输电线路杆塔倾斜在线监测系统的制作方法

1.本发明涉及输电线路杆塔技术领域，具体为输电线路杆塔倾斜在线监测系统。


背景技术：

2.输电线路杆塔是用于承载输电线路的结构支架，通常由钢、混凝土或木材等材料制成，用于将输电线路悬挂在空中，保持线路的稳定运行，输电线路杆塔通常被安装在高处，如山丘、山坡、山谷、沙漠和平原等地形上，以便输电线路能够穿越各种地形，杆塔的高度和型号取决于输电线路的电压等级和地形条件，在输电线路系统中，杆塔起到了至关重要的作用，具有承载输电线路、分担线路荷载、保护线路安全和稳定运行等作用。
3.目前的输电线路杆塔在实际的应用过程中，仍然存在以下问题：（1）铁塔结构脆弱：输电铁塔由等边角钢和组合角钢组成。输电塔线体系是典型的空间桁架结构，具有结构高、跨度大的特点，这导致它结构相当的脆弱；（2）铁塔倾斜易受环境影响：铁塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致塔基的位移，铁塔变形、倾斜、甚至倒塔等；（3）传统的铁塔维护手段存在主观性和不及时性：传统的铁塔维护主要靠定期巡检、人工实测困难，人为观测，但不易及时发现问题；故而我们提出了输电线路杆塔倾斜在线监测系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了输电线路杆塔倾斜在线监测系统，具备能够实现对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性等优点，解决了铁塔结构脆弱、铁塔倾斜易受环境影响以及传统的铁塔维护手段存在主观性和不及时性的问题。
5.为实现上述实现对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性目的，本发明提供如下技术方案：输电线路杆塔倾斜在线监测系统，包括辅助支持子系统、前端数据采集子系统、数据传输子系统以及数据处理分析及管理子系统；所述辅助支持子系统用于为杆塔倾斜在线监测系统供电，并防止雷击损毁杆塔倾斜在线监测系统，其包括设备防雷模块和电源模块；所述前端数据采集子系统用于实时采集杆塔的倾斜度数据，其包括前段数据搭建实施和前段数据采集模块；所述数据传输子系统用于将前端数据采集子系统采集到的杆塔倾斜度数据实时传输给数据处理分析及管理子系统，其包括现场局域网部署和远程实时传输网络部署；所述数据处理分析及管理子系统用于对杆塔倾斜度数据进行处理，并实时告警，其包括数据管理模块、数据处理分析模块和数据显示预警模块。
6.优选的，所述前端数据采集子系统中，前段数据搭建实施主要是通过安装支架在
杆塔的外部设置倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器以及降雨量监测器，并且在杆塔的地基位置安装地基位移监测器和地表裂缝监测器。
7.优选的，所述数据传输子系统中，现场局域网部署是结合lora技术实现收集倾斜传感器信息，远程实时传输网络部署是以rtu的4g/5g通讯模块结合北斗地基增强系统实现高精度的远程定位以及数据传输。
8.优选的，所述倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位移监测器以及地基位移监测器均与数据传输子系统通讯连接。
9.优选的，所述倾斜传感器用于监测杆塔的倾斜和形变；北斗定位接收机用于接受和发送北斗卫星定位信号；风力监测器用于监测杆塔周边的刮风风向和刮风风速；降雨量监测器用于监测杆塔周边环境的降雨量。
10.优选的，所述地基位移监测器是通过采用gnss静态相对定位原理，实时监测杆塔地基的位置；地表裂缝监测器用于监测杆塔地基形变，并测量出地表裂缝的宽度。
11.优选的，所述数据显示预警模块用于在杆塔发生倾斜时，进行警告预警，预警方式包括手机短信报警、声光报警以及远程网络登录查询预警信息。
12.优选的，所述数据处理分析及管理子系统中，数据管理模块和数据处理分析模块均与数据显示预警模块通讯连接。
13.与现有技术相比，本发明提供了输电线路杆塔倾斜在线监测系统，具备以下有益效果：1、该输电线路杆塔倾斜在线监测系统，实现了对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性，杆塔倾斜监测可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生，从而提高输电线路运行的可靠性；减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。
14.2、该输电线路杆塔倾斜在线监测系统，通过倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位置安装地基位移监测器和地表裂缝监测器所构成的前端数据采集子系统，能够实时测量出铁塔的倾斜和形变，并且通过测量铁塔周边的风力、降雨量、铁塔地基的位移量以及铁塔地基地表裂缝的宽度，实现对杆塔倾斜原因的预判，从而辅助工作人员能够在更短的时间内确定解决方案，缩短杆塔检修所需的时间，从而避免了更为严重的安全生产事故的发生。
