一种集成多传感器的电线杆防灾减灾装置及其方法与流程

本发明涉及电力电线杆的环境数据采集装置和方法，尤其涉及一种集成多传感器的电线杆防灾减灾装置及其方法。

背景技术：

现有技术中，电线杆的防灾减灾措施一直未得到重视，只是在电线杆立杆时进行技术规范，随着电线杆应用时间的推移，一旦由于洪水、地质沉降，暴风大雪天气，使电线杆发生倾斜、倒伏，后果不堪设想，电力安全也是行业内及其重视的一个方面。本发明其工作原理是采用多传感器技术，进行边缘化计算，综合分析电线杆所在现场的安全状态，对电线杆的水位淹没高度、地质沉降引起的电线杆倾斜角度、现场温湿度和风速进行探测和数据趋势分析，让管理者在云端管理监测平台进行监测，在电线杆发生安全风险之前就得到预警和报警信息，从而迅速决策和处置，在风险未来临之前进行防范，避免了国家财产损失和保护了人民生命财产安全。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，电力电线杆在使用过程中遇到的各类环境风险的预防。即：当由于洪水、地质沉降，暴风大雪天气，使电线杆发生倾斜、倒伏时，利用多传感器技术对现场水位淹没高度、地质沉降引起的电线杆倾斜角度、现场温湿度和风速进行探测和数据趋势分析，测出电线杆下方液位高度数据、电线杆倾斜角度数据、环境温湿度数据、环境风速数据等数据，并通过综合处理模块进行边缘计算，当预警和报警数据超过设定阀值时，通过网络通信子模块发送至云端数据监测平台。

为了达到上述目的，本发明公开了一种集成多传感器的电线杆防灾减灾装置，其采用以下技术方案予以实现：

一种集成多传感器的电线杆防灾减灾装置，包括微波雷达液位传感器、三维传感器、温湿度传感器、风速传感器和综合处理模块；

所述微波雷达液位传感器，用于发射高频微波信号，接收经过液位反射的高频微波信号，并将接收到的高频微波信号进行处理后输出中频信号；

所述三维传感器，通过检测电线杆三维实时状态判断电线杆是否倾斜或倒伏；

所述温湿度传感器，通过检测环境温湿度实时状态判断现场环境风雨雪的实时影响；

所述风速传感器，通过检测环境风速实时状态判断现场风力大小变化，预防电线杆因风力影响被破坏；

所述综合处理模块，由数据通信子模块、综合处理和通信管理子模块、网络通信子模块和gps/北斗导航模块构成；所述数据通信子模块用于接收前端四个传感器采集到的环境数据，并将环境数据发送到综合处理和通信管理子模块；所述综合处理和通信管理子模块对捕获目标信息进行数据分类和统计，并发送网络通信子模块；gps/北斗导航模块定期发送电线杆所在位置的经纬度；所述网络通信子模块用于与云端数据监测平台通讯；

所述综合处理模块通过网络通信子模块，将电线杆下方液位高度，电线杆实时倾角，环境温湿度，环境风速数据上传到云端数据监测平台。

作为本发明公开的装置的一种优选实施方式：所述微波雷达液位传感器、三维传感器、温湿度传感器和风速传感器集成在一起。

作为本发明公开的装置的一种优选实施方式：微波雷达液位传感器、三维传感器、温湿度传感器和风速传感器分别探测电线杆现场液位高度、电线杆倾斜角度、环境温湿度，环境风速数据，通过数据通信子模块推送到综合处理和通信管理子模块，综合处理和通信管理子模块对现场数据进行边缘计算，当有数据超过警戒阀值或直接超过报警阀值，综合处理和通信管理子模块根据内部算法，自我决策是否需要通过网络通信子模块向云端数据监测平台推送警戒或报警数据，以便控制中心的管理人员接受提醒并作出现场处置决策。

作为本发明公开的装置的一种优选实施方式：综合处理模块预留用于扩展环境参数监测传感器的冗余接口。

作为本发明公开的装置的一种优选实施方式：所述微波雷达液位传感器的高频微波信号的频段为24ghz或77ghz。

本发明还公开了一种集成多传感器的电线杆防灾减灾方法,其采用任一上述的电线杆防灾减灾装置执行如下步骤：

步骤s1:

将微波雷达液位传感器安装在传感器支架上，向下方液位区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达液位传感器接收到回波信号后，传感器内部的处理单元计算出雷达距离液位的距离即得出液位高度；

将三维传感器安装在传感器支架上，通过内部三维陀螺仪计算电线杆的实时三维角度，当这些角度发生改变时，实时计算出三维方向上的角度变化，经过分析后得到电线杆的空间角度变量，综合得出电线杆当前的倾斜角度；

将温湿度传感器安装在传感器支架上，探测现场环境的温湿度实时状态数据，得出当前电线杆环境的温湿度状态；

将风速传感器安装在传感器支架上，探测现场环境的风速实时状态数据，得出当前电线杆环境的风速级数信息；

步骤s2:

