本發(fā)明涉及電網(wǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端。

背景技術(shù)：

目前，很多高壓輸電桿塔選址于滑坡高發(fā)地段，相比于安裝在較平坦的地區(qū)的輸電桿塔，安裝在滑坡上的高壓輸電桿塔更易于受到自然環(huán)境的影響，如滑坡的質(zhì)地、地下水位的高低、周邊地勢(shì)、樹(shù)木等各種自然因素都可能使桿塔的狀態(tài)發(fā)生變化，進(jìn)而影響到高壓輸電的進(jìn)程。因此現(xiàn)有技術(shù)中采用監(jiān)測(cè)終端對(duì)桿塔進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中的監(jiān)測(cè)終端通過(guò)蓄電池供電。

蓄電池用完需要更換或者充電，由于桿塔數(shù)量很多且分布廣泛，因此后期需要對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)終端的供電維護(hù)的任務(wù)重且繁瑣，而滑坡高發(fā)地段的桿塔不便于經(jīng)常性的實(shí)施后期供電維護(hù)、更新等操作。因此蓄電池的更換維護(hù)操作非常麻煩，蓄電池用完經(jīng)常不能及時(shí)充電或者更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述蓄電池后期維護(hù)任務(wù)重且繁瑣、蓄電池用完經(jīng)常不能及時(shí)充電或者更換的缺陷，提供一種能充分利用野外風(fēng)能和太陽(yáng)能進(jìn)行電能補(bǔ)充的監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端，所述終端位于所述高壓輸電桿塔上且包括：太陽(yáng)能電板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、用于控制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及太陽(yáng)能電板給所述蓄電池充電的風(fēng)光互補(bǔ)控制器(13)、將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器、控制模塊、用于采集所述高壓輸電桿塔的環(huán)境數(shù)據(jù)的采集模塊、用于在所述控制模塊的控制下將所述環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的通信模塊；其中，所述采集模塊包括用于檢測(cè)桿塔的塔基地段的傾斜角度的傾斜度傳感器、用于檢測(cè)桿塔的塔基地段的地下水位的水位傳感器、用于檢測(cè)桿塔的地理方位的GPS 裝置、以及用于獲取桿塔及其周?chē)h(huán)境的視頻數(shù)據(jù)的圖像采集裝置；風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電板均與風(fēng)光互補(bǔ)控制器連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制器、蓄電池、逆變器、控制模塊依次連接，所述采集模塊和通信模塊分別連接至所述控制模塊；太陽(yáng)能電板與太陽(yáng)能蓄電池連接；報(bào)警燈安裝于顯示屏的內(nèi)側(cè)，并與車(chē)本體集成模塊連接；所述的太陽(yáng)能電板為圓形，其上設(shè)有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽(yáng)能電板為橢圓形，其上設(shè)有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

優(yōu)選地，所述凸透鏡層上的六棱凸透鏡的焦點(diǎn)都落在太陽(yáng)能電板上。

優(yōu)選地，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器包括：分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電板以及蓄電池連接的三個(gè)電流電壓采樣電路；分別連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池、太陽(yáng)能電板與蓄電池的兩個(gè)DC/DC 變換器；以及分別與三個(gè)電流電壓采樣電路和兩個(gè)DC/DC 變換器連接的單片機(jī)。

優(yōu)選地，所述單片機(jī)的型號(hào)為PIC16F877A。

優(yōu)選地，所述逆變器包括DSP 控制器、DC/DC 電路、逆變電路、交流電源；DC/DC 電路包括儲(chǔ)能電感、具有反并聯(lián)二極管的1 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件、續(xù)流二極管、濾波電容C ；逆變電路包括具有反并聯(lián)二極管的4 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件、濾波電感；所有的功率開(kāi)關(guān)器件的控制端分別連接至DSP 控制器的對(duì)應(yīng)引腳以接收PWM 信號(hào)，蓄電池的正極通過(guò)一個(gè)所述功率開(kāi)關(guān)器件連接至所述儲(chǔ)能電感L10一端和續(xù)流二極管D60 的負(fù)極，濾波電容C連接至所述儲(chǔ)能電感L10)的另一端與續(xù)流二極管(D60)的正極之間，續(xù)流二極管D60 的正極連接至經(jīng)蓄電池的負(fù)極，4 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件分別構(gòu)成橋式電路的兩個(gè)上臂和兩個(gè)下臂，所述上臂和所述下臂為一個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂均與濾波電容C)并聯(lián)，交流電源串聯(lián)所述濾波電感L20 后連接至兩個(gè)上臂和下臂的兩個(gè)連接節(jié)點(diǎn)之間。

