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摘要：本文介绍了一种基于杆塔监测技术的输电线路状态检测系统的研究。系统通过传感器采集数据传输至云服务器，通过专家分析系统对输电线路状态的实时监测，又通过物联网和大数据技术实现了杆塔倾斜在线监测系统功能，系统的监测和自动报警功能提高了输电线路使用的安全性和可靠性。

关键词：杆塔监测技术；输电线路；自动报警

0引言

本文强调了基于智能通讯+大数据分析系统与杆塔倾斜在线监测系统研究的重要性和必要性。介绍了该系统的总体架构和实现方式、数据采集单元、通讯模块和云服务器等，并对系统的数据采集、分析、清洗、处理及数据可视化做了详细的介绍，并给出了线路的监测数据结果，旨在提高数据的分析质量和实用性。

1系统的设计要求

1.1设计目标

设计目标是本系统的核心指导思想，包括对输电线路杆塔的倾斜、风速、风向、温湿度等信息进行实时采集和传输，通过智能通讯+大数据分析系统进行整理和分析处理，提供前端和后端管理功能，将采集到的数据上传至监测分析系统，实现对数据的可视化、统计和分析，实现对杆塔状态的实时监测和预警，提高系统的安全性和可靠性。这些目标不仅需要系统具有可靠的数据采集和传输功能，同时还需要系统提供完善的数据分析和管理功能，以实现对杆塔状态的实时监测和预警。

1.2数据采集

系统采用终端采集系统对电线杆塔的倾斜、风速、风向、温湿度等信息进行实时采集，并将采集到的数据通过物联网或者互联网的通讯方式传输至数据库系统进行整理和分析处理，实现数据的可靠存储和准确分析。

1.3易用性设计要求

系统需要具有良好的用户界面和操作界面，方便用户对系统进行管理和维护，同时需要具有良好的数据展示和分析功能，方便用户对数据进行分析和决策。

1.4可扩展性设计要求

随着技术的不断发展和升级，系统需要能够随时升级扩展，以适应新的技术和需求。

2杆塔倾斜在线监测系统介绍

2.1系统总体架构

基于智能通讯杆塔、大数据分析系统的杆塔倾斜在线监测系统采用主流的物联网/互联网通讯技术，以大数据分析为基础，云服务为数据存储，数据分析可视化展示，系统结构图如2.1所示。

斜在线监测系统采用主流的物联网/互联网通讯技术，以大数据分析为基础，云服务为数据存储，数据分析可视化展示，可以提供杆塔倾斜在线监测服务，该系统可以在杆塔倾斜或运行异常时自动发出警报并提供详细的监测报告。

该系统的主要组成部分包括智能通讯杆塔、传感器节点、数据采集器、数据分析服务器和监测管理平台。智能通讯杆塔可以通过物联网技术连接传感器节点，实时监测杆塔的倾斜和运行状态。传感器节点采用相关的传感器技术，监测杆塔的倾斜角度、温度、湿度、风速等关键参数，数据采集器负责将传感器采集到的数据传输到数据分析服务器进行分析处理。数据分析服务器通过大数据技术对采集到的数据进行处理和分析，生成报告并在监测管理平台进行可视化展示和数据存储。

该系统的优点在于，它利用物联网技术实现了杆塔倾斜在线监测的实时性和高效性，同时，通过数据分析平台提供的数据分析和可视化展示功能，可以帮助监测管理员更好地理解倾斜数据，快速定位问题，进行准确的决策。

2.2采集系统

采集系统包括倾斜度传感器、风速风向传感器、温湿度传感器和电流传感器用于测量杆塔的倾斜度，测量环境中的风速和风向数据，用于测量环境中的温度和湿度数据，并将采集到的数据通过互联网接口传输到系统中进行数据处理和分析。用采集到的数据从各个杆塔监测系统发送过来的数据，并将数据上传至云数据库系统，使用NI的PCIe-6361接口类型的数据采集卡，进行数据的上传和发送[1]，可以通过设置时间间隔传输数据到云服务数据系统，进行数据传输。

