输电线路风害预警系统方案大学论文.doc

输电线路风害智能预警系统方案四川汇源光通信有限公司2015年1月20号 输电线路风害智能预警系统方案目录1 产品背景3 1.1 输电线路风害预警系统需求31.2 技术优势41.3关键技术分析4 2产品主要功能描述83系统设计93.1系统设计原则9 3.2 系统结构功能设计10 3.2.1 系统整体构架10 3.2.2风害预报警和实时报警12 3.3前端监测系统16 3.4通信系统20 3.5后台管理系统21 3.6数据库系统 24 3.7系统防护设计.254 施工方案26 4.1 施工人员图264.2 工程执行流程图26 5 培训计划26 6 售后服务27 7 参考文献27 1 产品背景1.1 输电线路风害预警系统需求近年来，受大气候、微地形和微气象条件的影响，我国多次发生输电线路因风致振动而导致倒塔、断线等事故，造成了巨大的经济损失。倒塔、断线等事故一般滞后恶劣天气一段时间发生，实时监控输电线路的状况，及时采取措施，这样可以降低恶劣天气对输电线路造成的危害1,9,10。因此，建立输电线路在线监测智能预警机制，对线路的安全稳定运行有重要意义。新疆地处亚洲腹地，大陆性气候明显、干燥少雨、夏季酷热、冬季严寒、风力强劲、大风频繁2。新疆大风区北起乌鲁木齐后沟，东南至吐鲁番县头道河，呈西北东南走向。当冷空气来临时，北疆准噶尔盆地气压高于南疆，达坂城谷地盛行西北风，而当南疆气压高于北疆时，又常刮东南风，主导风向为西北偏西和东南偏南风。输电线路由于大风引起的绝缘子脱落、金具磨损、导线疲劳断线、风偏闪络等故障时有发生3,6,7。根据20112013年数据统计,新疆电网110千伏及以上输电线路共发生风害跳闸事故20次，严重影响了电网的安全稳定运行。随着风速的加大和累积风害（累积风害既是累积输电线路历史上每次遭受的损害）的损害程度加深，将对输电线路的安全影响加大，一旦输电线路发生风偏闪络等事故将照成大面积停电，严重影响供电的可靠性，而且还会带来大量的经济损失。1.2 技术优势我公司根据国家智能电网发展的需求，结合新疆实际大风情况，自行研发了输电线路防风害智能监测系统。输电线路防风害智能检测系统是针对风灾地区风害对输电线路损害预报预警的高科技产品（后期可根据用户需求进行升级，扩展防山火、防外破等综合预警功能）。该套产品集成了最新的传感器技术、高效的人工智能技术4（如数据挖掘技术、分布式管理技术等）、信号分析/处理技术等，实现了在风灾地区对输电线路的实时监控和实时监控信息反馈。同时该套产品还使用了高精度的智能算法，找出风害预防对策，以提高维护效率，降低维护成本。而对于大风数据的获得：系统利用常规气象台站观测资料、自动站观测资料，开展新疆电网大风分布和时间演变规律研究，对给定输电线路的大风等级进行区划研究，从区域尺度上确定线路不同等级的风区；利用高分辨率数值预报产品（15km左右），建立高分辨率风场与有限观测站点大风的关系模型，研究复杂地形下地形对风场的影响，从而利用有限站点的预报结果拟合或估算高分辨率（15km）风场分布，获得大风、强风区域的大风预报预警数据；在可能的情况下，在地形地貌非常复杂的强风区域，利用WRF数值预报模型，通过四维变分同化技术，开展高分辨率数值预报，实现高分辨率数值预报产品输出，直接得到高分辨率（1-2km）风场预报预警数据。1.3关键技术分析1）电网大风高分辨率预报预警数据采集技术：新疆地广人稀，地形地貌复杂，在气象台站观测站点非常有限的情况下，大风预报预警非常困难。为了获得高分辨率的大风预报预警数据，本系统主要工作如下：a）输电线路大风区划：采用新疆自治区所有常规气象台站1980-2014年观测数据，包括日平均风速、最大风速和最大风速风向；采用新疆自治区加密自动站观测资料，包括逐小时平均风速、最大风速和最大风速风向；建立新疆电网输电线路风速风向数据库；统计每个站点（包括自动站）的年最大风速，采用极值I型分布作为概率模型：平均重现期为T的最大风速可按下式确定： 利用得到的10、20、30和50年重现期风速极值，开展输电线路风速极值的区划研究，规划输电线路不同等级风速的分布，从而为电网安全运行与预报预警提供基础支撑。