一种分布式光纤传感杆塔健康监测方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式光纤传感杆塔健康监测方法，涉及光纤传感领域，该分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，作为杆塔应力健康状况的无线监测系统，能够监测杆塔的受力的实时变化，以及根据这些数据并结合覆冰数学模型、模糊逻辑诊断方法可以定性分析杆塔健康状况，有无覆冰、定量计算覆冰厚度和预测覆冰发展趋势，分析评估输电线路的运行安全状态，并在达到预定值时报警，对于保障电网系统的安全运行具有重大现实意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，涉及光纤传感领域，该分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，作为杆塔应力健康状况的无线监测系统，能够监测杆塔的受力的实时变化，以及根据这些数据并结合覆冰数学模型、模糊逻辑诊断方法可以定性分析杆塔健康状况，有无覆冰、定量计算覆冰厚度和预测覆冰发展趋势，分析评估输电线路的运行安全状态，并在达到预定值时报警，对于保障电网系统的安全运行具有重大现实意义。【专利说明】
本专利技术涉及光纤传感领域，特别涉及。
技术介绍
随着人类社会的不断进步，日常生活对电的依赖越来越强，输电的通畅是人们正常生活的保证，输电杆塔在线路中起着中继作用，杆塔的损坏严重影响输电线路的通常。造成杆塔损坏主要原因有以下两种:一是由于气象条件的变化，如覆冰和大风；二是开采沉陷产生的地面变形主要有垂直方向的移动和变形，水平方向的移动和变形以及地表平面内的剪应变。这些地表变形将直接对高压输电线路杆塔的基础、杆塔、档距产生影响，并进一步引起高压输电线路其它元素的变形，甚至倒塔。由于这两种情况都有一个缓慢的过程，通过对杆塔主材应力变化的监测可以在杆塔破坏前发出预警，以供电力部门采取相应的措施。这样就可以避免破坏发生或减小破坏所带来的损失。 传统的传感器主要是由通过光纤光栅作为探测器，但是光纤光栅是点状监测，只能监测光栅位置的应变情况，是间断布置在杆塔上，并不能完全的掌握杆塔塔体的三维受力情况。一旦杆塔不是在光纤光栅位置出现问题，此类型探测器根本无法检测。 【专利
技术实现思路
】 本专利技术所要解决的技术问题是提供，通过采用无线接收模块接收从杆塔顶端无线发射模块发出的信号，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。 为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案:，其特征在于:所述分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，整个检测步骤为: (I)传感光纤铺设在杆塔塔身上，光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一机箱内，构成分布式光纤解调系统，也固定在杆塔塔身上，无线接收模块放置在距离杆塔一定距离的监控房里，可以接收从机箱内无线发射模块发出的无线信号; (2)利用光学时域反射原理可以准确定位，确定受力位置，从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离； (3)根据距离就可以确定相应的位置，传输至无线发射模块，将光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一个密闭的机箱盒体内，然后固定在杆塔塔身上； (4)无线发射模块将采集到的数据通过无线电波发射给远处的无线接收模块，通过后端建立模型，可以制作整个杆塔受力的三维模型，并且做到实时监测，并设置好预警参数，到达预警临界值，立即启动声光报警等各种措施。 优选的，所述光纤耦合器为LC光纤耦合器。 优选的，所述光探测器为半导体光探测器。 优选的，所述信号处理模块中设有光通信信号处理器。 采用以上技术方案的有益效果是:该分布式光纤传感杆塔健康监测方法的针对杆塔应力的一种分布式三维在线监测，利用分布式光纤传感，可以在输电塔上沿着塔体铺设光纤，整个光纤沿路作为传感器，因而对杆塔的所有部位都可以传感监测，而且通过后端的信号和软件处理，可以制作整个杆塔受力的三维模型，并且做到实时监测，一旦某个地方出现问题便可直观及时的发现，对保证电网正常运行，能够起到较大的作用。作为杆塔应力健康状况的无线监测系统，能够监测杆塔的受力的实时变化，以及根据这些数据并结合覆冰数学模型、模糊逻辑诊断方法可以定性分析杆塔健康状况，有无覆冰、定量计算覆冰厚度和预测覆冰发展趋势，分析评估输电线路的运行安全状态，并在达到预定值时报警，对于保障电网系统的安全运行具有重大现实意义。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的流程图； 图2是本专利技术的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施方式。 