CN108710160A - 电力系统中基于mems传感器的配电线路微气象监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，装置包括电源模块、传感器模块、数据采集模块、数据存储模块和数据通信模块；通过安装于配电线路杆塔和/或变压器上，电源模块为其他模块供能；数据采集模块通过传感器模块感知，采集风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中至少一种微气象数据，并存储在数据存储模块；数据通信模块通过无线数据传输采集到的微气象数据或接收其他微气象监测装置的数据。本发明装置实现了配电线路杆塔局部微气象监测，能够为极端天气下配电线路监测提供基础气象数据，为区域气象监测数据与杆塔情况建立有机联系，提高对输电线路运行状态的监测力度。

Description

电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置

技术领域

本发明属于电力系统防灾减灾技术领域，尤其涉及电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置。

背景技术

我国地域辽阔、地理环境复杂多变、气候条件相差甚远，对电网运行是一个极大的考验。配电线路密度大、杆塔结构及固定方式相对简单；而通常山区等偏僻地区，局部地形复杂，由于微地形的影响会形成微气象、进而形成极端天气，会造成配电线路倒塔、断塔等严重事故，造成巨大的经济损失。

目前，电力系统对于气象参数的监测尚处于区域监测水平，缺少针对配电线路杆塔局部微气象的监测，由此导致区域气象监测数据无法与杆塔受灾情况建立有机联系，特别是对于自然灾害中的天气现象，如大风、暴雨等，对配电线路影响规律考虑较少，不利于灾害天气下配电线路监测。

发明内容

针对上述问题，本发明公开电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，采用以下技术方案：

所述配电线路微气象监测装置，包括电源模块、传感器模块、数据采集模块、数据存储模块和数据通信模块，该装置安装于配电线路杆塔或变压器；

所述电源模块为整个装置供能；

所述传感器模块感知装置所处区域的微气象信息；

所述数据采集模块采集传感器模块感知到的微气象信息，转化为数据信息；

所述数据存储模块存储数据采集模块采集到的数据；

所述数据通信模块可以发送所述数据存储模块中的数据到服务器，也可接受来自于其他区域的微气象监测装置收集的数据并存储。

优选的，所述配电线路微气象监测装置采集装置所在区域内风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中的至少一种微气象信息。

优选的，所述电源模块包括太阳能板和/或蓄电池，以太阳能板供能为主电源，以蓄电池为后备电源；即使在天气久不晴朗的区域内，装置也可正常工作。

优选的，所述传感器模块采用MEMS传感器；MEMS传感器的优点有：高精度、检测流量范围广、适用于各种需求的流量计测、性能偏差小、高灵敏度、高频、体积小和使用寿命长。

优选的，所述传感器模块采用的MEMS传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、风速风向传感器和雨量传感器中的至少一个，用以监测装置所处区域风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中的至少一种微气象信息。

优选的，所述风速风向传感器采用MEMS热式风速风向传感器。

优选的，所述气压传感器采用压阻式MEMS压力传感器。

优选的，所述数据存储模块采用闪存存储方式存储数据采集模块采集的微气象数据；与传统硬盘相比，闪存存储的优点是读写速度快、功耗低，读取方便。

优选的，所述数据通信模块采用无线数据传输方式传输或者接收气象数据；无线数据传输具有成本低廉、适应性好、网络扩展性好和维护难度低等优点。

本发明还提供了一种电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测方法，包括：

利用传感器感知配电线路所处区域微气象信息；

对感知到的微气象信息进行数据采集；

存储采集到的微气象数据；

通过数据通信发送存储的微气象数据至服务器或接收其他区域的微气象监测装置采集的数据。

本发明所述配电线路微气象监测装置安装于配电线路杆塔或变压器上，基于太阳能或蓄电池供能；通过传感器模块和数据采集模块，采集风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中至少一种微气象数据，并存储在数据存储模块；数据通信模块通过无线数据传输方式发送装置采集到的微气象数据至服务器，用于数据的永久存储,以及进一步的深入分析；也可接收其他区域的微气象监测装置采集的数据，目的在于这些微气象监测装置组网,形成区域微气象监测网。本发明装置实现了配电线路杆塔局部微气象监测，能够为极端天气下配电线路监测提供基础气象数据，为区域气象监测数据与杆塔情况建立有机联系，提高对输电线路运行状态的监测力度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的配电线路微气象检测装置的结构图；

图2示出了本发明实施例的数据通信模块运行流程示意图；

图3示出了本发明实施例的配电线路微气象检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，包括电源模块(1)、传感器模块(2)、数据采集模块(3)、数据存储模块(4)和数据通信模块(5)，该装置安装于配电线路杆塔或变压器，通过五个模块的配合工作，采集装置所在区域的风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中的至少一种微气象信息。

