一种输电线路杆塔监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种输电线路杆塔监测系统及方法，包括：监测主模块(1)和监测从模块(2)；所述监测从模块(2)设于杆塔中部，用于监测塔脚沉降，获取塔脚沉降数据，并将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块(1)；所述监测主模块(1)设于输电线路塔脚，用于监测杆塔振动和倾斜状态，获取杆塔振动数据和倾斜数据，根据所述杆塔振动数据、倾斜数据和接收的塔脚沉降数据进行数据计算，得到杆塔状态参数，本发明专利技术采取了主+从结构，主模块进行振动、倾斜、外破隐患监测并作为系统通讯的汇聚及统一节点，从模块可根据需要监测沉降的塔脚数目灵活匹配；系统利用高集成度，小型化，低功耗的设计完成了输电线路杆塔多维状态量的统一监测。线路杆塔多维状态量的统一监测。线路杆塔多维状态量的统一监测。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路杆塔监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及输电线路杆塔监测领域，具体涉及一种输电线路杆塔状态监测系统及方法。

技术介绍

[0002]输电线路是进行能源运输的重要通道，输电线路杆塔是电力线路的主要承载体，其结构安全性对线路运行至关重要。但几乎所有的输电杆塔都分布在野外恶劣环境中，往往易产生各类安全事故。因此需要对输电线路杆塔的运行状态进行全天候监控，来保障电网的安全可靠运行。若能在输电杆塔发生倾斜、振动疲劳、沉降的初期，对杆塔的状态进行监测及预警，可为运维工作争取处置时间，有效地遏制事故的进一步发展，保障电能安全高效的传输。
[0003]目前输电杆塔监测装置还存在一些不足。1)集成度不足，现有的杆塔状态如振动、倾斜、沉降等监测方式多为分离式传感装置，往往需要在杆塔上布设大量传感器及配套的数据采集、供电、电池及通讯终端，导致杆塔不堪重负；2)布设方式繁琐，各传感器需要布置在杆塔的不同位置，安装步骤众多，操作繁琐；3)经济性不足，重复的设备建设采购导致重复投资，且传感器均由不同厂商安装，通讯协议不统一导致数据费用重复收取。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种输电线路杆塔状态监测系统，包括：
[0005]一种输电线路杆塔监测系统，其特征在于，包括：监测主模块1和监测从模块2；
[0006]所述监测从模块2设于杆塔中部，用于监测塔脚沉降，获取塔脚沉降数据，并将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块1；
[0007]所述监测主模块1设于输电线路塔脚，用于监测杆塔振动和倾斜状态，获取杆塔振动数据和倾斜数据，根据所述杆塔振动数据、倾斜数据和接收的塔脚沉降数据进行数据计算，得到杆塔状态参数。
[0008]优选的，所述监测从模块2包括：天线模块12、超声波测距模块11、倾角传感器模块14、运算模块15和通讯模块16；
[0009]其中，所述天线模块12与监测主模块1进行无线连接；
[0010]所述超声波测距模块11、倾角传感器模块14、运算模块15、通讯模块16和天线模块12 依次进行连接；
[0011]其中，所述超声波测距模块11，用于对塔脚距离进行测量，获取塔脚初始距离值和各时刻的距离值；
[0012]所述倾角传感器模块14，用于对塔脚倾角进行测量，获取塔脚初始倾角值和各时刻的倾角值；
[0013]所述运算模块15，用于根据所述塔脚初始距离值和塔脚初始倾角值，通过三角函数关系对监测从模块2进行距离计算，获取监测从模块2离地初始距离；并通过各时刻的塔
脚距离值和各时刻的塔脚倾角值解算监测从模块2各时刻的离地距离；将所述各时刻的离地距离和所述监测从模块2离地初始距离进行差值计算，获取塔脚沉降数据；
[0014]所述通讯模块16和天线模块12，用于将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块1。
[0015]优选的，所述监测从模块2还包括：电池模块13和太阳能电池板；
[0016]所述太阳能电池板，用于对所述电池模块13进行供电；
[0017]所述电池模块13，用于为超声波测距模块11、倾角传感器模块14、运算模块15和通讯模块16进行供电。
[0018]优选的，所述监测从模块2安装数目根据需要监测沉降的塔脚数目进行匹配部署。
[0019]优选的，所述监测主模块1包括：天线模块4、三轴加速度计7、倾角传感器8、主控模块9和通讯模块10；
[0020]其中，所述天线模块4与监测从模块2进行无线连接；
[0021]所述三轴加速度计7、倾角传感器8、主控模块9、通讯模块10和天线模块4依次进行连接；
[0022]其中，所述三轴加速度计7，用于对杆塔振动加速度进行监测，获取杆塔振动加速度值；
[0023]所述倾角传感器8，用于对杆塔倾角进行监测，获取杆塔倾角值，并根据所述杆塔倾角值判断杆塔倾斜状态，确定杆塔倾斜值；
[0024]所述主控模块9，用于根据所述杆塔振动加速度值和杆塔倾斜值，通过解算算法对杆塔振动幅值和频率进行解算，得到杆塔状态参数；
[0025]其中，所述杆塔状态参数包括：杆塔振动特征量和倾斜量；
[0026]所述杆塔振动特征量包括：杆塔振动频率值和杆塔振动幅值；
[0027]所述通讯模块10和天线模块4，用于接收监测从模块2获取的塔脚沉降数据。
[0028]优选的，所述监测主模块1外壳材料为阳极氧化铝。
[0029]优选的，还包括：后台系统，所述后台系统与监测主模块1的天线模块4进行无线连接；对所述杆塔状态参数进行存储，并根据存储的杆塔状态参数进行数据展示。
[0030]基于同一专利技术构思，本申请还提供一种输电线路杆塔监测方法，包括：