通过不断采集和接收到的数据进行清洗和校正，去除无效数据和异常数据，并对数据进行校正，以保证数据的准确性和可靠性。将来自各杆塔监测系统的数据进行整合，通过使用数据分析算法，对采集到的数据进行分析和处理，提取有用的信息和知识，并将分析结果进行可视化展示和报告生成。

2.3数据分析处理系统

通过不断把采集和接收到的数据进行清洗和校正，去除无效数据和异常数据，并对数据进行校正从而保证数据的准确性和可靠性[2]。再对杆塔监测系统的数据进行整合，建立统一的数据模型和数据格式，为方便后续的分析处理和应用。

通过使用数据分析算法和方法，对采集到的数据进行分析和处理，提取有用的信息和知识，并将分析结果进行可视化展示和报告生成。

分析系统中包括信息查询、汇总系统，这两项功能是杆塔倾斜在线监测系统的一个重要组成部分，它可以帮助用户方便快速地查询、汇总和分析采集到的数据信息。该系统包括前端管理和后端管理两部分来完成数据的提取和展示，信息查询、汇总系统通过前后端提取到的数据，再前端页面进行展示，为用户提供了实时、准确、方便的数据查询和预警分析。

2.4实时监控系统

该系统通过获取到杆塔的倾角、风速、风向、温度、湿度和电流数据，通过物联卡或互联网的方式传输到数据接收系统，并进行数据处理，同时对数据进行校正和分析，确定杆塔的实时运行状态。系统可以根据实时数据预测未来杆塔的状态，及时发出报警。当系统检测到杆塔的倾斜角度超过预设阈值或其他异常情况时，会立即发出报警信息，提醒管理人员及时采取措施。系统用Echarts技术提供了可视化的监控界面，并通过图表、曲线等形式展示实时监测到的数据，让管理和线路监测人员更加直观地了解输电线路的状态。

3系统设计和实现

3.1系统功能

系统通过需求分析和设计，主要实现功能包括数据采集系统和杆塔倾斜在线监测系统。监测系统负责采集数据，通过互联网技术传输入云服务进行数据清晰和加工处理。杆塔监测系统通过设置杆塔运行区间和间隔时间，管理人员可以查看杆塔的报警信息和上传的数据以及历史数据，根据提供时间选择，以便用户可以选择要查询或监测的时间段。显示实时监测数据，包括倾角、温湿度、风速和风向等。在监测数据中，标识异常数据并及时报警。杆塔巡线人员根据系统的有效数据和历史数据以散点图或折线图的形式展示监测数据的变化，展示数据的分析结果。

基于智能通讯杆塔、大数据分析系统的杆塔倾斜在线监测系统的主要功能模块有智能通讯塔杆、传感器节点、数据采集器、数据分析服务器、监测管理平台。

智能通讯杆塔：这是一个物联网设备，具有与传感器节点通信的能力。它可以通过通讯技术连接传感器节点，和运维管理平台交互，并将采集到的数据传输到数据采集点，为倾斜监测提供实时数据。

传感器节点：传感器节点采用不同类型的传感器技术，如倾斜度传感器、温度、湿度、风速和风向传感器等，用于监测杆塔的各个关键参数。传感器节点可以通过物联网连接到智能通讯杆塔，以实现数据采集和传输。

数据采集器：数据采集器是一个中间设备，用于接收和存储传感器节点所采集的数据，并将其传输到数据分析服务器进行处理和分析。通常，数据采集器配备一个SIM卡，以使用移动通讯网络（例如3G/4G/5G）与数据分析服务器通信。

数据分析服务器：这是一个云端的服务器，用于对采集到的数据进行分析、处理、存储和管理。它利用大数据技术来识别异常情况，并生成监测报告。此外，数据分析服务器可对多个杆塔开展并行处理，以提高数据分析效率。

