一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法及设备，属于输电塔监测技术领域，用于解决高压输电塔的顶端结构易受到风力影响造成损坏，并且难以对高压输电塔的顶部结构进行监测，易造成安全隐患的技术问题。方法包括：将预设的若干智能压电阻尼器安装在输电塔各分段中；对输电塔各分段中的风阻振动进行计算，得到各分段的阻尼控制力；根据阻尼控制力，对智能压电阻尼器进行电场强度调节，得到阻尼约束力；根据阻尼约束力，对智能压电阻尼器进行压电驱动控制，得到实际阻尼力；将阻尼控制力与实际阻尼力进行对比，得到对比信息；并将对比信息发送到监控中心，以实现对输电塔结构安全的监测。结构安全的监测。结构安全的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法及设备


[0001]本申请涉及输电塔监测领域，尤其涉及一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法及设备。

技术介绍

[0002]高压输电塔是一种高柔性结构，对风荷载、地震等动力作用比较的敏感，容易产生较大的动力响应，长期进行结构振动，容易对结构产生不良的影响，使高压电塔造成累积性损伤，容易发生安全隐患。
[0003]现有的高压输电塔一般在塔底安装阻尼器，来提高高压电塔的整体抗振动的特性，但是对于塔顶的风荷载造成的振动，难以做到有效的缓震，又加上高压电缆一般承载于塔顶处，对于塔顶安全问题极为重要，并且难以对塔顶的安全进行有效的监测，往往在事故发生后才能知晓，存在滞后性，且人工巡检的成本大，效率低，对工作人员的安全也难以保障。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法及设备，用于解决如下技术问题：高压输电塔的顶端结构易受到风力影响造成损坏，并且难以对高压输电塔的顶部结构进行监测，易造成安全隐患。
[0005]本申请实施例采用下述技术方案：一方面，本申请实施例提供了一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，所述方法包括：将预设的若干智能压电阻尼器安装在输电塔各分段中；对所述输电塔各分段中的风阻振动进行计算，得到各分段的阻尼控制力；根据所述阻尼控制力，对所述智能压电阻尼器进行电场强度调节，得到阻尼约束力；根据所述阻尼约束力，对所述智能压电阻尼器进行压电驱动控制，得到实际阻尼力；将所述阻尼控制力与所述实际阻尼力进行对比，得到对比信息；并将所述对比信息发送到监控中心，以实现对输电塔结构安全的监测。
[0006]本申请实施例通过安装在输电塔各个分段中的智能压电阻尼器，将输电塔受到的风阻振动进行缓冲，并通过检测智能压电阻尼器的实际阻尼力，来判断阻尼器能否正常工作，能否正常抑制输电塔结构的动力响应。有利于对输电塔顶部结构做到及时的监测，及时发现阻尼器的异常情况，从而排除输电塔的安全隐患，有利于对输电塔塔顶的安全做到及时防护，减少事故隐患的滞后性，降低了人工巡检的成本，大大减少了输电塔结构损坏后造成的安全隐患。
[0007]在一种可行的实施方式中，将预设的若干智能压电阻尼器安装在输电塔各分段中，具体包括：识别所述输电塔各分段的位置；其中，所述输电塔各分段为输电塔塔身与输电塔塔臂相交的区域分段；将若干所述智能压电阻尼器按照自上而下的顺序，依次安装在所述输电塔各分段的位置处；将所述输电塔分段进行标号处理，得到分段标号。
[0008]本申请实施例通过对输电塔顶部进行分段标号，能够准确的获取到每个输电塔分
段的阻尼器的具体情况，有利于对输电塔的整体安全情况的监测。
[0009]在一种可行的实施方式中，对所述输电塔各分段中的风阻振动进行计算，得到各分段的阻尼控制力，具体包括：通过安装在所述输电塔的风阻传感器，对所述输电塔进行风阻受力结构分析，并构建风阻响应结构模型；确定出所述风阻响应结构模型中的响应矩阵；其中所述响应矩阵包括以下任意一项或多项：质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；通过所述响应矩阵与预设的评价函数，对状态方程进行状态求解，得到所述阻尼控制力；其中，所述状态方程为所述响应矩阵对应计算所得。
[0010]本申请实施例通过对外部风阻受力的计算，得到输电塔每个分段风荷载的动力响应所产生的对于输电塔结构作用的力，通过实时的检测与计算，能够准确的计算出风阻产生的动力响应，有利于后续对输电塔结构的安全性的判断。
[0011]在一种可行的实施方式中，通过所述响应矩阵与预设的评价函数，对状态方程进行状态求解，得到所述阻尼控制力，具体包括：通过所述输电塔的风阻传感器，得到风阻向量组；其中，所述风阻向量组至少包括以下任一项或多项：风力控制向量、风速向量以及塔身振动位移向量；通过所述响应矩阵、所述风阻向量以及风力位置向量，构建风阻控制运动方程；其中，所述风力位置向量为根据风力控制向量计算所得；将所述风阻控制运动方程进行结构运动状态的转化，得到所述状态方程；通过所述评价函数，对所述状态方程进行线性二次型控制求解，得到输电塔风阻的所述阻尼控制力。
[0012]在一种可行的实施方式中，根据所述阻尼控制力，对所述智能压电阻尼器进行电场强度调节，得到阻尼约束力，具体包括：根据所述阻尼控制力以及所述智能压电阻尼器的螺栓参数，对所述智能压电阻尼器的电场强度进行计算，得到驱动电场强度；通过所述驱动电场强度以及预设的阻尼形状系数，对所述智能压电阻尼器的螺栓正压力进行计算，得到所述智能压电阻尼器的阻尼约束力；其中，所述阻尼形状系数为根据所述智能压电阻尼器的螺栓参数计算所得。