实施时，电池模块(1)优选地主要通过太阳能，辅以蓄电池为传感器模块(2)、数据采集模块(3)、数据存储模块(4)和数据通信模块(5)供能，维持微气象监测装置正常运转；例如，在日照时长较长的地方云南昆明，太阳能电池为主电源，为各个模块和器械供电；但是当云南昆明进入雨季或阴雨天气较长时，太阳能板吸收光能转化为电能的效率低，无法保证装置正常供电，此时利用备用电池蓄电池对各个模块和器械进行供电，从而保证了装置的正常运行。

传感器模块(2)通过多种MEMS传感器，包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、风速风向传感器和雨量传感器中的至少一种，利用其灵敏度高、精度高、检测流量范围广、性能偏差小、体积小和使用寿命长等特点，感知装置所处区域内的风速、风压、气压、雨量、温度和湿度等至少一种微气象数据；例如，利用MEMS热式风速风向传感器感知区域内风速风向、利用压阻式MEMS压力传感器感知气压。

数据采集模块(3)采集传感器模块(2)感知的微气象信息，转化为微气象数据并存储到数据存储模块(4)；数据存储模块(4)优选地使用读写速度快、功耗低，读取方便的闪存存储方式存储采集到的微气象数据；例如：2018年8月1日星期三上午10时30分，微气象监测装置感知到微气象信息，在闪存盘中存储相应微气象信息为环境温度为20℃，湿度(相对)为34％，气压为0.84个标准大气压，风速为8.35m/s，风向为东南风，雨量(本日8时至次日8时)为7mm等具体数据，以便监测及分析。

微气象数据存储之后，装置通过数据通信模块(5)将采集到的微气象数据发送至服务器，优选发送至布置在云端的微气象数据服务器，用于数据的永久存储,以及进一步的深入分析；，同时可接收其他微气象数据监测装置的数据，其目的在于这些微气象数据监测装置组网,形成区域微气象监测网；优选地使用成本低廉、适应性好、网络扩展性好和维护难度低的无线数据传输方式进行数据传输和接收。

例如，如图2所示，微气象监测装置通过中国移动通讯集团公司或中国联合网络通信集团有限公司或中国电信集团公司提供的公网传输网络实现无线数据传输，当处于某偏僻山区的微气象监测装置A无法将采集的数据传输至微气象数据服务器，此时可以通过微气象监测装置之间互联形成的区域微气象监测网，将A装置采集的微气象数据A’发送至另一区域内的微气象监测装置B(B与微气象数据服务器连接完好)，然后，通过B装置将数据A’传输到微气象数据服务器，不遗漏监测数据，保证监测的连续性和完整性，实时监测输电线路各处的微气象状态。

在上述装置的基础上，本发明实施例还提供了一种电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测方法，如图3所示，包括：利用传感器感知配电线路所处区域微气象信息；基于感知到的微气象信息进行数据采集；存储采集到的微气象数据；通过数据通信发送存储的微气象数据至布置在云端的微气象数据服务器或接收其他区域的微气象监测装置采集的数据。

本发明公开的微气象监测装置能够在地理环境复杂、气候条件不一的环境下，对配电线路杆塔所处区域微气象进行监测，并可以采集、存储和传输微气象数据，能够为极端天气下配电线路监测提供基础气象数据，为区域气象监测数据与杆塔情况建立有机联系，提高对输电线路运行状态的监测力度，具有进步意义。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述配电线路微气象监测装置，包括电源模块(1)、传感器模块(2)、数据采集模块(3)、数据存储模块(4)和数据通信模块(5)；

所述电源模块(1)，用于为微气象监测装置供能；

所述传感器模块(2)，用于感知装置所处区域的微气象信息；

所述数据采集模块(3)，用于采集传感器模块(2)感知到的微气象信息，转化为数据信息；

所述数据存储模块(4)，用于存储数据采集模块(3)采集到的数据；

所述数据通信模块(5)，用于发送所述数据存储模块(4)中的数据到服务器或者接收来自于其他区域的微气象监测装置收集的数据并存储。

2.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述配电线路微气象监测装置采集风速、风压、气压、雨量、温度和湿度中的至少一种微气象信息。

3.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述电源模块(1)包括太阳能板和/或蓄电池。

4.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述传感器模块(2)采用MEMS传感器。

5.根据权利要求4所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述MEMS传感器包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器、风速风向传感器、雨量传感器中的至少一个。

6.根据权利要求5所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述风速风向传感器采用MEMS热式风速风向传感器，和/或所述气压传感器采用压阻式MEMS压力传感器。

7.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述数据存储模块(4)采用闪存存储方式存储采集的微气象数据。

8.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述监测装置设置在杆塔或变压器。

9.根据权利要求1所述的电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测装置，其特征在于，所述数据通信模块(5)采用无线数据传输方式传输或者接收气象数据。

10.电力系统中基于MEMS传感器的配电线路微气象监测方法，其特征在于，

利用传感器感知配电线路所处区域微气象信息；

对感知到的微气象信息进行数据采集；

存储采集到的微气象数据；

通过数据通信发送存储的微气象数据至服务器或接收其他区域的微气象监测装置采集的数据。