综合处理模块，通过数据通信子模块获取下游微波雷达液位传感器液位传感器、三维传感器、温湿度传感器、风速传感器上传的各项数据,并将现场数据传输给综合处理和通信管理子模块，然后综合处理和通信管理子模块综合处理上述现场环境数据，进行边缘计算，并作出警戒或报警决策；

步骤s3:

网络通信子模块将警戒和报警数据和装置所在电线杆经纬度位置信息一起上传到云端数据监测平台；由云端数据管理平台进行分析和管理。

本发明有益效果是：

与现有电力电线杆无任何使用过程中风险防范措施相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用微波雷达液位传感器探测器，由于微波方向性好，速度等于光速，穿透力高，所以在户外使用时不易受到自然环境的影响而产生误差，工作稳定。本发明向下方液位区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达液位传感器接收到回波信号后，传感器内部的处理单元计算出雷达距离液位的距离，洪水来临时，可在复杂的现场环境中稳定工作，实时向中心报告水位高度。

2、本发明所述三维传感器，通过内部三维陀螺仪计算电线杆的实时三维角度，当这些角度发生改变时，实时计算出三维方向上的角度变化，经过分析后得到电线杆的空间角度变量，综合得出电线杆当前的倾斜角度，当角度超过警戒阀值，立即预警，避免了电线杆倒伏。

3、本发明所述温湿度传感器，探测现场环境的温湿度实时状态数据，得出当前电线杆环境的温湿度状态；当湿度过大，严寒周期变长，电力线会结冰，引起电力线下垂引发事故，及时采取融冰措施避免了此类事故风险；

4、本发明所述风速传感器，探测现场环境的风速实时状态数据，得出当前电线杆环境的风速级数信息，当风力过大，对过往路段采取封闭措施，减少相关事故风险；

5、本发明提升了电力电线杆安全管理的智能化水平，可自动采集电线杆下方液位高度数据、电线杆倾斜角度数据、环境温湿度数据、环境风速数据，并通过综合处理模块进行数据整理和边缘计算，将电线杆的环境风险降低到最小，保障了电力线的安全。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的组成结构原理图；

图2为本发明的一种具体实施方式的工作过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

本发明公开了现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。参看图1-2所示,本发明是一种集成多传感器的电线杆防灾减灾装置，包括微波雷达液位传感器液位传感器、三维传感器、温湿度传感器、风速传感器(4)和综合处理模块；

所述微波雷达液位传感器液位传感器安装在传感器支架上，向下方液位区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达液位传感器接收到回波信号后，传感器内部的处理单元计算出雷达距离液位的距离即得出液位高度；

所述三维传感器安装在传感器支架上，通过内部三维陀螺仪计算电线杆的实时三维角度，当这些角度发生改变时，实时计算出三维方向上的角度变化，经过分析后得到电线杆的空间角度变量，综合得出电线杆当前的倾斜角度；

所述温湿度传感器安装在传感器支架上，探测现场环境的温湿度实时状态数据，得出当前电线杆环境的温湿度状态；

所述风速传感器安装在传感器支架上，探测现场环境的风速实时状态数据，得出当前电线杆环境的风速级数信息；

所述综合处理模块，通过数据通信子模块获取下游微波雷达液位传感器液位传感器、三维传感器、温湿度传感器、风速传感器上传的各项数据,并将现场数据传输给综合处理和通信管理子模块，然后综合处理和通信管理子模块综合处理上述现场环境数据，并作出警戒或报警决策。

本发明公开的一种集成多传感器的电线杆防灾减灾方法，包括如下步骤：

s1.1:所述微波雷达液位传感器液位传感器(1)安装在传感器支架上，向下方液位区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达液位传感器接收到回波信号后，传感器内部的处理单元计算出雷达距离液位的距离即得出液位高度；

s1.2:所述三维传感器(2)安装在传感器支架上，通过内部三维陀螺仪计算电线杆的实时三维角度，当这些角度发生改变时，实时计算出三维方向上的角度变化，经过分析后得到电线杆的空间角度变量，综合得出电线杆当前的倾斜角度；

s1.3:所述温湿度传感器(3)安装在传感器支架上，探测现场环境的温湿度实时状态数据，得出当前电线杆环境的温湿度状态；

s1.4：所述风速传感器(4)安装在传感器支架上，探测现场环境的风速实时状态数据，得出当前电线杆环境的风速级数信息；

步骤s2:综合处理模块(5)，通过数据通信子模块(51)获取下游微波雷达液位传感器液位传感器(1)、三维传感器(2)、温湿度传感器(3)、风速传感器(4)上传的各项数据,并将现场数据传输给综合处理和通信管理子模块(52)，然后综合处理和通信管理子模块(52)综合处理上述现场环境数据，进行边缘计算，并作出警戒或报警决策。

步骤s3:，网络通信子模块(53)将警戒和报警数据和装置所在电线杆经纬度位置信息一起上传到云端数据监测平台；由云端数据管理平台进行分析和管理。

所述电力电线杆现场环境参数信息包括：所述现场环境参数信息包括：电线杆下方液位高度数据、电线杆倾斜角度数据、环境温湿度数据、环境风速数据。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。