阅读说明：本技术 无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置及方法 (Passive power supply intelligent concrete health monitoring device and method for power transmission and transformation facilities ) 是由 王仕俊 范雪峰 平常 程紫运 王星 杨国强 孙亚璐 于 2021-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置及方法,属于结构健康监测技术领域。本发明首先利用输电线路本身的电磁波能,在输电线路下沿其方向布置感应线圈和无极天线,收集输电线的电磁波能转化为电能；然后通过二极管组和稳压系统向数据采集传输系统供电,同时也向电池组充电；电池组也可向数据采集传输系统供电；数据采集传输系统可以对输变电线路设施及输电塔基础智能混凝土的安全状况进行实时监测和数据远程无线传输,实现对输变电设施的健康监测；本发明利用输电线路本身向外辐射的电磁波能为健康监测装置供电,可避免额外接入电源带来的投入增加,电源输入稳定、使用寿命长的特点。(The invention discloses an intelligent concrete health monitoring device and method for a passive power supply power transmission and transformation facility, and belongs to the technical field of structural health monitoring. According to the invention, firstly, the electromagnetic wave energy of the transmission line is utilized, an induction coil and an electrodeless antenna are arranged under the transmission line along the direction of the transmission line, and the electromagnetic wave energy of the transmission line is collected and converted into electric energy; then, the power is supplied to the data acquisition and transmission system through the diode group and the voltage stabilization system, and meanwhile, the battery pack is charged; the battery pack can also supply power to the data acquisition and transmission system; the data acquisition and transmission system can monitor the safety conditions of intelligent concrete of power transmission and transformation line facilities and power transmission tower foundations in real time and remotely wirelessly transmit data, so that the health monitoring of the power transmission and transformation facilities is realized; the invention utilizes the electromagnetic wave energy radiated outwards by the transmission line to supply power for the health monitoring device, can avoid the increase of investment caused by additional access of a power supply, and has the characteristics of stable power supply input and long service life.)

无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置及方法

技术领域

本发明涉及结构健康监测技术领域，特别涉及一种无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置及方法。

背景技术

目前，我国输电线路系统往往地处偏远，其中输电铁塔是该系统的核心硬件设施，输电铁塔在服役过程中，其自身的安全健康，以及地基基础的安全健康都是重点监测对象。近年来特高压输电系统快速发展，这对中国电力资源的地理空间跨域调配具有重要意义，但是，这也给输电线路系统硬件设施的健康监测提出更高要求。尤其是，这些地处偏远山区的特高压输电线路系统，监测系统的供电措施是一大难题。电源引入必然增加大量基础设施投资和工期；太阳能供电系统或风能供电受地理位置的限制，也有使用寿命有限的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无源供电的输变电设施健康监测装置，包括输电线路、第一电磁波能采集装置、无源供电线路、健康监测系统、输电塔健康监测线路以及输电塔基础健康监测线路；

输电线路，被配置为用于提供电磁波能；

第一电磁波能采集装置，被配置为用于采集输电线的电磁波能；

无源供电线路，被配置为用于使转化的电能稳定输出；

健康监测系统，被配置为用于采集监测数据并分析和传输；

输电塔健康监测线路，被配置为用于监测输电塔关键杆件健康状况；

输电塔基础健康监测线路，被配置为用于监测输电塔基础健康状况；

利用输电线路的电磁波能，在输电线路下沿其方向布置第一电磁波能采集装置，输电线路的电磁波能转化为电能，然后通过无源供电线路向健康监测系统供电，健康监测系统通过输电塔健康监测线路对输电塔进行健康监测，也通过输电塔基础健康监测线路对输电塔基础进行健康监测。