b）15km分辨率大风预报预警：2014年5月，中国气象局下发了我国自主研发的T639中期数值预报系统数值预报产品，同时，中国气象局还下发欧洲中期数值预报中心的ECMWF数值预报产品，目前细网格分辨率为0.125（大约10-15km）。利用数值预报产品，实现未来1-7天的逐3小时高分辨率风速预报预警。系统拟采用数值预报产品，利用常规台站和自动站观测资料，验证分析数值预报产品在新疆电网输电线路走廊的适用性和准确度，建立山地典型地形与平坝风速关系的数学模型；研发数值预报产品传输和分析处理平台，通过订正分析，实现获得15km分辨率大风的实时滚动预警预报数据。c）12Km精细化大风预报预警：在地形地貌非常复杂的强风区域，需要深入开展局地微地形微气象条件对电网大风影响的研究。拟利用美国大气研究中心（NCAR）等研发的WRF数值模式对台站和自动站测风资料开展同化研究，输出精细化风场资料，分辨率为1-2km。实现强风区域高分辨率大风预警预报。预积分时段明天的预报. . . .昨天今天明天00:0020:0008:0008:00WRF模式自动化预报系统，总积分时间为3天。把整个积分时段分成两个部分，从前一天20:00开始到次日08:00为预积分时段，而从次日08:00开始之后为正式预报时间。预报周期如下图1.1所示：图1.1 预报积分示意图WRF精细化大风数值预报系统的总体框架如图1.2所示：预测结果可视化与用户界面（预测与预警结果展示，可视化，管辖区域拓扑显示）数值预报结果优化订正集成平台实时数据混合同化（初始场本地数据优化）集合预报WRF模式本地优化（模型本地和季节优化）多时空尺度精细化预测模型高性能计算机专家集成平台通用预报模块（WRF）基础数据(1.观测数据：实时数据、流域GIS数据。2.公共数据：全球再分析气象资料、大气环流数据、地形数据等)图1.2 基于WRF的精细化预报预警系统2）输电线路导线事故（导线舞动、风偏、相间闪络）：大风导致的输电线路事故严重威胁着电网的安全运营，输电线路事故对输电线路会造成金具磨损，断线，甚至会发生杆塔倒塌事故5，所以在本系统中，对于导线事故的监测是非常必要的。在输电线路导线事故的防范的研究中，考虑到输电线路事故形成的条件主要有覆冰、温度、湿度和大风等因素，系统利用这些因素和输电线路历史检测数据，采用最小二乘法预警输电线路事故，然后将该值接入报警模块以短信或电脑声光报警的方式发往电网，为用户提供维护服务8。3）杆塔基础倾斜或倒塌：“输电塔线”体系是一种复杂的空间偶联体系，这种耦合效应使得输电塔的动力特性和风振响应的评估十分困难、复杂，所以，对于杆塔倾斜度的监测离不开对输电线路导线事故的监测11。对于杆塔基础的监测，系统结合杆塔倾角、温度、湿度、地理位置和输电线的张力等综合数据，采用杆塔摧毁概率算法进行告警预算。2产品主要功能描述1） 预警风灾：系统收集气象局有关气象数据、输电线路历史监测数据和输电线路实时监测数据，计算出风灾发生概率和风灾对输电线路的损害情况，向用户发出风灾提前预警信息和风灾实时报警信息。2） 提出预防风灾措施：系统结合输电线路损害情况，采用机器学习等人工智能的方法，提前计算出输电线路可能的损害情况，以便为用户提供对应的预防风害的措施。3） 电子地图定位：系统具有灾情地理位置定位功能，当报警发生时，系统向用户提供具体的报警发生的杆塔坐标，以提高用户工作效率，同时也为用户节约维护成本。4） 离线发送报警：当系统处于离线状态时，系统支持信息记忆能力，当系统通信恢复时，将及时通知用户。