[0031]通过设置于输电线路塔脚的监测从模块2监测塔脚沉降，获取塔脚沉降数据，并将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块1；
[0032]通过设置于杆塔中部的监测主模块1监测杆塔振动和倾斜状态，获取杆塔振动数据和倾斜数据，根据所述杆塔振动数据、倾斜数据和接收的塔脚沉降数据进行数据计算，得到杆塔状态参数。
[0033]优选的，所述通过设置于输电线路塔脚的监测从模块2监测塔脚沉降，获取塔脚沉降数据，并将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块1包括：
[0034]通过设置于输电线路塔脚的监测从模块2中的超声波测距模块11和倾角传感器14对塔脚距离和倾角进行测量，获取塔脚初始距离值、塔脚各时刻的距离值、塔脚初始倾角值和塔脚各时刻的倾角值；
[0035]通过所述监测从模块2中的运算模块15对所述塔脚初始距离值和塔脚初始倾角值，根据三角函数关系进行距离计算，获取监测从模块2离地初始距离；
[0036]并通过所述塔脚各时刻的距离值和塔脚各时刻的倾角值解算监测从模块2的离地
距离；将所述离地距离和所述监测从模块2离地初始距离进行差值计算，获取塔脚沉降数据；
[0037]通过所述监测从模块中的通讯模块16和天线模块12将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块1。
[0038]优选的，所述通过设置于杆塔中部的监测主模块1监测杆塔振动和倾斜状态，获取杆塔振动数据和倾斜数据，根据所述杆塔振动数据、倾斜数据和接收的塔脚沉降数据进行数据计算，得到杆塔状态参数包括：
[0039]通过安装于杆塔中部的监测主模块1中的三轴加速度计7对杆塔振动加速度进行监测，获取杆塔振动加速度值；
[0040]通过所述监测主模块1中的倾角传感器8对杆塔倾角进行监测，获取杆塔倾角值，并根据所述杆塔倾角值判断杆塔倾斜状态，确定杆塔倾斜值；
[0041]通过所述监测主模块1中的主控模块9对所述杆塔振动加速度值进行快速傅里叶变换，获取杆塔振动频率值；对杆塔振动加速度进行二次时域积分，获取杆塔振动幅值，确定杆塔状态参数；
[0042]其中，所述杆塔状态参数包括：杆塔振动特征量和倾斜量；
[0043]所述杆塔振动特征量包括：杆塔振动频率值和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路杆塔监测系统，其特征在于，包括：监测主模块(1)和监测从模块(2)；所述监测从模块(2)设于杆塔中部，用于监测塔脚沉降，获取塔脚沉降数据，并将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块(1)；所述监测主模块(1)设于输电线路塔脚，用于监测杆塔振动和倾斜状态，获取杆塔振动数据和倾斜数据，根据所述杆塔振动数据、倾斜数据和接收的塔脚沉降数据进行数据计算，得到杆塔状态参数。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测从模块(2)包括：天线模块(12)、超声波测距模块(11)、倾角传感器模块(14)、运算模块(15)和通讯模块(16)；其中，所述天线模块(12)与监测主模块(1)进行无线连接；所述超声波测距模块(11)、倾角传感器模块(14)、运算模块(15)、通讯模块(16)和天线模块(12)依次进行连接；其中，所述超声波测距模块(11)，用于对塔脚距离进行测量，获取塔脚初始距离值和各时刻的距离值；所述倾角传感器模块(14)，用于对塔脚倾角进行测量，获取塔脚初始倾角值和各时刻的倾角值；所述运算模块(15)，用于根据所述塔脚初始距离值和塔脚初始倾角值，通过三角函数关系对监测从模块(2)进行距离计算，获取监测从模块(2)离地初始距离；并通过各时刻的塔脚距离值和各时刻的塔脚倾角值解算监测从模块(2)各时刻的离地距离；将所述各时刻的离地距离和所述监测从模块(2)离地初始距离进行差值计算，获取塔脚沉降数据；所述通讯模块(16)和天线模块(12)，用于将所述塔脚沉降数据发送至监测主模块(1)。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监测从模块(2)还包括：电池模块(13)和太阳能电池板；所述太阳能电池板，用于对所述电池模块(13)进行供电；所述电池模块(13)，用于为超声波测距模块(11)、倾角传感器模块(14)、运算模块(15)和通讯模块(16)进行供电。4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监测从模块(2)安装数目根据需要监测沉降的塔脚数目进行匹配部署。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测主模块(1)包括：天线模块(4)、三轴加速度计(7)、倾角传感器(8)、主控模块(9)和通讯模块(10)；其中，所述天线模块(4)与监测从模块(2)进行无线连接；所述三轴加速度计(7)、倾角传感器(8)、主控模块(9)、通讯模块(10)和天线模块(4)依次进行连接；其中，所述三轴加速度计(7)，用于对杆塔振动加速度进行监测，获取杆塔振动加速度值；所述倾角传感器(8)，用于对杆塔倾角进行监测，获取杆塔倾角值，并根据所述杆塔倾角值判断杆塔倾斜状态，确定杆塔倾斜值；所述主控模块(9)，用于根据所述杆塔振动加速度值和杆塔倾斜值，通过解算算法对杆塔振动幅值和频率进行解算，得到杆塔状态参...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟轩，韩军科，杨知，刘彬，李丹煜，赵斌滨，赵彬，刘毅，王剑，汉京善，孔小昂，姬昆鹏，刘畅，张国强，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：