附图说明
15.图1为本发明输电线路杆塔倾斜在线监测系统拓扑结构示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1，输电线路杆塔倾斜在线监测系统，包括辅助支持子系统、前端数据采集子系统、数据传输子系统以及数据处理分析及管理子系统；辅助支持子系统用于为杆塔倾斜在线监测系统供电，并防止雷击损毁杆塔倾斜在线监测系统，其包括设备防雷模块和电源模块；前端数据采集子系统用于实时采集杆塔的倾斜度数据，其包括前段数据搭建实施和前段数据采集模块；数据传输子系统用于将前端数据采集子系统采集到的杆塔倾斜度数据实时传输给数据处理分析及管理子系统，其包括现场局域网部署和远程实时传输网络部署；数据处理分析及管理子系统用于对杆塔倾斜度数据进行处理，并实时告警，其包括数据管理模块、数据处理分析模块和数据显示预警模块。
18.具体的，前端数据采集子系统中，前段数据搭建实施主要是通过安装支架在杆塔的外部设置倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器以及降雨量监测器，并且在杆塔的地基位置安装地基位移监测器和地表裂缝监测器。
19.进一步的，铁塔的结构物产生的倾斜变形时，倾斜传感器内装有电解液和导电触点，当倾斜传感器跟随铁塔发生倾斜变化时，电解液的液面始终处于水平，但液面相对触点的部位发生了改变，也同时引起了输出电量的改变；倾斜计算：当被测结构物体发生倾斜变形时，其倾斜角度θ与输出的电量读数f可用如下计算公式：θ=a+b
×
f+c
×
f+d
×
f其中，θ表示被测结构物的倾斜角度，单位为
“°”
；f表示倾斜传感器的实时电量测量值，单位为“f”；a﹑b﹑c﹑d表示倾斜传感器的标定系数。
20.具体的，数据传输子系统中，现场局域网部署是结合lora技术实现收集倾斜传感器信息，远程实时传输网络部署是以rtu的4g/5g通讯模块结合北斗地基增强系统实现高精度的远程定位以及数据传输。
21.进一步的，lora技术是一种低功耗、长距离的无线通信技术，而北斗地基增强系统可以通过在铁塔上设置的北斗定位接收机，利用地面基站对北斗卫星信号进行捕获、处理和发送，进而提高北斗卫星导航系统的定位精度、可靠性和覆盖范围。
22.具体的，倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位移监测器以及地基位移监测器均与数据传输子系统通讯连接。
23.进一步的，倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位移监测器以及地基位移监测器采集的监测数据，会被存储在数据管理模块中，并经过数据处理分析模块进行数据对比分析，而当有监测数据与正常数据不符时，会将其传输至数据显示预警模块进行显示并预警。
24.具体的，倾斜传感器用于监测杆塔的倾斜和形变；北斗定位接收机用于接受和发送北斗卫星定位信号；风力监测器用于监测杆塔周边的刮风风向和刮风风速；降雨量监测器用于监测杆塔周边环境的降雨量。
25.进一步的，通过倾斜传感器，监测铁塔的结构物产生的倾斜变形，然后测量出铁塔的倾斜和形变；采用高精度北斗定位接收机进行实时坐标数据采集解算并结合其他安全监测设备，对铁塔安全信息——如塔基稳定性、电力塔的倾斜、电力塔环境的实时监测并及时预警和报警；可以将多个风力监测器安装在铁塔的不同高度处，以获得更加准确的风速数
据，传感器通常采用超声波或激光等技术来测量周围风速，并将数据传输给控制中心；降雨量监测器主要是对建在不稳定边坡和山体上铁塔的进行监测预警。
26.具体的，地基位移监测器是通过采用gnss静态相对定位原理，实时监测杆塔地基的位置；地表裂缝监测器用于监测杆塔地基形变，并测量出地表裂缝的宽度。
27.进一步的，地基位移监测器通过采用gnss静态相对定位原理，测量出铁塔的因地质等原因而发生的位移量；地表裂缝监测器用于监测被测结构物发生变形时将会引起位移计的位移，测量出地表裂缝的宽度。
28.具体的，数据显示预警模块用于在杆塔发生倾斜时，进行警告预警，预警方式包括手机短信报警、声光报警以及远程网络登录查询预警信息。
29.进一步的，杆塔发生倾斜时，本系统会向工作人员发送短信进行告警，并且也会通过声光报警器，对控制室内的工作人员进行告警，而工作人员也可以通过程网络登录的方式，随时查询杆塔倾斜发生的时间、地点、倾斜量等。
30.具体的，数据处理分析及管理子系统中，数据管理模块和数据处理分析模块均与数据显示预警模块通讯连接。
31.进一步的，数据管理模块的作用包括对数据信息进行存储、提供数据的访问接口、数据备份与恢复以及对数据进行加密，保证数据安全，避免数据丢失，方便工作人员随时进行查询。