[0013]在一种可行的实施方式中，所述阻尼形状系数为根据所述智能压电阻尼器的螺栓参数计算所得，具体包括：将预设的压电陶瓷弹性模量以及预设的压电陶瓷横截面积进行倒数运算，得到压电陶瓷参数；将预设的螺栓有效长度，与预设的螺栓弹性模量以及预设的螺栓横截面积进行比值运算，得到所述螺栓参数；对所述压电陶瓷参数以及所述螺栓参数进行比值计算，得到所述阻尼形状系数。
[0014]在一种可行的实施方式中，根据所述阻尼约束力，对所述智能压电阻尼器进行压电驱动控制，得到实际阻尼力，具体包括：根据所述阻尼约束力以及预设的最优控制参数，确定出所述智能压电阻尼器中的最优阻尼力；根据所述最优阻尼力，将预设的压电陶瓷驱动器中的驱动电压进行调整，得到驱动电压；根据所述驱动电压，将所述智能压电阻尼器结构中的层间相对速度进行改变，得到相对速度参数；将所述阻尼约束力与所述相对速度参数进行除法计算，得到所述实际阻尼力。
[0015]本申请实施例通过调整智能压电阻尼器中的压电陶瓷阻尼器中的电压，来调整其结构中的摩擦力，然后通过计算得到实际阻尼力，有利于对压电阻尼器实际产生的阻尼力进行判断，来判断压电阻尼器是否已经损坏，或者老化后达不到对输电塔结构振动缓冲的最低效果。
[0016]在一种可行的实施方式中，将所述阻尼控制力与所述实际阻尼力进行对比，得到
对比信息，具体包括：获取所述输电塔各分段中的所述阻尼控制力与所述实际阻尼力；将每个分段中的所述阻尼控制力与所述实际阻尼力进行对比计算，得到每个分段的阻尼对比值；将所述每个分段的阻尼对比值与每个分段的第一预设阈值进行对比计算，得到所述对比信息；其中，所述对比信息至少包括以下任一项或多项：比对值、所述阻尼对比值、所述阻尼控制力以及所述实际阻尼力。
[0017]在一种可行的实施方式中，将所述对比信息发送到监控中心，以实现对输电塔结构安全的监测，具体包括：对每个分段中所述对比信息的比对值进行大小判断；若所述对比信息中的比对值大于第二预设阈值，则将所述对比信息以及分段标号，发送到所述监控中心，以实现对输电塔结构安全的监测；若所述对比信息中的比对值小于或等于第二预设阈值，则将所述对比信息在数据后端进行记录存储。
[0018]本申请实施将发生故障的压电阻尼器的对比信息以及对应的分段标号发送给输电塔的监控中心中，方便维修人员及时的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，其特征在于，所述方法包括：将预设的若干智能压电阻尼器安装在输电塔各分段中；对所述输电塔各分段中的风阻振动进行计算，得到各分段的阻尼控制力；根据所述阻尼控制力，对所述智能压电阻尼器进行电场强度调节，得到阻尼约束力；根据所述阻尼约束力，对所述智能压电阻尼器进行压电驱动控制，得到实际阻尼力；将所述阻尼控制力与所述实际阻尼力进行对比，得到对比信息；并将所述对比信息发送到监控中心，以实现对输电塔结构安全的监测。2.根据权利要求1所述的一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，其特征在于，将预设的若干智能压电阻尼器安装在输电塔各分段中，具体包括：识别所述输电塔各分段的位置；其中，所述输电塔各分段为输电塔塔身与输电塔塔臂相交的区域分段；将若干所述智能压电阻尼器按照自上而下的顺序，依次安装在所述输电塔各分段的位置处；将所述输电塔分段进行标号处理，得到分段标号。3.根据权利要求1所述的一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，其特征在于，对所述输电塔各分段中的风阻振动进行计算，得到各分段的阻尼控制力，具体包括：通过安装在所述输电塔的风阻传感器，对所述输电塔进行风阻受力结构分析，并构建风阻响应结构模型；确定出所述风阻响应结构模型中的响应矩阵；其中，所述响应矩阵包括以下任意一项或多项：质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵；通过所述响应矩阵与预设的评价函数，对状态方程进行状态求解，得到所述阻尼控制力；其中，所述状态方程为所述响应矩阵对应计算所得。4.根据权利要求3所述的一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，其特征在于，通过所述响应矩阵与预设的评价函数，对状态方程进行状态求解，得到所述阻尼控制力，具体包括：通过所述输电塔的风阻传感器，得到风阻向量组；其中，所述风阻向量组至少包括以下任一项或多项：风力控制向量、风速向量以及塔身振动位移向量；通过所述响应矩阵、所述风阻向量以及风力位置向量，构建风阻控制运动方程；其中，所述风力位置向量为根据风力控制向量计算所得；将所述风阻控制运动方程进行结构运动状态的转化，得到所述状态方程；通过所述评价函数，对所述状态方程进行线性二次型控制求解，得到输电塔风阻的所述阻尼控制力。5.根据权利要求1所述的一种基于智能压电阻尼器的输电塔监测方法，其特征在于，根据所述阻尼控制力，对所述智能压电阻尼器进行电场强度调节，得到阻尼约束力，具体包括：根据所述阻尼控制力以及所述智能压电阻尼器的螺栓参数，对所述智能压电阻尼器的电场强度进行计算，得到驱动电场强度；通过所述驱动电场强度以及预设的阻尼形状系数，对所述智能压电阻尼器的螺栓正压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文武，亓永强，
申请(专利权)人：济南百顿机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：