优选地，第一电磁波能采集装置包括感应线圈和无极天线。

优选地，健康监测系统，包括第二电磁波能采集装置、电池、稳压模块、数据采集模块、数据分析模块以及数据传输模块；

第二电磁波能采集装置，被配置为用于采集输电线的电磁波能；

稳压模块，被配置为用于使输出到健康监测系统的电压稳定；

数据采集模块，被配置为用于采集布置于各关键部位的传感器数据；

数据分析模块，被配置为用于对采集到的智能混凝土传感器数据进行分析，判断所处位置是否健康安全；

数据传输模块，被配置为用于将监测数据传输到外界；

健康监测系统，通过二极管组对电池进行供电，电池和第二电磁波能采集装置同时通过二极管组给稳压模块供电，稳压模块通过二极管组对数据采集模块供电，通过数据采集模块，对通过传感器监测的输电塔、输电塔基础数据进行采集；通过数据分析模块，对采集到的数据进行处理，得到输电线路的健康状况；通过数据传输模块，将输电线路的健康状况无线传输到相关运维部门，实现对输变电设施及输电塔基础的安全状况进行实时监测。

数据采集模块、数据分析模块和数据传输模块组成了数据采集传输系统。

此外，本发明还提到一种无源供电的输变电设施健康监测方法，该方法采用如上所述的无源供电的输变电设施健康监测装置，具体包括如下步骤：

步骤1：利用输电线路的电磁波能，在输电线路下沿其方向布置第一电磁波能采集装置，输电线路的电磁波能转化为电能；

步骤2：通过无源供电线路向健康监测系统供电；

步骤3：健康监测系统通过输电塔健康监测线路对输电塔进行健康监测，也通过输电塔基础健康监测线路对输电塔基础进行健康监测。

优选地，在步骤3中，具体包括如下步骤：

步骤3.1：通过二极管组，对电池进行供电，电池和第二电磁波能采集装置同时通过二极管组给稳压模块供电，稳压模块通过二极管组对数据采集模块供电；

步骤3.2：通过数据采集模块，对通过智能混凝土传感器监测的输电塔、输电塔基础数据进行采集；

步骤3.3：通过数据分析模块，对采集到的数据进行处理，得到输电线路的健康状况；

步骤3.4：通过数据传输模块，将输电线路的健康状况无线传输到相关运维部门，实现对输变电设施及输电塔基础的安全状况进行实时监测。

本发明所带来的有益技术效果：

该无源供电系统利用输电线路自身的电磁波能，收集转化为电能后经由电池、稳压模块和二极管组构成的供电系统对数据采集传输系统供电，可以实现无源供电对输电塔架关键杆件、输电塔基础和地基等的安全状况进行监测。

该无源供电的健康监测系统具有减少施工成本，降低监测系统造价的优点。

该种无源供电的健康监测系统使用寿命长，经久耐用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

1-输电线路；2-第一电磁波能采集装置；3-无源供电线路；4-健康监测系统；5-输电塔健康监测线路；6-输电塔基础健康监测线路；

图2为健康监测系统结构示意图。

11-第二电磁波能采集装置；12-电池；13-稳压模块；14-数据采集模块；15-数据分析模块；16-数据传输模块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种无源供电的输变电设施智能混凝土健康监测装置，包括输电线路1、第一电磁波能采集装置2、无源供电线路3、健康监测系统4、输电塔健康监测线路5以及输电塔基础健康监测线路6。

首先利用输电线路1的电磁波能，在输电线路1下沿其方向布置第一电磁波能采集装置2，收集输电线的电磁波能转化为电能，然后通过无源供电线路3向健康监测系统4供电，健康监测系统4通过输电塔健康监测线路5对输电塔进行健康监测，也通过输电塔基础健康监测线路6对输电塔基础进行健康监测。

第一电磁波能采集装置2包括感应线圈和无极天线。

健康监测系统4，其结构如图2所示，包括第二电磁波能采集装置11、电池12、稳压模块13、数据采集模块14、数据分析模块15以及数据传输模块16。

数据采集模块14、数据分析模块15以及数据传输模块16组成了数据采集传输系统。

为了保证电磁波能采集装置对健康监测系统供电的稳定性，本发明通过二极管组对电池12进行供电，电池12和第二电磁波能采集装置11同时通过二极管组给稳压模块13供电，稳压模块13通过二极管组对数据采集模块14供电，对输电塔、输电塔基础监测的智能混凝土传感器连接到数据采集模块14，然后采集到的数据由数据分析模块15处理得到输电线路的健康状况，并由数据传输模块16无线传输到相关运维部门，从而实现对输变电设施及输电塔基础的安全状况进行实时监测。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。