優(yōu)選地，所述通信模塊包括LTE 通信裝置、WIMAX 通信裝置、TD-SCDMA 通信裝置、WCDMA 通信裝置、GPRS通信裝置、CDMA 通信裝置、EDGE 通信裝置、CDMA-2000 通信裝置、GSM 通信裝置、WIFI 通信裝置、紅外通信裝置或藍(lán)牙通信裝置。

實(shí)施本發(fā)明監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端能充分利用野外的自然環(huán)境條件，利用風(fēng)能、太陽(yáng)能給蓄電池進(jìn)行電能補(bǔ)充，有效保證了位于滑坡的高壓輸電桿塔上的桿塔監(jiān)測(cè)終端的供電運(yùn)行，為終端的正常運(yùn)行提供了保障。本發(fā)明的太陽(yáng)能電板其上具有向上拱起的半球狀或者半橢球狀的凸透鏡層，一方面凸透鏡具有聚光能力，能夠增加太陽(yáng)能電板的光照強(qiáng)度，另一方面向上拱起的半球狀或者半橢球狀曲面能夠增加受光面積，從而也能增加太陽(yáng)能電板的光照強(qiáng)度，光照強(qiáng)度增加，太陽(yáng)能電板的光電轉(zhuǎn)化效率也增加。

附圖說(shuō)明

圖1 是本發(fā)明監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 是圖1 中風(fēng)光互補(bǔ)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3 是圖1 中逆變器的電路圖；

圖4為太陽(yáng)能電板的具體結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的監(jiān)測(cè)位于滑坡的高壓輸電桿塔的終端位于高壓輸電桿塔上，每個(gè)桿塔上都安裝一個(gè)對(duì)應(yīng)的桿塔監(jiān)測(cè)終端，用于與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立通訊連接。由于桿塔的數(shù)量較多，且比較分散，因此如果人工進(jìn)行蓄電池的更新將是一個(gè)任務(wù)量很大的工作，且監(jiān)測(cè)終端是無(wú)休工作的，容易耗電，因此供電維護(hù)工作相當(dāng)繁瑣。為此本發(fā)明提供充分利用風(fēng)能、太陽(yáng)能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電補(bǔ)充，具體的：

參考圖1，所述桿塔監(jiān)測(cè)終端位于所述高壓輸電桿塔上且包括：太陽(yáng)能電板11、風(fēng)力發(fā)電機(jī)12、蓄電池14、用于控制所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)12 以及太陽(yáng)能電板11 給所述蓄電池14充電的風(fēng)光互補(bǔ)控制器13、將蓄電池14 輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器20、控制模塊31、用于采集所述高壓輸電桿塔的環(huán)境數(shù)據(jù)的采集模塊32、用于在所述控制模塊31 的控制下將所述環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的通信模塊33 ；其中，所述采集模塊32 包括用于檢測(cè)桿塔的塔基地段的傾斜角度的傾斜度傳感器、用于檢測(cè)桿塔的塔基地段的地下水位的水位傳感器、用于檢測(cè)桿塔的地理方位的GPS 裝置、以及用于獲取桿塔及其周?chē)h(huán)境的視頻數(shù)據(jù)的圖像采集裝置；

風(fēng)力發(fā)電機(jī)12、太陽(yáng)能電板11 均與風(fēng)光互補(bǔ)控制器13 連接，風(fēng)光互補(bǔ)控制器13、蓄電池14、逆變器20、控制模塊31 依次連接，所述采集模塊32 和通信模塊33 分別連接至所述控制模塊31，所述通信模塊33 與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立無(wú)線(xiàn)通訊連接。

