电力线普遍覆冰，严重情况下导致电力线断裂，由于电力公司无法判断电缆将要在何处断裂以及断裂后的具体位置，故无法进行及时抢修，这是现在电力线系统普遍存在的问题。

现有的电力线受力监测系统有采用张力传感器，利用全球移动通信系统（GSM）或通用分组无线电业务（GPRS）网络进行通信，分析电力线覆冰状况，对电力线覆冰时的受力状况进行监测的。但是GMS和GPRS网络都是收费型的网络，并且存在较大的局限性，因此这影响了系统的应用范围和应用前景。

基于无线传感器网络的电力线受力监测与报警系统，由于无线传感器网络是多跳网络，具有无主站、自组织、自治、自适应、体积小、价格便宜等优点，而且网络的通信是完全免费的，这对于系统的普及有很大的帮助。并且该系统可以实现全范围监测，减少传统人工监测的高额成本，提高监测的可靠性。它的研究成果可以满足电力系统在这个方面的需求，应用前景广阔。

目前针对电力线监测的国内专利有专利[1]林菲，李增军.电力线路接点温度监测系统[P].中国专利：200420112527。专利[1]公开了一种电力线路温度的监测系统，包括若干监测装置和控制装置。专利[2]叶耀确，潘润东.远程电力线路断线监控系统[P].中国专利:200820049172.8。专利[2]采用了由联网监控中心、传输网络和若干智能报警终端组成的监控系统。专利[3]刘建山.电力线覆冰监测装置[P].中国专利:200920276523.3。专利[3]是针对电力线覆冰情况进行监测的装置，该装置通过温湿度传感器和视频传感器读取数据，谈后通过GPRS将数据传输到变电站监控主机。专利[4]谢完成.基于GPRS的电力线覆冰监测装置[P].中国专利:201020617498.3.专利[4]提出了一个设置有太阳能电池和备用电池的监测装置，保证了电力的持续供电。以上这些专利都对电力线进行了监测，有基于电脉冲的，也有基于环境参数的，都采用了相应的传感器，并用GPRS将数据传送至终端，但都没有提及无线传感网络的应用。

发明内容

为了解决已有电力线监测系统中能耗较高、准确性较低、实时性较差的不足，本发明提供一种低功耗、提高监测的准确性和实时性的基于无线传感器网络的高压电力线监测系统。

为了解决上述技术问题提出的技术方案为：

一种基于无线传感器网络的电力线监测系统，所述电力线监测系统包括无线传感器节点网络和后台监控中心，所述无线传感器网络包括用以收集电力线受力数据和环境数据的传感器节点和用于传输数据的Sink节点，所述传感器节点与所述Sink节点连接，所述Sink节点与后台监控中心连接，在每根电线杆上放置一个所述传感器节点，所述传感器节点包括温度和湿度传感器，以及与所述电线杆连接的电力线的高处安装的张力传感器，所述张力传感器通过屏蔽线与无线传感器节点连接，所述后台监控中心包括用以将采集到的张力与预设最大拉断力比较，当张力超过最大拉断力时发出告警信号的异常监测模块。

进一步，所述后台监控中心还包括用以动态地显示各节点位置的受力情况和环境参数，将相关信息存入数据库，提供各种方式的查询服务的监测显示模块。

更进一步，所述后台监控中心还包括用以将告警信号通过短信猫发送到所在位置的指定手机号码的短信通知模块。

所述传感器节点包括数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块，其中，数据采集模块包括张力传感器、温湿度传感器和风力传感器，数据采集模块采集到数据后传至数据处理模块，数据处理模块主要是考虑采集到的数据存在较大的冗余，同时为了节省节点的能量，我们会对采集的数据进行处理，然后通过数据传输模块发送至Sink节点，所述的电源管理模块包括蓄电池和充放电模块，充电主要采用太阳能充电机制，这样可以保证传感器节点的续航能力。

所述Sink节点包括数据处理模块、数据传输模块、GPRS模块和电源管理模块；数据传输模块接收来自监测节点的数据，而数据处理模块主要是对多个传感器节点发送过来的数据进行汇聚处理，然后通过GPRS模块传送至后台监测中心。