5） 支持手机、电子邮件接收报警信息：当用户处于休假或外出时，系统可向用户发送手机短信报警或电子邮件报警，以确保报警的及时性。6） 支持设备状态查询：该功能为用户提供实时监测在线设备的工作状态的信息，以防设备在故障状态下，系统向用户发送错误报警。7） 系统智能学习：系统会根据报警情况，用户采纳报警情况（报警真实性），进行智能学习，自动屏蔽误报警，以提高系统实时报警和预报警的准确性。8） 支持用户间在线信息交流：系统为用户间的交流专门开辟了一块区域，方便用户在线详细交流信息。9） 数据自动恢复能力：考虑到环境的复杂性和可能出现系统使用人员误操作等删除了数据，为了避免该情况的发生，系统自带数据自动恢复功能。10） 系统风害情况生成统计图：考虑到用户对微风振动、风偏、导线弧垂、风舞、输电线拉力、导线倾斜角、杆塔倾斜角等信息的可读性，系统将自动生成统计图，便于用户理解。11） 系统自动升级：系统支持在线自动升级，以增强系统的综合能力。3系统设计3.1系统设计原则1） 实用性：系统设计中所用物理器件的选择标准除了追求技术先进外，更重要的是考虑物理器件在实际应用场景中的性能，而且设备的选择必须符合国家和地方政府的行业技术标准；系统设计中的各功能模块的设计本着功能不重复、不冲突等原则；系统设计除了考虑功能全面性外，同时考虑系统设计的简单性，让用户易学、易懂、易操作。2） 先进性：系统设计中所用装置均为市场主流，并保留有升级空间；系统设计中也考虑到系统的向上扩展性。3） 标准性：装置设计遵循最新国家电网针对输电线路在线监测装置提出的一系列标准以及与此相关的国家标准、国际标准。4） 可管理性与易维护性：系统设计中考虑装置维护管理和系统升级，其中装置维护管理的操作简单、安全，系统数据备份及数据恢复速度快。5） 可扩展性：系统硬、软件采用模块化结构设计，各模块功能明确，配置灵活，系统可根据用户的实际情况和具体要求进行功能模块的增减，方便为以后检测系统的综合检测功能扩展做准备。6） 可靠性：装置能够长期稳定工作，为用户提供的数据真实可靠；装置自身具有较好的容错能力，允许用户出现错误的操作。3.2 系统结构功能设计3.2.1 系统整体构架输电线路防风害预警系统主要由前端监测系统、通信系统和后台管理系统构成。在防风害预警系统正常工作中，前端系统主要负责收集风速、风向、温度、湿度和大气压力等小气候数据和输电线拉力、导线倾斜角、杆塔倾斜角的实时数据以及大风预报预警数据，在整个输电线路防风害预警系统中充当“眼睛”的作用，通信系统主要负责将前端系统采集回来的数据传输到后台管理系统，所以通信系统就相当于“神经系统”。前端系统把收集的实时信息通过通信系统，发送到后台管理系统，后台管理系负责计算、分析这些信息，并决定是否发送报警信息和应对风害的策略，所以后台管理系统在整个系统中扮演着“大脑”的作用。该系统由前端系统、通信系统和后台管理系统一起实现了实时环境监控、数据收集、数据上传、数据分析、风害提前预警、风害实时报警和风害预防策略的提出的功能。通信系统通信系统后台管理系统数据库系统新疆电网报警新疆气象局前端实时环境监控图3.1系统整体架构图如图3.1，在整个系统中，系统通过前端系统采集实际环境信息，并通过通信系统发往后台管理系统。对于提前预报警，系统将从中国气象局挖掘气象数据，并结合输电线路历史报警信息作出风害提前预警；对于实时报警，系统根据前端系统上传的数据以及输电线路历史报警信息作出风害实时报警。当后台系统分析完报警信息后，向用户发送报警信息，当用户对报警处理完成时，后台将已处理的信息存入数据库系统。系统整体工作流程如图3.2所示。