本實(shí)用新型涉及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于5.8G載波OFDM調(diào)制的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

輸電線路尤其是超高壓電網(wǎng)線路是電力系統(tǒng)至關(guān)重要的組成部分，其管理系統(tǒng)的好壞直接影響著電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行和電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及普通百姓的日常生活和工作。輸電線路的監(jiān)測(cè)內(nèi)容相對(duì)較多，特別是高壓輸電線路的監(jiān)測(cè)，其中比較重要的包括氣象環(huán)境（風(fēng)力、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、雨量、光輻射及其他天氣條件）、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、絕緣子污穢、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線舞動(dòng)等等。另外，輸電線路桿塔往往位于人跡罕至的荒郊野外，線路走廊需要穿越各種復(fù)雜的地理環(huán)境，如沼澤、叢林、戈壁和崇山峻嶺等無(wú)人區(qū)，特別是對(duì)于電力線路穿越原始森林邊緣地區(qū)、高海拔、冰雪覆蓋區(qū)以及沿線存在頻繁滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害區(qū)時(shí)，這些地區(qū)大都山高坡陡，交通和通訊極不發(fā)達(dá)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)不暢通或者根本沒(méi)有相關(guān)通信設(shè)施，種種原因都在一定程度上限制了各種在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的更進(jìn)一步發(fā)展和推廣應(yīng)用。

傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要靠電力系統(tǒng)人員的巡檢來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作人員往往需要長(zhǎng)時(shí)間在野外巡查，尤其是冰雪、暴風(fēng)雨、臺(tái)風(fēng)等極端天氣，登高作業(yè)以及天氣狀況都給相關(guān)人士的安全帶來(lái)很大的隱患。這種作業(yè)方式周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性高、人員需要專業(yè)訓(xùn)練，但是往往效率低、漏檢率高且經(jīng)濟(jì)壓力大。近年來(lái)，有些電力企業(yè)采用直升飛機(jī)巡檢或者機(jī)器人巡檢，雖然一定程度上提高了工作效率，但是費(fèi)用高昂，需要人員實(shí)地實(shí)時(shí)操控且安全問(wèn)題層出不窮。另外，采用電信運(yùn)營(yíng)商的公網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸也有很多缺點(diǎn)：公網(wǎng)覆蓋范圍有限，無(wú)法全程覆蓋；服務(wù)種類和數(shù)據(jù)速率有限，無(wú)法滿足狀態(tài)監(jiān)測(cè)高速率業(yè)務(wù)的需求；費(fèi)用高且網(wǎng)絡(luò)管理困難。因此，如何設(shè)計(jì)一種安全、有效且能高速傳輸多種監(jiān)測(cè)信息的監(jiān)測(cè)裝置是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種基于5.8G載波OFDM調(diào)制的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置不能高速有效傳輸多種監(jiān)測(cè)信息的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種基于5.8G載波OFDM調(diào)制的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、信息處理單元、信號(hào)發(fā)射單元和OFDM調(diào)制解調(diào)單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊，圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊分別與信息處理單元電連接，信息處理單元與OFDM調(diào)制解調(diào)單元電連接，OFDM調(diào)制解調(diào)單元與信號(hào)發(fā)射單元電連接。

下面是對(duì)上述實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

上述OFDM調(diào)制解調(diào)單元包括調(diào)制解調(diào)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，信息處理單元與調(diào)制解調(diào)模塊雙向電連接，調(diào)制解調(diào)模塊分別與D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接，D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與信號(hào)發(fā)射單元電連接。

上述信息處理單元包括核心處理模塊和存儲(chǔ)模塊，圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊分別與核心處理模塊電連接，核心處理模塊和調(diào)制解調(diào)模塊電連接，核心處理模塊和存儲(chǔ)模塊通信連接。

上述信號(hào)發(fā)射單元包括WiFi模塊和WiMax模塊，WiFi模塊和WiMax模塊分別與D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元用來(lái)采集各類信息，并將采集到的信息發(fā)送給信息處理單元，信息處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，然后把信號(hào)發(fā)送給OFDM調(diào)制解調(diào)單元，OFDM調(diào)制解調(diào)單元把接收到的信號(hào)由數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)后通過(guò)信號(hào)發(fā)射單元發(fā)送出去；通過(guò)使用OFDM調(diào)制解調(diào)單元增加了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性和可靠性，降低了信號(hào)波形間的干擾，能高速傳輸包括音頻、視頻、各種工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)在內(nèi)的多樣數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

