[发明专利]基于DigiMesh网络的电缆外护套状态监测系统及其监测方法

说明书

基于DigiMesh网络的电缆外护套状态监测系统及其监测方法，将电力电缆外护套状态信息采集和DigiMesh通信技术相结合，以多跳的方式实现数据回传。本发明通过数据采集器将电缆状态数据进行实时测量，通过物联网进行数据传输，具有高效，高可靠性和超低功耗的特点，同时具备较强的抵御灾害应急通信的能力，能够及时的将监测状况传送到中心服务器，中心服务器对数据进行处理，根据处理后的数据判定电缆外护套的状态。这对实现电力电缆的及时检修，减少线路中存在的安全隐患有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及电力系统配电网管理技术领域，特别是电缆外护套状态监测系统及方法。

背景技术

智能电网作为电力系统发展建设的方向，要求对系统中所有设备的实时状态进行监测，以便及时检修。电力电缆是电力系统中最重要的组成部分之一，用于传输和分配电能，实践证明，很多电缆故障都是由电缆外护套发生故障引起，而电缆一旦发生故障，可能会产生重大损失。目前，电力电缆状态数据采集技术部分已实现，并在一定程度上进行了应用，但如何有效地解决实时监测电力电缆外护套状态和状态数据传输一直没有得到真正解决。这个问题集中体现在如何建立高可靠性，低功耗，低成本，灵活度高的输电线路通信系统，来实现信息的无线传输。

目前电力电缆状态监测数据传输主要有两种方式，即通用无线分组服务(GPRS，general packet radio service)和无线传感器网络(WSN，wireless sensor network)。GPRS监测系统需要长期租用电信部门的通信服务，费用较高，数据传输带宽受限，且存在潜在的数据信息安全问题。WSN技术是无线网络研究的热门领域，近年来，WSN得到实际应用的主要是以IEEE 802.15.4标准为基础的ZigBee无线传感网络。ZigBee网络是一种低复杂度，低功耗，低成本的无线网络技术，但ZigBee网络中节点间的传输距离有限，当传输距离扩展到几百米时需要增加功率放大器，通信设备的功耗也会相应增加。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种基于DigiMesh网络的电缆外护套状态监测系统，它可以提高通信系统的灵活性、及时性和可靠性，降低成本，降低盲目性。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有传感器节点、汇聚节点和中心服务器；传感器节点分别设置在待测电缆的各位段点上，汇聚节点设置在待测电缆邻近中心服务器的一端，中心服务器位于远端监控中心；中心服务器、汇聚节点和传感器节点呈长链树型拓扑结构；传感器节点之间进行数据交互，传感器节点与汇聚节点进行数据交互，汇聚节点与中心服务器进行数据交互；

所述传感器节点均包括有数据采集器、电池模块和无线通信器，电池模块为数据采集器和无线通信器提供工作电源；数据采集器通过电缆向同一支路上的传感器节点的数据采集器发送并接收监测脉冲，再将接收到的监测脉冲信息发送至无线通信器；无线通信器包括有主处理单元和xtend无线通信单元，主处理单元控制数据采集器、电池模块和xtend无线通信单元工作，接收并处理数据采集器发送的监测脉冲信息，并将处理后的监测脉冲信息至该传感器节点的xtend无线通信单元，该xtend无线通信单元将处理后的监测脉冲信息发送至目标传感器节点的xtend无线通信单元或汇聚节点，汇聚节点再将汇聚的信息发送至中心服务器。

进一步，数据采集器通过UART接口单元将数据发送至主处理单元。

进一步，主处理单元采用16位RISC混合信号处理Msp430F169单片机。

进一步，所述电池模块包括有充电控制单元、太阳能电池和铅酸蓄电池，太阳能电池产生的电能通过充电控制单元为铅酸电池蓄电，充电控制单元接收主处理单元发送的控制指令。

本发明的另一个目的就是提供一种基于DigiMesh网络的电缆外护套状态监测系统，它可以有效地解决实时监测电力电缆外护套状态和状态数据传输的难题。

本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：