前端检测系统通信系统后台管理系统供电装置前端主机风力发电、地线去电、太阳能供电各种传感器组GPRS/3G/4G/WiFi通信根据各种数据采用人工智能算法进行报警预算，并决定是否报警以短信/电能声光方式报警，并提出预防对策记录用户对报警的反应情况，用机器学习方式提高系统报警准确度用户接收报警信息和报警处理方案，对报警采取相应措施图3.2 系统整体流程图3.2.2风害预报警和实时报警灾害预警，是指在灾害发生之前，根据其发展规律或观测的可能性前兆，提前发出警报信号，以避免危害在不知情或准备不足的情况下发生，从而最大程度地降低危害所造成的损失的行为。而风害报警是指在风害发生时发出报警信息，让用户了解风害发生情况。系统为了达到提前预警和实时报警的目地，系统必须同时实现提前预警和实时报警的功能。提前预警功能模块主要由数据输入、前端系统、通信系统、后台管理系统和数据库系统构成（如图3.3）： 1）新疆气象局所提供的气象数据、电网所提供的杆塔经纬度数据及通过我公司获得的大风预报预警数据作为数据输入。 2）前端系统主要功能为监测杆塔实时信息：主要包括风速、风向、温度、湿度、大气压力等小气候信息和输电线拉力、导线倾斜角、杆塔倾斜角等信息。 3）通信系统主要采用GPRS通信技术和3G/4G/WiFi通信技术。 4）后台管理系统主要包括算法模块、告警模块。 a) 算法模块中，系统根据杆塔历史监测信息、杆塔实时监测信息和气象局提供的气象信息计算风害对输电线路的损害程度。 b) 告警模块主要包括计算告警等级、确认并发送告警和防风害预防办法。 5）数据库主要采用分布式管理模式进行数据管理，以提高数据存取的及时性。前端系统 前端系统 新疆气象局数据/大风数据杆塔经纬度（新疆电网）风害对输电线路的损害程度告警等级短信/电脑声光告警风害预防措施算法模块告警模块杆塔实时监测信息杆塔历史监测信息GPRS/3G/4G/WiFi通信数据库后台管理系统 数据输入 图3.3 提前预警功能流程图 输电线防风害预警系统中，提前预警功能首先从新疆气象局获得气象数据，并结合系统所收集的大风数据，以确定风灾可能的波及范围，再结合电网有关杆塔数据，查询在此范围中是否有输电线路存在。如果存在我们就重点监测在风灾范围内的杆塔实时信息，并通过通信系统发往后台管理系统，后台管理系统根据杆塔的监测信息，结合杆塔的历史监测信息，利用智能算法测算出风灾将对输电线路可能造成的损害形式和损害程度。系统以报警级别图的形式向用户发送短信预报警、电脑声光预报警，并发送对应的风害预防措施。最后将预报警，风灾预防措施等存入数据库中，以便为机器学习提供数据。 实时报警功能模块主要由前端系统、通信系统、后台管理系统和数据库系统构成（如图3.4）： 1）前端系统主要功能为监测杆塔实时信息：主要包括风速、风向、温度、湿度、大气压力等小气候信息、输电线拉力、导线倾斜角、杆塔倾斜角信息。 2）通信系统主要采用GPRS通信技术和3G/WiFi通信技术。 3）后台管理系统主要包括算法模块、告警模块。 a) 算法模块中，系统根据杆塔历史监测信息、杆塔实时监测信息和气象局提供的气象信息计算风害对输电线路的损害程度。 b)告警模块主要包括计算告警等级、确认并发送告警和防风害预防办法。 4）数据库主要采用分布式管理模式，以提高数据存取的及时性。风害对输电线路的损害程度告警等级短信/电脑声光告警风害预防措施算法模块告警模块杆塔实时监测信息杆塔历史监测信息GPRS/3G/4G/WiFi通信数据库后台管理系统 前端系统 图3.4 实时报警工能流程图 输电线路防风害预警系统中，前端系统实时监测每一座杆塔的信息，并通过通信系统将信息发送往后台管理系统。对于每一座杆塔，后台管理系统都会从数据库中查询杆塔的历史监测信息，结合杆塔的实时监测信息，算法模块会计算出风害对输电线路的损害形式和损害程度。后台告警系统向用户以短信告警和电脑声光告警的方式发出告警信息，并提出风害预防措施。 以上就是整个防风害系统的最初告警构架，当然随着实际环境的不同，告警构架会不断完善。下面我们具体阐述前端系统和通信系统，后台管理系统的工作原理。