基于传感器技术的铁塔状态自动检测方案

一、    系统背景

虽然安装在现场的输电线塔基础坚固,但由于地壳运动、天气环境、人工施工(如道路施工时的现场爆破)等长期影响,容易倾斜。当倾斜达到一定程度时,或倾斜引起的塔应力变化可能导致塔变形,导致输电线跳舞、断裂,甚至塔倒塌。

对于塔倾斜的早期预测,目前的方法是巡逻人员携带重型仪器设备到达塔附近,然后展开设备进行测量。这不仅效率低,而且不准确、及时,不能从根本上解决塔倾斜的早期预测,及时消除安全风险,确保正常生产。

由于上述原因,需要有一种方法来完成塔倾斜的自动检测,并将现场检测信号传输到监测中心,并在安全生产的内部网络上发布,方便相关人员的实时监测、统计和分析。本方案利用成熟、低成本GPRS 在保持系统可靠性的同时,技术保证了系统的先进性。每个无线检测模块安装灵活,无需其他线路布线,更安全可靠。此外,将多个测量点的数据连接到网络后,便于统一管理,实现管理的网络化和自动化。

二、系统设计目标

系统设计目标分为三个步骤。首先设计无线终端采集设备,包括变形、倾斜、振动传感器选择、成型、采集电路和处理算法,然后设计无线终端设备安装和系统工作电源设计,最后设计后端处理软件,使塔倾斜、振动检测自动化、无线、网络和安全。

三、系统组成

该系统由传感器模块、无线检测终端、系统电源组成Web 由服务器及其管理软件组成。前三个安装在系统中,称为前端设备。

无线检测终端安装在检测点附近,收集传感器模块的倾斜度、振动等数据,并将数据转换为无线信道数据发射;Web 服务器配备一个无线接收模块和一个服务器。它接收来自无线检测终端的无线信道数据,并将其记录在本地数据库中,使通过认证的用户能够通过IE 访问浏览器。无线检测终端、传感器模块和系统电源的电池安装在金属外壳的底盘内,将太阳能电池固定在外壳外,并统一安装在塔上。

3.1、系统构成

采用无线网络技术的无线检测系统实现了塔的倾斜度和振动的实时在线检测。与电力系统内部网络连接后,可在中央监控室监控运行状态,实现远程遥测。当测量点的倾斜度或振动超过预设阀值时,报警信号应及时提醒相关人员采取措施。

3.2、系统特点

实时:实时在线监控;
精度:可达到测量倾斜精度±0.1°;
灵活性:用户可根据自身需要灵活方便地设置参数;
安全:产品、工具及其维护都具有系统安全性和可靠性;
采集方式:定期采集。 

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图 1 系统构成网络结构图

1)传感器部分
倾角传感器如下图所示:

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