如圖4所示，太陽(yáng)能電板(11) 與太陽(yáng)能蓄電池(9) 連接；報(bào)警燈(7) 安裝于顯示屏(6) 的內(nèi)側(cè)，并與車(chē)本體集成模塊(1) 連接；所述的太陽(yáng)能電板11為圓形，其上設(shè)有凸透鏡層111，所述的凸透鏡層111是由焦距不同的六棱形凸透鏡112組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽(yáng)能電板11為橢圓形，其上設(shè)有凸透鏡層111，所述的凸透鏡層111是由焦距不同的六棱形凸透鏡112組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

所述凸透鏡層111上的六棱凸透鏡112的焦點(diǎn)都落在太陽(yáng)能電板11上。

其中，所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器接收來(lái)自所述桿塔監(jiān)測(cè)終端的環(huán)境數(shù)據(jù)，將每次從終端獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出所述環(huán)境數(shù)據(jù)與所述歷史數(shù)據(jù)的變化量，并判斷每次得到的所述變化量是否超過(guò)預(yù)設(shè)的變化范圍，并在超過(guò)預(yù)設(shè)的變化范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以及將所述環(huán)境數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

通過(guò)對(duì)自然環(huán)境的監(jiān)測(cè)，可以隨時(shí)了解到桿塔的工作環(huán)境和狀態(tài)，并根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性評(píng)估，比如針對(duì)上述變化量所處的變化范圍可以進(jìn)行后期設(shè)置，針對(duì)不同的范圍預(yù)設(shè)一些警示級(jí)別，當(dāng)變化量過(guò)大時(shí)，可能是遭遇到自然環(huán)境的較大變化，可能對(duì)桿塔的工作狀態(tài)造成較大影響，從而向用戶(hù)輸出高警示級(jí)別的判斷結(jié)果，便于用戶(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查和修護(hù)。

為便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑坡發(fā)生泥土或巖石滑落、移動(dòng)等造成桿塔的傾斜，傾斜度傳感器可以采用多個(gè)傾斜度傳感器同時(shí)安裝，以保證更高的判斷準(zhǔn)確率，如將傾斜度傳感器間隔均繞在基座上。地下水位傳感器被安裝在基座下方的地下，水位的高低對(duì)于滑坡的地質(zhì)、傾斜度、是否可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等具有重要的參考價(jià)值。GPS 裝置獲取桿塔的位置信息，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可以包括顯示屏，顯示包含該桿塔的經(jīng)緯度的滑坡預(yù)警提示信息，該滑坡預(yù)警提示信息可以是“桿塔n，東經(jīng)X 度，北緯Y 度，預(yù)警級(jí)別：危險(xiǎn)，請(qǐng)及時(shí)采取桿塔塔基加固措施”。發(fā)生警情時(shí)，可以獲取圖像采集裝置采集的圖片以進(jìn)行直觀(guān)的查看，助于工作人員的判斷分析。

下面詳細(xì)介紹本發(fā)明的風(fēng)光互補(bǔ)供電的實(shí)現(xiàn)原理：

參考圖2，所述風(fēng)光互補(bǔ)控制器13 包括：分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)12、太陽(yáng)能電板11 以及蓄電池14 連接的三個(gè)電流電壓采樣電路；分別連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)12 與蓄電池14、太陽(yáng)能電板11 與蓄電池14 的兩個(gè)DC/DC 變換器；以及分別與三個(gè)電流電壓采樣電路和兩個(gè)DC/DC 變換器連接的單片機(jī)。

電流電壓采樣電路可以利用采樣電阻實(shí)現(xiàn)，DC/DC 變換器可以采用DC/DC 芯片實(shí)現(xiàn)，例如mc34063，本實(shí)施例中單片機(jī)的型號(hào)為PIC16F877A。電源接口可以為USB 接口、或者電源通用接口等，此處并不做限制。

單片機(jī)根據(jù)電流電壓采樣電路獲取太陽(yáng)能電板11 輸出的電壓、風(fēng)力發(fā)電機(jī)12 整流輸出的電壓、蓄電池14 的電壓、以及蓄電池14 的充電電流等，對(duì)兩個(gè)DC/DC 變換器進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池14 的充電控制。在風(fēng)、日照充足的條件下，可以將風(fēng)光二者產(chǎn)生的電能結(jié)合起來(lái)，存儲(chǔ)在蓄電池14 內(nèi)，實(shí)現(xiàn)二者的互補(bǔ)，且通過(guò)蓄電池14 調(diào)節(jié)輸出的直流電壓可以保持穩(wěn)定。