附圖1為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為附圖1中的OFDM調(diào)制解調(diào)單元的邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

如附圖1、2所示，該基于5.8G載波OFDM調(diào)制的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、信息處理單元、信號(hào)發(fā)射單元和OFDM調(diào)制解調(diào)單元，所述數(shù)據(jù)采集單元包括圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊，圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊分別與信息處理單元電連接，信息處理單元與OFDM調(diào)制解調(diào)單元電連接，OFDM調(diào)制解調(diào)單元與信號(hào)發(fā)射單元電連接。

如附圖1、2所示，數(shù)據(jù)采集單元用來(lái)采集各類信息，比如圖像、溫度、壓力、聲音等信息，并將采集到的信息發(fā)送給信息處理單元，這里，圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊均為現(xiàn)有公知技術(shù)，分別是高清攝像頭、音頻采集設(shè)備、溫度傳感器、壓力傳感器和氣象數(shù)據(jù)采集設(shè)備，完成各類信息的采集工作，并將其發(fā)送至信息處理單元；信息處理單元用來(lái)接收采集后的各類信息，并將各類信息通過(guò)不同的方式進(jìn)行處理，去除多余的信息，保留有用數(shù)據(jù)，合并成高速的碼流并發(fā)送至OFDM調(diào)制解調(diào)單元；OFDM調(diào)制解調(diào)單元接收信息處理單元發(fā)送的碼流進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)即時(shí)域波形，然后將模擬信號(hào)發(fā)送給信號(hào)發(fā)射單元；信號(hào)發(fā)射單元為現(xiàn)有公知技術(shù)，由高功率多向天線組成，用來(lái)發(fā)送信號(hào)。因此本實(shí)用新型使用OFDM調(diào)制解調(diào)單元增加了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定性和可靠性，降低了信號(hào)波形間的干擾，能高速傳輸包括音頻、視頻、各種工業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)在內(nèi)的多樣數(shù)據(jù)。

上述數(shù)據(jù)采集單元中還可以根據(jù)需要加入其它采集模塊，如風(fēng)力采集模塊、風(fēng)速采集模塊、風(fēng)向采集模塊。

可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)上述基于5.8G載波OFDM調(diào)制的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

如附圖1、2所示，OFDM調(diào)制解調(diào)單元包括調(diào)制解調(diào)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，信息處理單元與調(diào)制解調(diào)模塊雙向電連接，調(diào)制解調(diào)模塊分別與D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接，D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與信號(hào)發(fā)射單元電連接。

這里D/A轉(zhuǎn)換模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，是AD9708芯片，是高性能、低功耗CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的8位分辨率產(chǎn)品，并提供了出色的交流和直流性能，同時(shí)支持最高125 MSPS的更新速率；A/D轉(zhuǎn)換模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，是AD9280芯片，是單芯片、單電源、8bit、32MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成了采樣保持放大器和電源基準(zhǔn)源，采用多級(jí)差分流水線架構(gòu)，數(shù)據(jù)速率達(dá)32 MSPS，采用+2.7 V至+5.5 V電源供電，適合高速應(yīng)用中的低功耗操作。

如附圖1、2所示，這里調(diào)制解調(diào)模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，例如其可包括串并轉(zhuǎn)換模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊、逆傅里葉變換模塊、傅里葉變換模塊、加循環(huán)前綴模塊、去循環(huán)前綴模塊；

所述串并轉(zhuǎn)換模塊將一個(gè)載波分成了并行的N個(gè)子載波；逆傅里葉變換模塊對(duì)N個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制；加循環(huán)前綴模塊對(duì)調(diào)制后的N個(gè)子載波加循環(huán)前綴；并串轉(zhuǎn)換模塊將N個(gè)子載波合并為一個(gè)載波；傅里葉變換模塊對(duì)N個(gè)子載波進(jìn)行解調(diào)；去循環(huán)前綴模塊對(duì)N個(gè)子載波去循環(huán)前綴。

