[发明专利]一种基于IMU的输电线舞动监测系统

说明书

本发明提供了一种基于IMU的输电线舞动监测系统，所述输电线舞动监测系统包括线路舞动监测节点、数据读取部分以及数据处理部分供电部分；所述数据读取部分分别与所述线路舞动监测节点、所述数据处理部分、所述供电部分相连接；所述数据处理部分以所述数据读取部分的回传数据作为计算的依据，对所述输电线舞动进行监测。本发明提供了一种基于IMU的输电线舞动监测系统，能够准确、便捷的对输电线舞动进行监控，保证输电线工作安全可靠性。

技术领域

本发明属于输电线路状态监测技术领域，特别涉及一种基于IMU的输电线舞动监测系统。

背景技术

随着我国电网建设的发展，近年来我国架空输电线路灾害事故发生的频率和强度明显增加，而舞动是其中危害较为严重的一种。舞动是导线截面在风激励作用下不均匀受力产生的一种低频大振幅的自激振动现象。导线舞动的危害是多方面的，轻者会引起相邻线路闪络、跳闸，重者发生金具及其绝缘子损坏、甚至倒塔等严重灾害事故，而定位功能的缺失使得工作人员难以快速抵达电网故障区域进行维护。

由于惯性传感器和北斗定位系统在导航、控制等领域的广泛应用，北斗定位系统和IMU在实时测量方面开始发挥作用。目前对输电线舞动的状态数据的获取主要是通过安装在输电线上的加速度传感器实现。

北斗卫星作为我国自主知识产权的全天候、全天时卫星导航定位信息系统，具有通信实时性好、数据精度高、覆盖范围广和传输安全可靠等特点，能够有效解决当前线路杆塔位移形变监测需求。

现有舞动监测主要分为硬件设备和仿真展示平台两部分组成。硬件设备方面以单一的加速度传感器或IMU为主。传感器以一定频率将采集到的数据发送给平台应用进行舞动分析。该方式在实际应用中会遇到由漂移导致的加速度累加误差和阴雨天气太阳能供电不足的问题导致分析结果误差较大、设备不能持续工作等问题。且现有的监测系统数据处理算法较为简单，数据精确度与准确性不能得到保证。

发明内容

针对现有输电线舞动监测设备的定位和供电上的缺陷，本发明公开了一种基于IMU的输电线舞动监测系统。通过北斗定位系统，提供了线路舞动监测节点的地理位置；可通过IMU实时采集的加速度和角加速度来计算输电线在空间中的形变位移，在实现输电线舞动区域定位，线路舞动速度和位移监测的基础上，通过提供一种感应取电方式，解决了传统太阳能供电在阴雨天气失效的不足；通过让监测器将数据打包通过4G/5G发送给远端的数据处理部分，可对数据进行处理分析，以形成较为完善的输电线舞动监测体系。

本发明具体为一种基于IMU的输电线舞动监测系统，所述输电线舞动监测系统包括供电部分、数据读取、数据处理、舞动监测节点部分，所述数据读取包括无线通信模块、卡尔曼滤波算法、STM32控制模块，所述数据读取部分主要负责接收IMU传来的加速度和角加速度数据，主要由所述STM32控制模块完成；所述STM32控制模块负责一个特定的较为广阔的地理区域，此区域内分布着各个传感测试节点；所述输电线舞动监测系统负责与这一区域的所有所述舞动监测节点进行通信。

所述线路舞动监测节点由一系列布置在输电线路上的IMU节点和北斗定位系统组成。

所述舞动监测节点、所述数据读取、所述数据处理部分的通信由无线通讯模块完成。

所述无线通信模块包括ZigBee通讯模块、4G/5G网络通信模块、4G/5G接收系统。

所述北斗通信模块包括：GPRS通信电路、射频模块、主控芯片、有源天线和北斗定位模块。所述通讯模块与所述STM32控制模块电气相连。

所述STM32控制模块与所述GPRS通信电路、所述射频模块、所述有源天线和所述北斗定位模块电气相连；所述STM32控制模块与所述4G/5G网络通讯模块电气相连。