监测管理平台：监测管理平台是一个数据分析和可视化工具，用于展示分析结果并支持杆塔倾斜状态的实时监测。通过监测管理平台，操作人员可以了解杆塔在维护季节、风向变化等限制因素下的稳定情况、识别潜在的倾斜风险，快速定位潜在问题并采取相应的预防性措施。

3.2系统管理流程

用户进入页面后，首先选择要监测的地点和时间段。系统从后端数据库中获取数据，并在前端页面上显示出来。用户可以选择监测数据的类型，并在页面上展示监测数据的实时变化。系统会根据预设的报警阈值，及时标识异常数据并通过弹窗或邮件等方式进行报警。用户可以进行历史数据的查询，并在页面上以图表的形式展示出来。

3.3数据采集处理

系统通过终端采集系统获取杆塔的实时数据，包括风速、风向、温度、湿度等信息。采集到的数据将通过物联卡或互联网等方式传输至中心数据接收系统，数据接收系统将自动识别数据并将其存储到数据库中。

系统采用云数据库进行数据的存储，将实时采集到的数据存储到数据库中。同时，数据存储系统还需要对存储的数据进行分类管理，如根据不同的杆塔编号、地点、时间等进行分类存储，以便后期数据分析和查询。

3.4数据存储管理

系统需要对存储在数据库中的数据进行管理，包括数据备份、恢复、迁移、清理等操作。数据管理的目的是确保系统数据的完整性和安全性，以便系统能够长期稳定地运行。数据分析和整合，在数据分析和整合方面，本系统需要实现以下功能。数据清洗和预处理采集到的原始数据需要进行清洗和预处理，去除无效数据和异常数据，确保数据的准确性和可靠性。同时，对采集到的数据进行标准化处理，以便后续的分析和整合。数据挖掘和分析，通过对采集到的数据进行挖掘和分析，可以发现数据中的规律和趋势，帮助用户更好地了解杆塔的状态和运行情况。例如，通过对风速、风向等数据进行分析，可以预测风力对杆塔的影响程度，以及预测杆塔可能出现的倾斜情况。

3.5系统的优化和改进

优化前端页面的设计，提高页面的响应速度和用户体验。优化数据的查询和展示功能，提高查询速度和准确度。提供自适应布局，以适应不同的屏幕大小和分辨率。提供数据导出功能，以便用户可以将数据导出为数据库文件或CSV等格式进行分析处理。提供用户自定义的报警阈值，以满足不同用户的需求。

4系统的应用监测数据

系统对5对数据参数有较高风险的杆塔进行实地监测。采样时间设置在系统运行时间间隔为25分钟，报警门限设置为1.3度，横向倾角设置为1.2度，共有3次报警，根据报警情况并对系统进行了处理和监测。采集的数据如表3.2杆塔采集的部分数据所示。

5存在的问题

智能通讯与大数据分析的杆塔倾斜监测系统，用户提出如果有高耗能的视频头，运行监测设备连续不间断供电的情况下，设备的供电设备是否够稳定。这是下一步我们科研需要进一步探讨的问题。

6结束语

本研究基于杆塔监测技术设计和实现了一种输电线路状态检测系统，该系统实现了对输电线路状态的数据采集和数据分析及实时监测，通过对系统的总体架构和软件系统功能实现与数据监测证明，说明系统具有提高输电线路安全性和可靠性方面的潜力[3]。本研究为输电线路状态监测领域提供了一种新的解决方案，具有实用性和推广价值。

参考文献：

[1]舒山.基于物联网技术的智能电网高压输电线路在线监测系统设计[D].三峡大学，2019.

[2]谢清玉，张耀坤，李经纬.面向智能电网的电力大数据关键技术应用[J].电网与清洁能源，2021，37（12）：39-46.

[3]刘冲鹤.基于NB-IoT的杆塔倾斜监测系统设计[D].广西大学，2021.

通讯作者：田子叶女高级工程师主要研究方向计算机应用与技术

项目资助：2022年陕西省大学生创新创业训练计划项目《基于智能通讯+大数据分析系统的杆塔倾斜在线监测系统的研究》，项目编号：20104020223