基于OPPC分布式光纤测温的架空线路山火监测装置的制作方法

文档序号:14288140阅读:222来源:国知局

本实用新型涉及电力系统架空线路导线监测技术领域,具体地说是基于OPPC分布式光纤测温的架空线路山火监测装置。



背景技术:

输电走廊的受限迫使越来越多的输电线路架设于植被茂盛的山区或丘陵,在恶劣的气候环境下,这些地区极易发生山火等自然灾害。近年来,因山火导致的架空输电线路闪络跳闸或停运故障频频发生。

传统的山火监测手段,根据监测区域的特点,可分为两种:一种是宏观的、大范围的卫星遥感山火监测技术;另一种是局部的、小范围的传感器网络监测技术。卫星遥感山火监测技术受卫星过境时间限制,卫星遥感山火监测系统无法实现实时监测,并且对于热辐射在百米以内的火点,监测效果不佳,由于卫星监测受天气及环境影响很大,若有云层遮挡,卫星红外通道只能监测到云层上表面的温度。利用无线传感器网络法对山火监测,其电源的问题难以解决,对野外传感器的供电大都采用以蓄电池为主太阳能电池为辅的方式,受环境影响较大。无线传感对信息传输的可靠性要求非常高,在丛林中,植被的遮挡以及生物的破坏都会严重影响数据的传输。

分布式光纤传感器由于具有抗电磁干扰、抗噪声、无需供电和耐高温等优点,因此可在山火及输电高压线路等恶劣环境下工作。



技术实现要素:

本实用新型的目的是克服现有技术的不足,利用对山火的敏感度更高的光纤复合架空相线OPPC作为传感媒介,采用分布式光纤作为传感器对山火实现实时监测。

为实现上述目的,设计一种基于OPPC分布式光纤测温的架空线路山火监测装置,包括分布式光纤传感器、光纤复合架空相线,其特征在于:

所述的分布式光纤传感器包括激光器、光信号调制器、波分复用器、数据采集系统和嵌设有山火蔓延模型的终端控制器,所述的激光器的信号输出端连接光信号调制器的输入端,光信号调制器的输出端连接波分复用器的输入端,波分复用器的一个信号端用于连接被测输电线路中的光纤复合架空相线中的任意一根OPPC光纤,波分复用器的输出端依次连接数据采集系统、终端控制器。

所述的山火蔓延模型包括美国的Rothermel模型、加拿大的国家火蔓延模型、澳大利亚的McArthur模型或中国的王正非模型。

所述的终端控制器的信号输出端还连接报警器。

所述的数据采集系统设有DSP信号处理器。

所述的终端控制器采用矢量网络分析仪,中频带宽10kHz。

在架设光纤复合架空相线的电线杆上设置监控摄像头,所述的监控摄像头与终端控制器无线通讯。

所述的终端控制器与移动终端通讯连接。

在架设光纤复合架空相线的沿线布设无人机站,所述的无人机站采用电控的平面移动开合式房顶,无人机站内放有微型控制器、若干设有信号收发装置的无人机;微型控制器的信号输入端与所述终端控制器通讯连接,微型控制器的信号输出端连接电控的平面移动开合式房顶的信号接收端,微型控制器的另一信号端还与无人机的信号收发装置通讯连接。

所述的无人机站内还设有无人机充电板。

本实用新型的与现有技术相比,能对输电走廊的山火进行全天候实时监测,通过OPPC中的某一根光纤,实时采集温度信息,并实现分布式监测;可解决局部型监测装置在恶劣气候条件下存在的电源、通信、监测面窄及稳定性问题。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图。

具体实施方式

现结合附图及实施例对本实用新型作进一步地说明。

实施例1

参见图1,本实用新型一种基于OPPC分布式光纤测温的架空线路山火监测装置,包括分布式光纤传感器、光纤复合架空相线,其特征在于:

所述的分布式光纤传感器包括激光器、光信号调制器、波分复用器、数据采集系统和嵌设有山火蔓延模型的终端控制器,所述的激光器的信号输出端连接光信号调制器的输入端,光信号调制器的输出端连接波分复用器的输入端,波分复用器的一个信号端用于连接被测输电线路中的光纤复合架空相线中的任意一根OPPC光纤,波分复用器的输出端依次连接数据采集系统、终端控制器。本案中采用OPPC光纤作为传感媒介,是由于光纤复合架空地线OPGW位于架空线路的上侧,对山火的敏感度不如光纤复合架空相线OPPC光纤好,所以采用OPPC光纤。

本例中,激光器发射的光信号经光信号调制器调制后,再经波分复用器进入被测输电线路中的光纤复合架空相线中的任意一根OPPC光纤,光信号在OPPC光纤内传输过程中产生背向散射光,返回来的光信号经过波分复用器进入数据采集系统进行采集、分析,从而获取输电导线的温度,进而得出是否发生山火。当有山火发生时,靠近山火位置的光纤会有温度异常,数据采集系统实时记录OPPC光纤中的异常温度及异常温度位置,参见专利号为201310017365.0公告的发明专利《一种分布式光纤拉曼测温系统》。

本案中所述的终端控制器内嵌设有山火蔓延模型。另外,本案中除了监测山火发生的位置外,还可判断山火蔓延速度及预测山火到达输电线路的时间,山火蔓延速度是根据周边环境计算的,根据蔓延速度计算时间,可事先建立模型,该模型参见《森林防火》2004年第4期公布的“国内外林为蔓延模型简介”等文献。目前火焰蔓延模型主要有美国的Rothermel模型、加拿大的国家火蔓延模型、澳大利亚的McArthur模型和中国的王正非模型,以及这些模型的改进。

进一步的,所述的终端控制器的信号输出端连接报警器。当山火发生时,终端控制器产生报警信号,并触发报警器。

进一步的,所述的数据采集系统设有DSP信号处理器。

进一步的,所述的终端控制器采用矢量网络分析仪,中频带宽10kHz。

进一步的在架设光纤复合架空相线的电线杆上设置监控摄像头,所述的监控摄像头与终端控制器无线通讯。所述的终端控制器与移动终端通讯连接。本案中每个监控摄像头有相应的编号对应相应的电线杆,每个电线杆的地理位置也存储在终端控制器中。当某处的光纤温度明显高于设定值时,终端控制器会向离该处最近的正常工作的监控摄像头发送调取实时画面的信号,以便确认情况,提醒采取有关措施,防止山火进一步蔓延。

进一步的,所述的终端控制器与移动终端通讯连接,这样可以及时向多个移动终端发送报警信息,增加通知面。

进一步的,在架设光纤复合架空相线的沿线布设无人机站,所述的无人机站采用电控的平面移动开合式房顶,无人机站内放有微型控制器、若干设有信号收发装置的无人机;微型控制器的信号输入端与所述终端控制器通讯连接,微型控制器的信号输出端连接电控的平面移动开合式房顶的信号接收端,微型控制器的另一信号端还与无人机的信号收发装置通讯连接。当终端控制器获取有山火发生的可能时,可向最近的无人机站内的微型控制器发送信号,控制电控的平面移动开合式房顶打开,并选取一台无人机飞往指定的地点执行拍摄任务,并向终端控制器返回拍摄画面,终端控制器再向无人机站内的微型控制器发送无人机返回命令,当到达无人机站上空时,微型控制器再控制电控的平面移动开合式房顶打开。

进一步的,所述的无人机站内还设有无人机充电板,无人机返回无人机站内时,通过设在无人机充电板上的定位装置,保证无人机可以自动落在无人机充电板上进行充电。

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