基于多传感器数据融合的输电杆塔健康状况监测系统设计与实现

发布时间：2017-08-24 23:39

  本文关键词：基于多传感器数据融合的输电杆塔健康状况监测系统设计与实现

  更多相关文章： 输电杆塔 健康状况 多参数监测 数据融合

【摘要】：输电杆塔是电力网络系统中关键的组成部分,它们支撑着大量的输电线路,保证整个电力网络系统的正常运行。但是输电杆塔是在野外环境下工作的,容易引起各种事故。由风偏引起的风偏放电、由风振引起的导线断股、由风速风向及其它环境因素引起的杆塔倒伏现象时有发生。这些事故会导致电力网络系统工作异常,最终会带来严重的经济损失。利用现有传感器技术,监测绝缘子串风偏角、杆塔微振情况、杆塔倾斜、环境气象及其它相关参数,然后经过多传感器数据融合的处理,通过最终的融合结果,可以监测输电杆塔的健康状况,对减少事故的发生和经济的损失有一定的意义。据目前情况了解,已经存在了多种关于输电线路杆塔多参数监测的装置或系统。但是,这些装置或系统存在着一些不足,比如有的设计在监测参数方面不够全面、某参数的监测方法不够合理、监测数据的准确率不高等缺点。本文依托国家电网山西省阳泉供电公司项目“输电杆塔多参数监测样机的研制”,主要工作包括以下三点:1.输电杆塔健康状况的数据采集:选用了STC90C516RD+单片机作为各个数据采集节点的主控芯片,利用现有的传感器技术,设计了各个参数数据采集节点,同时还提出了新的监测方案。主要有温湿度监测节点、风速风向监测节点、杆塔振动监测节点、绝缘子串风偏监测节点、杆塔倾角监测节点;各个节点通过无线射频把数据传送给父节点作为父节点数据处理的对象。2.输电杆塔健康状况的数据处理(数据融合):多传感器数据融合处理主要是在父节点进行,本文选用了ARM9作为父节点的主控芯片,设计了父节点数据处理中心。利用数据融合算法(分批估计算法)进行了数据融合处理。最终,融合后的数据通过网络传输技术传送给了上位机远程监测平台。3.输电杆塔健康状况结果的监测:利用相关界面设计工具设计了上位机远程监测平台,最终使数据融合结果通过此平台进行直观实时的显示。经过以上工作的开展,本文中的系统设计与实现顺利完成,超额完成了项目的阶段性任务,满足了所依托项目的基本要求,在此过程中还设计了某些参数监测的新方法,经过相关的结果分析,本系统在功能上更加全面,监测结果上更加准确,在应用上能提高输电杆塔的巡检效率。
【关键词】：输电杆塔 健康状况 多参数监测 数据融合
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM754
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究发展12-14
• 1.3 研究内容及主要工作14-15
• 1.4 论文主要章节安排15-17
• 第二章 多传感器数据融合17-25
• 2.1 数据融合17-18
• 2.2 多传感器数据融合算法及发展18-20
• 2.3 多传感器数据融合层次及特点20-25
• 第三章 系统总体方案25-29
• 3.1 系统总体结构25-26
• 3.1.1 硬件结构25-26
• 3.1.2 软件结构26
• 3.2 总体方案实现26-29
• 3.2.1 输电杆塔多传感器数据采集26
• 3.2.2 多传感器数据融合处理26-27
• 3.2.3 远程监测平台设计27-29
• 第四章 硬件系统设计29-55
• 4.1 主控芯片29-30
• 4.1.1 子节点主控芯片29-30
• 4.1.2 父节点主控芯片30
• 4.2 温湿度监测30-32
• 4.2.1 温湿度传感器的选取30-31
• 4.2.2 温湿度监测节点设计31-32
• 4.3 风速风向监测32-34
• 4.3.1 风速风向传感器的选取32-33
• 4.3.2 风速风向监测节点设计33-34
• 4.4 杆塔倾斜角监测34-36
• 4.4.1 杆塔倾斜角传感器的选取34-35
• 4.4.2 测量倾角的实现原理35
• 4.4.3 杆塔倾斜角监测节点设计35-36
• 4.5 绝缘子串风偏角监测36-42
• 4.5.1 风偏角传感器的选取36-40
• 4.5.2 传感器信号处理40-41
• 4.5.3 绝缘子串风偏角监测节点设计41-42
• 4.6 杆塔振动监测42-44
• 4.6.1 杆塔振动传感器的选取43
• 4.6.2 杆塔振动监测节点设计43-44
• 4.7 子节点数据无线传输44-50
• 4.7.1 数据无线传输模块简介44-46
• 4.7.2 数据无线传输模块透传模式46-47
• 4.7.3 数据无线传输模块配置命令47-50
• 4.8 父节点数据无线传输50-51
• 4.8.1 GPRS无线传输技术50
• 4.8.2 GPRS通信电路设计50-51
• 4.9 父节点电路设计51-55
• 第五章 软件系统设计及数据处理55-75
• 5.1 监测节点程序设计55
• 5.2 监测平台界面设计55-56
• 5.3 杆塔多传感器数据处理56-75
• 5.3.1 误差剔除56-61
• 5.3.2 误差剔除结果分析61-66
• 5.3.3 杆塔多传感器数据融合66-67
• 5.3.4 杆塔多传感器数据融合结果分析67-75
• 第六章 系统整体实现75-79
• 6.1 硬件系统的实现75-77
• 6.2 远程监测平台界面的实现77-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 参考文献81-85
• 附录185-87
• 附录287-111
• 致谢111-113
• 硕士期间发表的学术论文113

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本文编号：733807