參考圖3，蓄電池14 輸出的直流電經(jīng)過(guò)逆變器20 轉(zhuǎn)換為交流電, 逆變器20 包括DSP 控制器、DC/DC 電路201、逆變電路202、交流電源AC，圖中DC 表示蓄電池14 輸出的直流電源。

DC/DC 電路201 包括儲(chǔ)能電感L10、具有反并聯(lián)二極管的1 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件Q10、續(xù)流二極管D60、濾波電容C ；逆變電路202 包括具有反并聯(lián)二極管的4 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件Q20、Q30、Q40、Q50 以及濾波電感L20，功率開(kāi)關(guān)器件可以為三極管或者M(jìn)OS 管，本實(shí)施例中為NPN型的三極管。

所有的功率開(kāi)關(guān)器件的基極分別連接至DSP 控制器的對(duì)應(yīng)引腳以接收PWM 信號(hào)，蓄電池14 的正極通過(guò)一個(gè)所述功率開(kāi)關(guān)器件連接至所述儲(chǔ)能電感L10 一端和續(xù)流二極管D60 的負(fù)極，濾波電容C 連接至所述儲(chǔ)能電感L10 的另一端與續(xù)流二極管D60 的正極之間，續(xù)流二極管D60 的正極連接至經(jīng)蓄電池14 的負(fù)極，4 個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件分別構(gòu)成橋式電路的兩個(gè)上臂和兩個(gè)下臂，所述上臂和所述下臂為一個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂均與濾波電容C 并聯(lián)，交流電源串聯(lián)所述濾波電感L20 后連接至兩個(gè)上臂和下臂的兩個(gè)連接節(jié)點(diǎn)之間。

通過(guò)控制PWM1-PWM5 的占空比，可以控制功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)切換頻率。當(dāng)Q10 導(dǎo)通時(shí)，直流電源DC 通過(guò)Q10、儲(chǔ)能電感L10 給后續(xù)逆變電路202 供電，由于儲(chǔ)能電感L10 的自感，在Q10 接通后，電流增大緩慢，即輸出不能立刻達(dá)到電源電壓值，一定時(shí)間后，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，由于儲(chǔ)能電感L10 的自感，保持電路中電流不變，電流從地線(xiàn)返回流到續(xù)流二極管D60的正極，經(jīng)續(xù)流二極管D60 返回儲(chǔ)能電感L10 形成回路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的，根據(jù)檢測(cè)輸出的電壓控制PWM1 的占空比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓幅值，實(shí)現(xiàn)降壓或者升壓。

同樣的，通過(guò)控制PWM2-PWM5，可以實(shí)現(xiàn)把直流電變成了交流電。當(dāng)Q20、Q50 導(dǎo)通，Q30、Q40 斷開(kāi)時(shí)，AC 為正，當(dāng)Q20、Q50 斷開(kāi)，Q30、Q40 導(dǎo)通時(shí)，AC 為負(fù)，改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。

其中，控制模塊31 可以采用MCU。所述通信模塊33 和第二通信模塊的實(shí)現(xiàn)不做限制，可以包括LTE 通信裝置、WIMAX 通信裝置、TD-SCDMA 通信裝置、WCDMA 通信裝置、GPRS 通信裝置、CDMA 通信裝置、EDGE 通信裝置、CDMA-2000 通信裝置、GSM 通信裝置、WIFI 通信裝置、紅外通信裝置或藍(lán)牙通信裝置。通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信保證了數(shù)據(jù)處理的及時(shí)、準(zhǔn)確性。

綜上所述，本發(fā)明充分利用野外的自然環(huán)境條件，利用風(fēng)能、太陽(yáng)能給蓄電池進(jìn)行電能補(bǔ)充，有效保證了位于滑坡的高壓輸電桿塔上的桿塔監(jiān)測(cè)終端的供電運(yùn)行，為終端的正常運(yùn)行提供了保障。