(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221094149 2.9 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 贵州电网有限责任公司 地址 550002 贵州省贵阳市南明区滨河路 17号 (72)发明人 黄欢　蒋兴良　毛先胤　牛唯　 郑华龙　曾华荣　彭赤　杜昊　 张伟　吴建蓉　马晓红　张志劲　 吕乾勇　张英　邹雕　胡琴　 张义钊　张啟黎　陈沛龙　刘君　 范强　 (74)专利代理 机构 南京禹为知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32272 专利代理师 褚晓英(51)Int.Cl. G01N 27/22(2006.01) G01R 27/26(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种大气结构物自然覆冰电气参数测量装 置及其测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种大气结构物自然覆冰电 气参数测量装置及其测量方法包括， 本发明基于 冰层的电容效应， 以大气结构物覆冰状态为对 象， 以测量冰层的介电常数为目的， 设计了一种 冰层介电常数的测量装置与测量方法， 通过设计 测量电极与配套嵌入式系统， 测量冰层电容值反 算冰层介电常数， 实现对冰层介电常数的在线测 量。 以解决现有覆冰监测技术受气象条件影响导 致的测量不够精确的问题， 为测量大气结构物覆 冰尤其是自然状态下覆冰的电气参数提供了一 种新的测量装置及其测量方法。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115452900 A 2022.12.09 CN 115452900 A 1.一种大气结构物自然覆冰电气参数测量装置， 其特征在于： 包括， 冰层介电常数测量 装置(100)， 其中： 所述冰层介电常数测量装置(100)包括： 旋转电极模块(101)、 电容传感模块(102)、 时 钟模块(103)、 通信模块(104)、 MCU控制模块(105)、 温湿度传 感模块(106)和电源转换模块 (107)； 所述电容传感模块(102)与所述MCU控制模块(105)电连接， 当所述电容传感模块(102) 将采集到的数据转化为多通道数字式电容传感器测量电极间的电容值后， 所述电容传感模 块(102)再将电容值上传至所述MCU控制模块(105)， 所述MCU控制模块(105)在收到电容传 感模块(102)传输的电容 值后， 对相对介电常数进行计算； 所述温湿度传感模块(106)与所述MCU控制模块(105)电连接， 当所述温湿度传感模块 (106)采集到大气环 境的温度与湿度后， 所述 温湿度传感模块(106)将采集到大气环 境的温 度与湿度传输给所述MCU控制模块(105)， 所述MCU控制模块(105)接收到所述采集的信息后 实现对温湿度监测。 2.如权利要求1所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量装置， 其特征在于： 所述 MCU控制模块(10 5)包括， 当所述MCU控制模块(105)接收到所述温湿度传感模块(106)采集到的大气环境的温度 与湿度以及所述电容传感模块(102)获取的电容值汇总后， 所述MCU控制模块(105)对数据 进行集中处 理， 实现控制设备的运行状态与数据通信。 3.如权利要求2所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量装置， 其特征在于： 所述 电容传感模块(102)采用电容传感芯片通过设计周围电感电容元件， 调节电容传感量程与 精度， 也可通过修改晶振频率改变LC振荡频率， 实现多频率测量， 最后通过IIC协议将所测 数值传输 至MCU控制模块(10 5)进行处 理。 4.如权利要求3所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量装置， 其特征在于： 所述 时钟模块(103)和所述通信模块(104)与所述MCU控制模块(105)电连接， 当设备与服务器无 线传输数据时， 所述时钟模块(103)负责校准设备时间， 所述时钟模块(103)对 所述MCU控制 模块(105)赋予时间戳， 保证传输数据的连续性； 所述通信模块(104)用于本地服务器与冰 层介电常数测量装置(100)的双向通信， 实现设备监测数据向服务器的发送， 用于服务器向 设备发出指令； 所述电源转换模块(107)通过整流、 稳压、 滤波电路， 将电源进行AC ‑DC变换， DC ‑DC变换 后， 为各模块供能。 5.如权利要求4所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特征在于： 还包 括， 防水帽(20 0)和金属外壳(3 00)， 所述防水帽(200)用于 防止可防止降雨， 或融冰过程中的水渗入所述冰层介电常数测 量装置(10 0)内部； 所述金属外壳(300)， 用于保护所述冰层介电常数测量装置(100)， 防止外部活动对所 述冰层介电常数测量装置(10 0)的干扰。 6.一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特 征在于： 包括： 根据所需覆冰信息， 设计冰层 介电常数测量装置； 将所述冰层 介电常数测量装置 于覆冰期前安装在所需测量 地区；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452900 A 2根据所述冰层介电常数测量装置测得覆冰情况， 通过无线通信模块传输至本地服务 器， 在本地 服务器中进行保存。 7.如权利要求6所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特征在于： 所述 设计冰层 介电常数测量装置包括， 通过对圆柱体电极进行理论计算与有限元仿真， 对圆柱体电极尺寸结构参数， 电极阵 列对数与安装位置进行优化。 8.如权利要求7所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特征在于： 所述 设计冰层 介电常数测量装置还 包括， 包括传动设计与外形设计， 传动主要包括装置 内电机轴通过自行设计的非标法兰连接 件与圆柱体电极进行 连接， 带动电极进行旋转覆冰， 从而获得均匀圆柱体覆冰。 9.如权利要求8所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特征在于： 所述 设计冰层 介电常数测量装置还 包括， 获取温湿度与时钟校时， 将数据按标准协议打包， 最后通过无线传输模块将数据上传 至本地服务器。 10.如权利要求9所述的一种大气结构物自然覆冰电气参数测量方法， 其特征在于： 所 述设计冰层介电常数测量装置还包括， 覆冰时， 圆柱体电极处于低速旋转状态， 覆冰方向不 经常发生变化， 最终圆柱体电极覆冰形状为圆柱体冰层。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452900 A 3