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摘要：高压输电线路担负着电能远距离输送的重任，现有的输电线路巡线检测技术成本高，检测手段单一，众多不确定因素导致高压输电线路处于无保护状态，给电力部门的输电安全埋下了较大隐患，本系统拟在现有检测技术基础上对各类安装于输电线路和杆塔上的传感器组建成一套智能无线传感网络，实时监测输电线路的运行状态，同时通过3G无线通信网络将各个智能终端组合构建成输电线路的无线物联网，从而完成各个智能终端的信息互通以及输电线路的实时预警，降低了线路巡线人员的劳动强度，保证了输电线路的安全运行。
关键词：高压输电线路；无线传感网络；在线监测；3G模块
中图分类号：TM755；TP23
1 前言
高压输电线路担负着电能远输送的重任，分布范围极广， 高山、 河流无处不在，众多不确定因素导致高压线路处于无保护状态，常规高压输电线路通常采用人工巡线或者直升机巡线，但效果往往不好，目前国内外的研究主要集中在输电线路状态的监测，包括绝缘子污秽监测、雷电监测、环境监测、导线微风振动监测等在线监测技术，以及红外检测、 紫外检测、 超声波法检测、 电场法检测等带电检测技术，且上述检测技术已经相对成熟，而对线路入侵检测研究较少，对人为的损害无法进行预警和排除，不能提前对线路的运行状态和安全性能进行预估和报警。
本系统拟在现有输电线路检测技术基础上对各类安装于线路和杆塔上的传感器构建一套无线传感网络，在线监测输电线路的实时运行状态，包括视频、图像、微气候、电缆接头温度、振动、绝缘子应力、线路舞动等信息，利用zigbee搭建的无线传感网络，将信息汇集到现地主控单元，经过现地嵌入式计算机系统进行计算分析，通过3G无线通信网络将分析结果和图像发送至远程集控室，同时出现故障初期能主动将图片和报警信息直接发送到运行人员手机上。并且系统能实现远程维护，降低了运行人员的劳动强度，保证了输电线路的安全运行。
2 系统总体结构设计
本系统根据功能设计，其总体结构示意图如下图所示：
本系统由现地监测单元和远程监控主机单元共同构成，远程监控主机单元完成系统命令的发送，現场信息的接收、保存和处理等功能，同时对采集的现场数据与仿真模型进行对比计算，给出系统的诊断结果和安全预警信息。现地监测单元包括云台摄像机模块、振动检测模块、弧垂检测模块及温度检测模块、嵌入式计算机系统及3G通信模块等。完成对线路的实时数据的采集、暂存和处理，再通过3G通信模块进行远程发送。
3系统各硬件模块设计
根据系统总体结构框图的设计，介绍主要的硬件模块设计。
（1）嵌入式计算机系统模块设计
嵌入式计算机系统部分拟采用32位ARM9微处理器加上一个DSP核的微处理器，主要负责实时采集各个传感器模块单元数据，并将视频/图像数据进行处理后进行故障判断、报警发出和以及事件记录，同时接收远程监控主机发来的指令，以实现远程视频监控、输电线路监测数据获取、防盗现场图像记录等功能。
（2）云台摄像机模块设计
云台摄像机模块主要完成现场图像的拍摄。它带有承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，把摄像机装云台上能使摄像机从多个角度进行摄像。本系统拟选用两台云台摄像机对杆塔上的输电线路进行视频监控，接收嵌入式计算机系统的指令完成镜头转向，录制、拍照等工作；
（3）振动检测模块设计
振动检测模块安放于杆塔上，主要完成杆塔振动的检测，如果杆塔受到外力的敲打、锯、锉等作用，系统可以利用振动传感器检测的数据进行分析判断及报警等。
（4）弧垂检测模块设计
弧垂检测模块采用三角形模型，通过测量每个边的长度来计算线路弧垂。并采用次声波结合无线电波的技术测量任意两个点之间的距离。
（5）3G无线通信模块设计
3G无线通信模块主要完成现地数据信息的远程发布，本系统拟选用ETCOM W380模块，提供强大的后台应用软件及嵌入式底层驱动软件，支持多种操作系统，支持高速数据业务，提供开放的模块软硬件资源，支持扩展外部存储器，支持标准AT 指令集。
4 无线传感网络构建
无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景， ZigBee是实现无线传感器网络的一项重要的技术，它是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。采用网状网络拓扑结构，通过“多级跳”的方式来通信。本系统采用ZigBee协议，利用以cc2430芯片为核心的硬件平台，来组建一个网状的无线传感器网络，并接入传感器，所采集的数据被传送至嵌入式现地微处理器，对所采集的数据进行分析、处理和上传。如图2，zigbee router为汇聚节点，代表各类传感器模块，zigbee gateway 为网关模块，与现地微处理器通过RS232通讯，各类传感器上传数据至网关模块，通过现地微处理的处理后通过3G模块远程传输至集控中心。
