[发明专利]一种基于NB‑IoT技术的杆塔倾斜状态监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及物联网技术，电力输电线路技术以及监测系统技术领域，更具体地说，是涉及一种基于NB-IoT技术的杆塔倾斜状态监测系统。

背景技术

输电线路杆塔是高压电能输送的基础设施之一，随着高压输电的不断发展，杆塔在承担高压输电线路中起着举足轻重的作用，同时，输电线路杆塔的使用量在迅速增加并且分布广泛。输电线路杆塔基座的牢固和稳定，对输电线路十分重要。设置在一些不良地质区（例如采空区、滑坡区、沼泽水田区、海边台风区、沙地及高盐冻土区）的杆塔容易发生一定程度的倾斜。而强风，大雨，暴雪，冰雹等恶劣自然天气的影响同样可能引起杆塔的倾斜甚至变形，进而使输电线路受力不均，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行，久而久之，造成杆塔的坍塌，导致整条输电线路停运，造成巨大的经济损失。但是在杆塔倾斜发生的初期，倾斜度较小，难以用肉眼直接观察判断杆塔是否发生倾斜。因此，为保证输电线路的安全运行，有必要建立杆塔倾斜状态的监测系统，以及早发现杆塔倾斜状态并及时加以维修。

现有技术中，传统的人工巡线监测杆塔倾斜状态的方式，工作效率低下且困难较大。而现有的利用通信技术的杆塔监测系统中，其通信方式大多依赖于GSM/GPRS网络与运营商的基站，相对简便，易于部署，但运营成本与系统整体功耗均较高，同时，在接入能力、抗干扰能力以及通信覆盖能力上有所不足。公开号为106403896A《基于LoRa技术的杆塔倾斜状态监测系统》公开了一种基于LoRa技术的杆塔倾斜状态监测系统，利用LoRa技术降低系统的功耗，虽然加强了通信距离，但是需在杆塔附近另行架设LoRa基站。公开号为107101615A《基于蓝牙通信的输电线路杆塔倾斜监测系统及其应用方法》公开了一种基于蓝牙通信的输电线路杆塔倾斜监测系统及其应用方法，使用户能够使用智能手机及时获取杆塔倾斜的相关信息，以采取对杆塔倾斜的应对措施，但是其存在如前所述的接入能力、抗干扰能力以及通信覆盖能力上有所不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：克服上述背景技术的不足，提供一种基于NB-IoT技术的通信距离远、抗干扰能力强、低成本、低功耗、可实现大量连接，深度覆盖的可靠性强的杆塔倾斜状态监测系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于NB-IoT技术的杆塔倾斜状态监测系统，包括NB-IoT传感单元、NB-IoT基站、IoT核心网、IoT管理平台和监测中心。NB-IoT传感单元和NB-IoT基站连接，NB-IoT基站通过NB-IoT核心网和IoT管理平台连接，IoT管理平台和监测中心连接。

所述NB-IoT传感单元安装于杆塔上，用于完成对于环境和杆塔倾斜的数据信息采集，并将原始传感数据打包，传输至NB-IoT基站。所述NB-IoT基站接收相应的NB-IoT传感单元发送的原始传感数据包，将其打包为符合以太网标准的数据包，使用TCP/IP协议进行通信，通过IoT核心网传输至IoT管理平台。所述IoT管理平台，接收通过IoT核心网传输的数据包，对其进行时间、区域上的划分，并将其传给与其区域相应的监测中心。所述监测中心，能够实时获取并处理分析大量数据包，并根据数据对杆塔的实时状况及时做出处理。当所测的各项传感器数据与正常工作状态下的各项数据的标准值的差距达到监控中心上的预设差值时，即可迅速派出人手，对对应区域杆塔进行人工检修与维护，在无需长时间进行人工巡线的前提下，保证有效避免因杆塔倾斜而导致的安全隐患。

进一步，所述NB-IoT基站使用TCP/IP协议进行通信，传输至IoT核心网；所述IoT核心网，使用相关标准的计算机网络协议进行通讯，将数据包传输至IoT管理平台。

进一步，所述NB-IoT传感单元与NB-IoT基站之间通过星型拓扑结构架设网络，实现数据传输通信功能。

进一步，所述NB-IoT传感单元包括环境检测模块、倾斜检测模块、MCU、NB-IoT传感模块和电源模块。所述环境检测模块与MCU通过IIC总线连接；所述倾斜检测模块与MCU通过IIC总线连接；所述NB-IoT传感模块与MCU通过SPI总线连接；所述环境检测模块、倾斜检测模块、MCU、NB-IoT传感模块均与电源模块相连接。

进一步，所述环境检测模块包括温湿度传感器、风向传感器、风速传感器和气压传感器。

温湿度传感器、风向传感器、风速传感器和气压传感器均与MCU连接。所述温湿度传感器，通过IIC总线和MCU进行通信，将测得的温度与湿度数据传输给MCU，并接收来自MCU的控制命令。