式中：Offset 为倾斜度为0 度时设备的输出值，Sensititivity是 设备的输出灵敏度，对于SCA100T- D01为70mV/c，SCA100T- D02为 35mV/c，VDout是SCA100T的测量输出。
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
数字输出至角度转换： 加速度测量数据用11 位数字字节格式保存在RDAX和RDAY寄 存器中，数据范围为0~2047在0°（水平放置） 时其额定的输出为 （100000000） 二进制，即1024。不同测量数字转换为角度可用如下 公式表示：
图3.2 MEMS加速度测量原理示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.2 塔杆倾角值的测定
SCAl00T的倾角测量方向分别为X轴方向和Y轴方向。安装时X轴 方向与导线径向方向重合，Y轴方向与导线轴向方向重合。
图3.3 SCAl00T角度测量示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
模拟电压输出可以通过下面公式被转换成角度：
2.2.4 倾角传感器模块研究
图2.9 SCAl00T-D02倾角传感芯片
3.系统硬件电路设计
倾角采集系统直接安装在输电塔杆上，对输电塔杆发生倾斜时 倾角数据进行定时采集。整个倾角采集系统由数据采集部分、数据 处理部分和传输部分构成。采集部分通过倾角传感器采集塔杆倾斜 的具体值，通过MCU进行数据分析、处理后，最后通过ZigBee短程 通信模块向所在的基站传输实时数据。
图4.1高压塔杆在线监测系统主程序图
4.系统软件设计
4.1倾角采集控制程序设计
当基站向传感器发出采集数据的 指令时，开始倾角采集工作，选择对 应的传感器通道，并让传感器上电初 始化，准备进入工作方式。对应的传 感器通道打开，倾角传感器完成数据 采集后通过ZigBee向基站传送所采集 的数据，完成数据的采集工作。传感 器断电，进入等待模式。
2.系统整体设计
图2.1 整体系统模块构成
2.系统整体设计
图2.2 整体系统部分模块实物展示图
2.系统整体设计
依照不同的分类方式，电机可以被分成各种类型，主要的有四种
图2.3 整体系统框图
图2.4 整体程序流程图
2.系统整体设计
图2.5
系统安装示意图
2.2各模块选型
2.2.1 供电方案研究
图3.4 监测基站的硬件结构图
3.系统硬件电路设计
3.3 辅助功能装置
辅助功能的功能包括：视频摄像装置、视频在线监测装 置和报警装置等。整个装置由用于视频录像的高速球1、用 于目标侦查的高速球2、用于储存录像以及报警功能的DVR （数字硬盘录像机）和云台构成。
图3.5 辅助功能的硬件结构图
4.系统软件设计
图3.2MEMS加速度测量原理示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.1 MENS 倾角传感器工作原理
当加速度作用于传感器时，中央动极板随弹性梁移动，从而使 Cn1、Cn2电容值产生变化，因此，中央极板的电压幅值能够反应加 速度的大小和方向。而基于MEMS加速度测量的倾角传感器，则是通 过测量惯性块的重力加速度在各轴方向的分量，通过三角函数来计 算倾角。
图2.6
太阳能和蓄电池共同供电方式
2.2各模块选型
2.2.2 短距离通信模块研究
表 2.1
短距离通信方式的比较
2.2各模块选型
2.2.2 短距离通信模块研究
图2.7 ZigBee发射与接受模块
2.2各模块选型
2.2.3 远程通信方案的研究
图2.8 WavecomQ2406B GSM通信模块
2.2各模块选型
1.课题的研究的背景及意义
图1.1 输电塔杆倒塌
图1.2 输电塔杆倾斜
1.课题的研究的目的及意义
1.2 课题研究意义
在现有的监测方式中，传统的高压输电线路监测都是采 用巡检的方式，主要有两种，即人工目测法和直升飞机航 测法。 人工目测法 由巡工作人员在地面沿线逐塔巡视，有时候还 需要巡线人员登上输电塔杆或者乘坐悬挂于线路上的滑车 ，这种传统的巡线方式精度低、劳动强度大、费用多、周 期长、危险性高，且存在巡检盲区。 直升飞机航测法 航测法则是运用直升飞机沿线巡检，采用 摄像机和其探测技术对输电塔杆进行巡检，这种方式的优 点是灵活性高、视野开阔，但所花费的费用高且有一定的 飞行隐患。
式中：Dout为数据输出（RDAX或RDAY） Dout@0℃时输出值，一 般为1024，α 测量角度值Sens 设备灵敏度（SCA100T- D01:1638, SCA100T- D02:819）
3.系统硬件电路设计
3.2 监测基站硬件设计
监测基站安装于塔杆上，主要由控制器、基站GSM 通信模块、串行接口扩展电路、RS.232接口和无线通 信模块。主要完成数据通信、控制和存储的功能。
论文题目：高压输电塔杆倾斜在线监测系统
答辩人: 专业: 指导老师:
日期：2013年6月
章节安排
1.前言 2.输电塔杆整体设计方案和选型 3.输电塔杆硬件电路设计 4.输电塔杆软件部分设计 5.总结
1.课题的研究的背景及意义
1.1 课题研究背景
电力工业是国民经济的重要基础产业，安全、稳定和充足的电 力供应是保障国民经济健康稳定发展的前提。高压塔杆倾斜是影响 电力系统安全稳定运行的问题之一。 以2008年1-2月我国南方大范围冰雪灾害为例。据统计， 2008年1-2月，全国电网因冰灾停运线路36740条，停运变电站 2016座，563236基杆塔倒塌损坏，断线353731处，500KV 变电站停运12座；5000KV输电线路停运107条，受损80条，倒 塔957基。
1.课题的研究的目的及意义
图1.3 人工巡测法
图1.4 直升机航测法
1.不足之处，供电部门 迫切需要开发和研究一种能代替传统方式的巡线方式。研 究电力输电塔杆倾斜监测系统技术，对输电线路加强监测 管理，对加速智能化电网战略的建设，预防和减少供电事 故的发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性具有 十分重要的意义。
图3.1 倾角采集系统硬件结构图
3.系统硬件电路设计
3.1 倾角采集模块设计
3.1.1 MENS 倾角传感器工作原理
传感器的工作原理就是牛顿第二定律，根据物理原理，在一个 系统内部无法测得物体的速度，但是加速度是可以测量的。如果在 初速度已知的情况下，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计 算出直线位移。所以这是一种采用惯性原理的加速度传感器。