3.3前端监测系统 前端监测系统主要的功能就是通过通信系统向后台管理系统及时反馈监测数据，所以前端监测系统就是整个系统的“眼睛”。前端监测系统主要由电池供电系统、前端主机箱和传感器组构成，前端检测系统结构图如图3.5所示： 1）电池供电系统主要由太阳能电池板、风力发电机、地线取电装置（选配）、风光互补控制器、蓄电池和充放电控制器（盒）组成。 2）前端主机箱主要放置了一块MK60芯片，该芯片用于接受各种传感器采集的信息，并将该信息转反馈给后台管理系统。 3）传感器组由风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、拉力传感器、倾角传感器等组成。风力发电机前端主机箱数据传送至后台风速传感器风向传感器温度传感器湿度传感器气压传感器拉力传感器倾角传感器太阳能电池板风光互补控制器蓄电池组地线取电装置(选配)图3.5 前端检测系统结构 考虑到实际地理位置的气候特征，前端主机的供电系统主要采用太阳能发电和风力发电两种发电装置，而地线取电装置为系统选配取电装置。由于输电线路监测系统要求24小时供电，这次配置2块120W/12V的太阳能电池板和一台风力发电机(垂直轴发电机)，在供电系统中，风力发电机和太阳能发电机作为电力来源，通过风光互补控制器对蓄电池进行充电，其中蓄电池组主要由2个100AH/12V的蓄电池串联组成。其中太用能发电供电方案和风力发电供电方案的主要技术参数如表1：表1：供电系统技术参数太阳能发电供电方案主要参数风力发电供电方案主要参数单块太阳能电池板功率60/80/100/120W风机输出功率300/400W风机尺寸（高/直径）1.0m/1.2m启动风速2.8m/s安全风速65m/s输出电压12/24V输出电压12/24V各种传感器的选配及功能：1) 风速传感器：风速传感器主要使用卡曼涡街理论，测算风流流速。在本系统中，我们选用的风速传感器技术指标如表2：表2：风速传感器技术参数表性能名称性能对应参数测量范围060m/s准确度（0.3+0.03V）m/s分辨率0.05m/s起动风速0.7m/s工作环境30+602) 风向传感器：风向传感器的核心采用绝对式格雷玛盘编码，利用光电信号转换原理，可以准确的输出相对应的风向信息。在本系统中，我们选用的风向传感器技术指标如表3：表3：风向传感器技术参数表性能名称性能对应参数起动风向0.3m/s测量范围0360分 辨 率1输出信号RS485环境温度-2080环境湿度100%RH工作电压5V3) 温度传感器：温度传感器能够感受温度并将温度转换为可用的实际参数。在本系统中，温度传感器主要检查实际环境中的温度，其技术参数如表4所示：表4：温度传感器技术参数表性能名称性能对应参数工作电压12V无光照工作时间30天温度范围-40+290系统功耗2W温度测量误差0.5温度测量分辨率0.1工作环境温度-40+85相对湿度100%大气压力550hPa1060hPa防护等级IP65使用对象110KV1000KV高压输电线路4) 湿度传感器：湿度传感器主要将实际环境中的湿度情况转换为计算机能够处理的数据。获得的数据通过通信系统传输回后台管理系统，为后台管理系统提供机器学习的数据支撑。其技术参数如表5所示：表5：湿度传感器技术参数表性能名称性能对应参数测量范围0100%RH精度3%RH典型值工作电压12V数据循环存储30天5) 大气压力传感器：大气压力智能传感器主要监测实时环境中的气压情况，并将气压实际情况通过通信系统发送给后台管理系统。大气压力传感器的技术参数如表6所示：表6：大气压力传感器技术参数性能名称性能对应参数测量范围550mbar1100mbar精度0.3mbar 6）拉力传感器：拉力传感器主要检测导线的张力，根据杆塔所处的地理环境和拉力传感器传回的导线数据，计算导线在下一时刻是否能够承受这样的拉力。