图1和图2出示本专利技术的【具体实施方式】:该分布式光纤传感杆塔健康监测方法，其特征在于:所述分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，整个检测步骤为: 如图1所示，传感光纤铺设在杆塔塔身上。光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一机箱内，构成分布式光纤解调系统，也固定在杆塔塔身上。无线接收模块放置在距离杆塔一定距离的监控房里，可以接收从机箱内无线发射模块发出的无线信号。 激光脉冲在光纤中传播时，会产生后向的受激布里渊散射，散射光会产生布里渊散射频移，频移量与温度和应力相关，其频移量uB和散射强度变化量APb的关系为: uB = C0 Δ σ +CtAT ΔΡβ/Ρβ(0) = C' 0Δσ+(Τ τΔΤ 其中Λ σ为应力的变化量，AT为温度的变化量，C。和Ct为布里渊频移的应变系数和温度系数，C。'和C/为布里渊强度的应变系数和温度系数，Pb(O)为初始布里渊散射强度光的频率。通过计算上述两式，可以很容易的通过频移量和散射光强度变化量计算出相应的温度和应力的变化量。 图2为本专利技术结构示意图，利用光学时域反射原理(OTDR)可以准确定位，确定受力位置，便于施工人员检查维修。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。以下的公式就说明了 OTDR是如何测量距离的。 d = (cXt)/2n 在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间(两值相乘除以2后就是单程的距离)。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率(η)。η是由光纤生产商来标明。 根据距离就可以确定相应的位置，传输至无线发射模块。在本专利技术中，将光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一个密闭的机箱盒体内，然后固定在杆塔塔身上。 无线发射模块将采集到的数据通过无线电波发射给远处的无线接收模块，通过后端建立模型，可以制作整个杆塔受力的三维模型，并且做到实时监测，并设置好预警参数，到达预警临界值，立即启动声光报警等各种措施。在野外供电电源可以采用太阳能或风能供电。以上的仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。【权利要求】1.，其特征在于:所述分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，整个检测步骤为: (1)传感光纤铺设在杆塔塔身上，光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一机箱内，构成分布式光纤解调系统，也固定在杆塔塔身上，无线接收模块放置在距离杆塔一定距离的监控房里，可以接收从机箱内无线发射模块发出的无线信号； (2)利用光学时域反射原理可以准确定位，确定受力位置，从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式光纤传感杆塔健康监测方法，其特征在于：所述分布式光纤传感杆塔健康监测方法的设备包括传感光纤，光源，调制器，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块，无线接收模块，整个检测步骤为：（1）传感光纤铺设在杆塔塔身上，光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一机箱内，构成分布式光纤解调系统，也固定在杆塔塔身上，无线接收模块放置在距离杆塔一定距离的监控房里，可以接收从机箱内无线发射模块发出的无线信号；（2）利用光学时域反射原理可以准确定位，确定受力位置，从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离；（3）根据距离就可以确定相应的位置，传输至无线发射模块，将光源，光纤耦合器，光探测器，信号处理模块，无线发射模块封装在一个密闭的机箱盒体内，然后固定在杆塔塔身上；（4）无线发射模块将采集到的数据通过无线电波发射给远处的无线接收模块，通过后端建立模型，可以制作整个杆塔受力的三维模型，并且做到实时监测，并设置好预警参数，到达预警临界值，立即启动声光报警等各种措施。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施斐，杜鹏，徐天福，金家春，刘箐，刘国仁，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力公司赣州供电分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11