32.综上所述，该输电线路杆塔倾斜在线监测系统，实现了对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性，杆塔倾斜监测可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生，从而提高输电线路运行的可靠性；减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。
33.并且，该输电线路杆塔倾斜在线监测系统，通过倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位置安装地基位移监测器和地表裂缝监测器所构成的前端数据采集子系统，能够实时测量出铁塔的倾斜和形变，并且通过测量铁塔周边的风力、降雨量、铁塔地基的位移量以及铁塔地基地表裂缝的宽度，实现对杆塔倾斜原因的预判，从而辅助工作人员能够在更短的时间内确定解决方案，缩短杆塔检修所需的时间，从而避免了更为严重的安全生产事故的发生，解决了铁塔结构脆弱、铁塔倾斜易受环境影响以及传统的铁塔维护手段存在主观性和不及时性的问题。
34.本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，包括辅助支持子系统、前端数据采集子系统、数据传输子系统以及数据处理分析及管理子系统；所述辅助支持子系统用于为杆塔倾斜在线监测系统供电，并防止雷击损毁杆塔倾斜在线监测系统，其包括设备防雷模块和电源模块；所述前端数据采集子系统用于实时采集杆塔的倾斜度数据，其包括前段数据搭建实施和前段数据采集模块；所述数据传输子系统用于将前端数据采集子系统采集到的杆塔倾斜度数据实时传输给数据处理分析及管理子系统，其包括现场局域网部署和远程实时传输网络部署；所述数据处理分析及管理子系统用于对杆塔倾斜度数据进行处理，并实时告警，其包括数据管理模块、数据处理分析模块和数据显示预警模块。2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述前端数据采集子系统中，前段数据搭建实施主要是通过安装支架在杆塔的外部设置倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器以及降雨量监测器，并且在杆塔的地基位置安装地基位移监测器和地表裂缝监测器。3.根据权利要求1所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述数据传输子系统中，现场局域网部署是结合lora技术实现收集倾斜传感器信息，远程实时传输网络部署是以rtu的4g/5g通讯模块结合北斗地基增强系统实现高精度的远程定位以及数据传输。4.根据权利要求2所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述倾斜传感器、北斗定位接收机、风力监测器、降雨量监测器、地基位移监测器以及地基位移监测器均与数据传输子系统通讯连接。5.根据权利要求2所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述倾斜传感器用于监测杆塔的倾斜和形变；北斗定位接收机用于接受和发送北斗卫星定位信号；风力监测器用于监测杆塔周边的刮风风向和刮风风速；降雨量监测器用于监测杆塔周边环境的降雨量。6.根据权利要求2所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述地基位移监测器是通过采用gnss静态相对定位原理，实时监测杆塔地基的位置；地表裂缝监测器用于监测杆塔地基形变，并测量出地表裂缝的宽度。7.根据权利要求1所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述数据显示预警模块用于在杆塔发生倾斜时，进行警告预警，预警方式包括手机短信报警、声光报警以及远程网络登录查询预警信息。8.根据权利要求1所述的输电线路杆塔倾斜在线监测系统，其特征在于，所述数据处理分析及管理子系统中，数据管理模块和数据处理分析模块均与数据显示预警模块通讯连接。

技术总结
本发明涉及输电线路杆塔技术领域，具体为输电线路杆塔倾斜在线监测系统，包括辅助支持子系统、前端数据采集子系统、数据传输子系统以及数据处理分析及管理子系统。该输电线路杆塔倾斜在线监测系统，实现了对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性，杆塔倾斜监测可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生，从而提高输电线路运行的可靠性；减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。减少了发生人身事故的机率。减少了发生人身事故的机率。


技术研发人员：李伟 王帅 苏卫东 贾永伟 赵浩翔 陈佳纬 李文龙 郭蒙 赵强 杨发录 黄海瑶 赵元兄 雷玉珍 纳琴
受保护的技术使用者：国网青海省电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/19