拉力传感器技术参数如表7所示：表7：拉力传感器技术参数性能名称性能对应参数额定载荷100420KN综合精度0.3（线性+滞后+重复性）灵敏度1.5mV/V蠕变0.05%FS/30min零点输出1%FS零点温度影响0.05%FS/10输出温度影响0.05%FS/10工作温度-20+65安全过载120%FS材质不锈钢 7）倾角传感器：倾角传感器主要用于测量杆塔的倾斜度，在大风情况下，当杆塔发生倾斜时，系统返回的数据可能会有所偏差，为了弥补这样的偏差量，我们必须测量杆塔的倾斜程度。倾角传感器技术参数如表8所示：表8：倾角传感器技术参数性能名称性能对应参数杆塔顺线倾斜角测量范围30测量精度0.05杆塔横向倾斜角测量范围30测量精度0.05工作温度-40+85（扩展工业级）3.4通信系统 1）通信系统主要采用GPRS通信技术和3G/4G/WiFi通信技术，GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务,支持TCP/IP协议，可以与分组数据网（Internet等）直接互通。GPRS无线传输系统的应用范围非常广泛，几乎可以涵盖所有的中低业务和低速率的数据传输，尤其适合突发的小流量数据传输业务。3G通信技术是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。3G的代表特征是提供高速数据业务，速率一般在几百kbps以上。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mb/s的速率下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mb/s，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。在通信系统中使用3G/4G技术除了可以满足系统初步设计的要求外，同时为以后系统升级提供支撑。 2）电源与通信接口均采用隔离技术。系统主板的通信接口和电源都采用了隔离技术，有效隔离3kv电压，使主板弱电系统不受外部干扰，有效提高了系统的运行可靠性。所有传感器的通信接口和电源也采取了隔离措施，保证传感器电路不受外部干扰，大大提高了整个系统的可靠性。 3）能灵活组建自己的通信网络：a） 在没有公共通信网络信号的区域，或需要高带宽进行大量数据传输的应用，系统采用WIFI/RF来进行数据传输。b） 我公司结合WIFI和低功耗RF通信技术，自主设计了一套高带宽、可自组网的远距离通信系统，弥补了由于没有移动信号就无法进行远距离通信的问题。这种通信模式下，WIFI在需要进行大容量数据传输的时候打开，不需要的时间将其关闭，以减少电能的消耗；低功耗RF主要用来传输控制命令，保持24小时在线。c） WIFI/RF通信可中继到变电站，或有3G信号的地方，也可中继到有OPGW光缆接点的地方，再由公网或电力专网将数据传输到管理中心。3.5后台管理系统 后台管理系统是比较复杂的系统，它支持着整个系统的运行，为了清楚的描述后台管理系统，我们主要从后台管理系统的功能和结构两个方面进行阐述。 依据主要功能划分，后台管理系统主要分为算法模块和告警模块，如图3.3和图3.4。 算法模块的功能是使用通信系统传输的数据、杆塔和输电电线数据等进行风害报警概率预算，该模块中设计到的主要技术包括机器学习技术、数据挖掘技术等人工智能技术和大风预报预警技术。1）算法模块会采用机器学习技术去学习每次成功预报警和报警的原因，以提高预报警准确率和实际报警准确率。2）数据挖掘技术主要用来从大量的报警历史数据中挖掘有用的信息，为机器学习提供训练集。3）其他人工智能技术也是为本系统提高系统预报率和报警率所服务的，是我公司根据实际情况自己研发的算法。 告警模块主要分为告警等级智能预算、发送告警和风害对策参考三大功能。