如附圖2所示，這里串并轉(zhuǎn)換模塊將一個(gè)載波分成了并行的N個(gè)子載波，所以時(shí)間上每個(gè)子載波持續(xù)時(shí)間變成了以前的N倍，從而使高速的數(shù)據(jù)流變成并行的低速的數(shù)據(jù)流；使用逆傅里葉變換模塊對(duì)N個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，逆傅里葉變換為離散的逆傅里葉變換，由于離散的逆傅里葉變換變化的載波都是正交的，而正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾，因此提高了頻帶利用率，降低了信道均衡的復(fù)雜度；使用加循環(huán)前綴模塊和去循環(huán)前綴模塊能消除信號(hào)的多徑傳播造成的符號(hào)間干擾（ISI）和載波間干擾（ICI）。

如附圖2所示，調(diào)制時(shí)，首先信號(hào)進(jìn)入串并轉(zhuǎn)換模塊，串并轉(zhuǎn)換模塊將一個(gè)載波分成了并行的N個(gè)子載波，接著逆傅里葉變換模塊對(duì)N個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，加循環(huán)前綴模塊對(duì)調(diào)制后的N個(gè)子載波加循環(huán)前綴，然后并串轉(zhuǎn)換模塊將N個(gè)子載波合并為一個(gè)載波，最后通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，從而得到OFDM已調(diào)信號(hào)的時(shí)域波形，完成調(diào)制，有信號(hào)發(fā)射單元給控制中心進(jìn)行發(fā)送；解調(diào)為調(diào)制的逆過(guò)程，即A/D轉(zhuǎn)換模塊將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，串并轉(zhuǎn)換模塊將一個(gè)載波分成了并行的N個(gè)子載波，接著去循環(huán)前綴模塊對(duì)N個(gè)子載波去循環(huán)前綴，傅里葉變換模塊對(duì)N個(gè)子載波進(jìn)行解調(diào)，然后并串轉(zhuǎn)換模塊將N個(gè)子載波合并為一個(gè)載波，完成解調(diào)。

調(diào)制解調(diào)模塊優(yōu)選為XC7K480T芯片，XC7K480T芯片的DDR3接口速度可以達(dá)到1866Mb/s，內(nèi)置的多個(gè)G比特?zé)o線收發(fā)機(jī)可以從600Mb/s最大化到6.6Gb/s或者28.05Gb/s，其處理速度達(dá)到2M，能夠滿足高清的視頻、圖像、音頻以及其他監(jiān)測(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送需求，且具有OFDM系統(tǒng)要求的各種性能指標(biāo)；調(diào)制解調(diào)模塊C7K480T芯片中FFT/IFFT采用Xilinx公司FPGA的現(xiàn)成IPcore實(shí)現(xiàn)，無(wú)需自行設(shè)計(jì)且可靠性高，調(diào)制解調(diào)中只需把FFT的輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果取共軛即可利用FFT實(shí)現(xiàn)IFFT，使用同一個(gè)內(nèi)核同時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，提高了模塊的重用性，減少了設(shè)計(jì)量且便于模塊調(diào)試；控制和地址生成產(chǎn)生各級(jí)運(yùn)算所需的地址信號(hào)和存儲(chǔ)器的使能信號(hào)以及其他各種控制信號(hào)。

如附圖1、2所示，信息處理單元包括核心處理模塊和存儲(chǔ)模塊，圖像采集模塊、溫度采集模塊、壓力采集模塊、音頻采集模塊和氣象數(shù)據(jù)采集模塊分別與核心處理模塊電連接，核心處理模塊和調(diào)制解調(diào)模塊電連接，核心處理模塊和存儲(chǔ)模塊通信連接。

這里，核心處理模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，是處理器Atheros AR9344，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)判決功能；存儲(chǔ)模塊由2片128M的DDR2和16M的FLASH構(gòu)成，DDR2用于存儲(chǔ)本地壓縮格式的監(jiān)控文件，F(xiàn)lash存儲(chǔ)系統(tǒng)配置文件，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)調(diào)用。

如附圖1、2所示，信號(hào)發(fā)射單元包括WiFi模塊和WiMax模塊，WiFi模塊和WiMax模塊分別與D/A轉(zhuǎn)換模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接。

信號(hào)發(fā)射單元塊包括WiFi模塊和WiMax模塊以支持不同的用戶需求，其中WiFi模塊是RTL8188CUS-U芯片，WiMax模塊是WIMAX9XXX系列芯片級(jí)模塊。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。