5结论
本系统已经研制成功，并在输电线路上安装测试成功，无线传感网络组网成功，所有信号监测与控制性能良好，能有效解决输电线路中存在的实际问题，但由于输电线路长，分布广，全部安装在线监测系统不现实，成本太高，只能将输电线路进行区域划分，在故障易发区进行安装，从而切实服务于电力系统。
关键词：高压输电线路；无线传感网络；在线监测；3G模块
中图分类号：TM755；TP23
1 前言
高压输电线路担负着电能远输送的重任，分布范围极广， 高山、 河流无处不在，众多不确定因素导致高压线路处于无保护状态，常规高压输电线路通常采用人工巡线或者直升机巡线，但效果往往不好，目前国内外的研究主要集中在输电线路状态的监测，包括绝缘子污秽监测、雷电监测、环境监测、导线微风振动监测等在线监测技术，以及红外检测、 紫外检测、 超声波法检测、 电场法检测等带电检测技术，且上述检测技术已经相对成熟，而对线路入侵检测研究较少，对人为的损害无法进行预警和排除，不能提前对线路的运行状态和安全性能进行预估和报警。
本系统拟在现有输电线路检测技术基础上对各类安装于线路和杆塔上的传感器构建一套无线传感网络，在线监测输电线路的实时运行状态，包括视频、图像、微气候、电缆接头温度、振动、绝缘子应力、线路舞动等信息，利用zigbee搭建的无线传感网络，将信息汇集到现地主控单元，经过现地嵌入式计算机系统进行计算分析，通过3G无线通信网络将分析结果和图像发送至远程集控室，同时出现故障初期能主动将图片和报警信息直接发送到运行人员手机上。并且系统能实现远程维护，降低了运行人员的劳动强度，保证了输电线路的安全运行。
2 系统总体结构设计
本系统根据功能设计，其总体结构示意图如下图所示：
本系统由现地监测单元和远程监控主机单元共同构成，远程监控主机单元完成系统命令的发送，現场信息的接收、保存和处理等功能，同时对采集的现场数据与仿真模型进行对比计算，给出系统的诊断结果和安全预警信息。现地监测单元包括云台摄像机模块、振动检测模块、弧垂检测模块及温度检测模块、嵌入式计算机系统及3G通信模块等。完成对线路的实时数据的采集、暂存和处理，再通过3G通信模块进行远程发送。
3系统各硬件模块设计
根据系统总体结构框图的设计，介绍主要的硬件模块设计。
（1）嵌入式计算机系统模块设计
嵌入式计算机系统部分拟采用32位ARM9微处理器加上一个DSP核的微处理器，主要负责实时采集各个传感器模块单元数据，并将视频/图像数据进行处理后进行故障判断、报警发出和以及事件记录，同时接收远程监控主机发来的指令，以实现远程视频监控、输电线路监测数据获取、防盗现场图像记录等功能。
（2）云台摄像机模块设计
云台摄像机模块主要完成现场图像的拍摄。它带有承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置，把摄像机装云台上能使摄像机从多个角度进行摄像。本系统拟选用两台云台摄像机对杆塔上的输电线路进行视频监控，接收嵌入式计算机系统的指令完成镜头转向，录制、拍照等工作；
（3）振动检测模块设计
振动检测模块安放于杆塔上，主要完成杆塔振动的检测，如果杆塔受到外力的敲打、锯、锉等作用，系统可以利用振动传感器检测的数据进行分析判断及报警等。
（4）弧垂检测模块设计
弧垂检测模块采用三角形模型，通过测量每个边的长度来计算线路弧垂。并采用次声波结合无线电波的技术测量任意两个点之间的距离。
（5）3G无线通信模块设计
3G无线通信模块主要完成现地数据信息的远程发布，本系统拟选用ETCOM W380模块，提供强大的后台应用软件及嵌入式底层驱动软件，支持多种操作系统，支持高速数据业务，提供开放的模块软硬件资源，支持扩展外部存储器，支持标准AT 指令集。
4 无线传感网络构建
无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景， ZigBee是实现无线传感器网络的一项重要的技术，它是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。采用网状网络拓扑结构，通过“多级跳”的方式来通信。本系统采用ZigBee协议，利用以cc2430芯片为核心的硬件平台，来组建一个网状的无线传感器网络，并接入传感器，所采集的数据被传送至嵌入式现地微处理器，对所采集的数据进行分析、处理和上传。如图2，zigbee router为汇聚节点，代表各类传感器模块，zigbee gateway 为网关模块，与现地微处理器通过RS232通讯，各类传感器上传数据至网关模块，通过现地微处理的处理后通过3G模块远程传输至集控中心。
5结论
本系统已经研制成功，并在输电线路上安装测试成功，无线传感网络组网成功，所有信号监测与控制性能良好，能有效解决输电线路中存在的实际问题，但由于输电线路长，分布广，全部安装在线监测系统不现实，成本太高，只能将输电线路进行区域划分，在故障易发区进行安装，从而切实服务于电力系统。