1） 告警等级预算模块主要定义了报警等级以及对应等级的告警阀值如表9所示，并且通过实际情况和特定的算法不断的修改告警阀值，以确保实际性。表9：告警等级及对应阀值告警等级阀值图标红色告警（0.79，1）橙色告警（0.49,0.79）黄色告警（0.19,0.49）绿色告警（0,0.19）2）发送告警模块主要负责向用户发送告警。虽然该模块功能比较单一，但我们所做的事情是不管用户使用的是电脑还是移动终端，不管用户是否在线，系统都必须将紧急报警情况发送给用户。而且该模块还会及时反馈用户对报警信息的反应情况。3）风害对策功能主要定义了对风灾所产生的危害的预防措施，而且根据灾害的不确定性，该系统采用了人工智能的方法自动生成预防灾害的方案，为用户提供预防灾害的解决办法。后台管理系统报警中心状态检测系统管理电子地图当前告警历史告警设备状态检测信息公司管理员权限组线路杆塔设备阀值配置 依据系统结构划分，后台管理系统最初可分为报警中心、状态检测、系统管理和电子地图四大部分如图3.6。当然后期产品升级后可能会设计到其他的功能模块。图3.6 后台管理系统功能模块1） 报警中心a） 当前告警：当输电线路发生预报警和实时报警时，当前告警中心向用户展示告警信息，告警级别以及风害解决办法等。b） 历史告警：历史告警中心存储了所有的历史告警信息和告警处理办法。2） 状态监测a） 设备状态：记录前端检测设备（装置状态、电池电压、电池充电电流、电池剩余电量、电池输出电流等）的状态，以确保系统正常运行。b） 检测信息：检测信息主要记录了杆塔状态、导线风偏、导线弧垂、微风振动、导线舞动的详细信息。3） 系统管理a) 公司：管理员可以添加、修改和删除公司。b) 管理员：记录管理员的详细信息。c) 权限组：设置管理员的权限。d) 线路：管理员可以添加、修改和删除线路信息。e) 杆塔：管理员可以添加、修改和删除杆塔信息。f) 设备：管理员可以添加、修改和删除监测设备。4） 电子地图：如果存在报警，使用该功能模块可以准确的找到报警的杆塔的位置，便于用户快速找到事故点，以提高维护效率。3.6数据库系统 其实数据库系统是后台管理系统的一部分。由于系统会随时监测输电线路的有关风害的环境，并且系统还会实时搜集气象台的数据，而且系统为了使用这些数据进行智能学习以提系统的报警准确性，所以最后这些数据量会越来越大。为了能够快速准确的从这些海量数据中查询到系统需要得数据，对于数据库系统，系统采用联邦式分布数据库系统管理数据库。 联邦式分布数据库管理系统是分布式数据库系统中的一种，在这种管理系统中，各个子数据库系统是相对“自治”的，它可以容纳多种不同用途、差异较大的数据库。3.7系统防护设计1） 防雷设计：系统防雷分为外部防雷和内部防雷两部分。a）外部防雷主要是指防直击雷、侧击雷对设备的伤害。设备防雷通过设备本身的外壳屏蔽及设备可靠接地等的保护作用，以尽最大可能减弱雷击时对设备内的电磁干扰，同时为设备内部单元的感应雷防护提供必要的条件，避免了设备遭受直击雷和侧击雷的雷击。b）内部防雷保护主要是指设备防止雷电感应和防止线路上的雷电波的侵入，其采取主要的技术措施是屏蔽、接地、等电位处理，及安装分流限压装置，来控制削减雷电感应和雷电波的入侵，从而保护设备免遭雷电感应的伤害。2） 抗干扰设计：系统采用GPRS无线通信方式，由于整个系统的前端设备和前端主机处于野外强电场环境中，如果网络监测装置受到强电磁辐射、雷击、高频噪声和谐波干扰等，系统极易可能产生误动作或“死机”，所以在系统设计时，我们必须解决电磁干扰问题。a）设计抗电磁干扰的硬件：在硬件方面，将各种传感器和主要的电路分置于独立的抗干扰屏蔽盒中；对于各种输入输出接口，必须采取防雷、防渗、防干扰等措施。b）抗电磁干扰的软件设计：在软件设计方面，微处理器软件除设置有常用的看门狗、防飞指令外、还必须设置错误陷阱及标志，以防止程序出现问题，系统不能复位的情况；对于一些重要的数据，系统应该对其有多重备份。4 施工方案4.1 施工人员图硬件工程师项目主管软件工程师安装工程师质检工程师图 4.1 施工人员4.2 工程执行流程图用户验收系统交付准备公司内部交付测试硬件设备到场系统整体设计项目研发图 4.2 工程执行流程5 培训计划1） 发放培训手册，让参加培训的人员了解系统的使用情况。2） 根据贵单位有关管理制度，安排专人进行定员培训。在培训过程中采用“问答”模式和实际操作系统软件两种主要方式来了解培训人员掌握情况。a） 理论培训：让贵单位的指定培训人员熟悉系统构成，以及学会整个系统的使用，并重点讲解系统功能的重要部分。b） 现场培训安排（按级别培训，分技术员、管理人员、操作员、领导）。6 售后服务本系统在设计时，充分利用了计算机方面的成熟技术，正如计算机本身一样，系统具有高度的可靠性，日常维护的工作量非常少，并且在设计时充分考虑了系统的扩展性和升级等情况。提高了投资者的资金利用率。在质量保证期内，我公司负责保养本公司的系统设备，对任何因安装工艺、材料和产品质量而造成的设备或部件的损坏，进行无偿的更换和维修。在质量保证期内，我公司提供售后服务，根据现场故障问题，如通过通讯方式无法解决，本公司可以派遣技术人员修理损坏的设备。质量保证期满后，我公司将继续负责系统设备的维修，提供优质迅速的服务。贵方可与我公司签订相关合同。7 参考文献1WAND Wei, XU Jun, ZHONG Wanli, CHEN Hanghang, NA Dongming. Wind-induced vibration trend analysis and disaster waring of transmission line based on historical data fittingJ. Engineering Journal of Wuhan Universit, 2013，46（4）.2 张之. 新疆大风区输电线路防风技术研究与应用J. 城市建设理论研究，2013（15）.3 He Zhu.The Neural Network Appraisal Method of Transmission Tower Structure Damage by Using Time Domain DataJ.International Conference on Energy and Environment Technology,2009.4 Yudong Zhang,Saeed Balochian,Praveen Agarwal,Vishal Bhatnagar,andOrwa Jaber Housheya. Artificial Intelligence and Its ApplicationsJ. Mathematical Problems in Engineering,2014(2014).5 WANG Lin, LUO Yi, YAO Yi. Analysis of transmission line icing detection and prediction based on neural networkJ. Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications(Natural Science Edition),2012,25(2).6 熊军，林韩，王庆华，等基于的区域电网风灾预警模型研究华东电力，2011,39（8）：1248-1252.7 毛红艳，王玲，车嘉，董云鹏输电线路监测系统的设计和应用自动化技术与应用，2012,（2）：25-27.8 BAO Bo, CHENG Renli, XIONG Xiaofu, WENG Shiji