一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，用于输电铁塔的塔脚状态监测；塔脚的塔脚板与地脚螺栓连接以固定输电塔，塔脚板和地脚螺栓在组塔施工结束后浇筑保护帽，智能预警系统包括设于塔脚板板面的外角角端处的埋入式压力传感器、设置于塔脚板板面的外角的两边处的埋入式应变计，压力传感器、应变计还与数据采集模块、传输模块、供电模块相连，应变计用于监测塔脚板外角处的局部拉应力数据，压力传感器配合应变计监测塔脚板与保护帽之间压力数据，所述传输模块把监测数据传输至分析处理模块；分析处理模块根据监测数据评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态；本发明专利技术能够监测铁塔被混凝土封闭的塔脚板的状态，并据此对铁塔状态进行判断。铁塔状态进行判断。铁塔状态进行判断。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统


[0001]本专利技术涉及电网设备
，尤其是一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统。

技术介绍

[0002]输电铁塔的塔脚板是与基础的地脚螺栓连接，用于固定输电塔，并向基础传递输电铁塔上拔、下压和倾覆荷载的金属构件。塔脚板和地脚螺栓在组塔施工结束后要浇筑保护帽，保证塔脚板处不接触空气而导致局部锈蚀失效。由于不能暴露可见，因此属于隐蔽工程，如果在施工和运行中出现地脚螺栓与螺帽不匹配、未安装垫片、保护帽出现裂纹而导致内部金属构件锈蚀都会造成塔脚板滑移引发输电塔倒塔或施工作业人员坠亡等严重事故，尤其是老旧输电铁塔，塔脚板及地脚螺栓及螺帽、垫片都不同程度存在锈蚀现象，近几年云南、江西、广东、福建等地输电塔在施工和运行期间都因为塔脚板滑移失效造成倒塔事故。塔脚板的连接状态和安全性决定着全寿命期输电塔和施工作业人员的安全。如何监测塔脚板这个关键的连接构件工作状态、预警危险是目前防范此类事故的关键。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，能够监测铁塔被混凝土封闭的塔脚板的状态，并据此对铁塔状态进行判断。
[0004]本专利技术采用以下技术方案。
[0005]一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，用于输电铁塔的塔脚状态监测；所述塔脚的塔脚板与地脚螺栓连接以固定输电塔，塔脚板和地脚螺栓在组塔施工结束后浇筑保护帽，所述智能预警系统包括设于塔脚板板面的外角角端处的埋入式压力传感器、设置于塔脚板板面的外角的两边处的埋入式应变计，压力传感器、应变计还与数据采集模块、传输模块、供电模块相连，应变计用于监测塔脚板外角处的局部拉应力数据，压力传感器配合应变计监测塔脚板与保护帽之间压力数据，所述传输模块把监测数据传输至分析处理模块；分析处理模块根据监测数据评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态。
[0006]所述压力传感器、应变计安装于塔脚板顶部板面处。
[0007]数据采集模块及传输模块安装在塔身第一横隔处。
[0008]所述分析处理模块评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态时，包括以下方法：方法A1、若埋入式应变计监测数据中，塔脚板外角两边受到的拉应力很小，则分析处理模块判定塔脚板处于地脚螺栓和螺母紧固到位的状态；方法A2、若埋入式应变计监测数据中，塔脚板外角两边处的拉应力突然增大或突然减小，则分析处理模块判定塔脚板处用于固定输电塔的四个地脚螺栓中的一个或多个出现松动或滑移，导致塔脚板处于受力不均的状态；方法A3、若埋入式应变计监测数据减小且趋近于零，则分析处理模块判定塔脚板锈蚀层导致应变计传感器连接失效；
方法A4、若埋入式压力传感器监测数据中，塔脚板与保护帽之间压力很小，则分析处理模块判定塔脚板当前只受保护帽的内部压力，塔脚板处于被地脚螺栓螺帽压紧的状态；方法A5、若埋入式压力传感器监测数据中，塔脚板与保护帽之间压力迅速增大，则分析处理模块判定塔脚板处的螺帽松动滑移，导致塔脚板处于向上滑移的状态。
[0009]当分析处理模块判定塔脚板处于向上滑移的状态时，分析处理模块通过终端预警模块报警。
[0010]所述分析模块内设有预警阈值，所述预警阈值与塔脚板的安全阈值相匹配；当塔脚板的状态变化且变化量超出安全阈值时，分析处理模块发出预警信息。
[0011]数据采集模块、传输模块通过4G或5G网络连接至组塔施工现场或者运行单位电脑端的数据接收模块、分析处理模块。
[0012]所述数据采集模块、传输模块的工作方式为触发采样和变频采样；具体为：当采集的拉应力数据或压力数据低于阈值时，传输模块的数据传输频率自动降低，以达到装置工作与功耗的平衡；当采集的拉应力数据或压力数据高于阈值时，传输模块自动触发工作于数据高频传输模式，数据采集模块自动触发工作于数据高频采样模式，使采样频率能还原塔脚板的真实状态，并并时预警。
[0013]在组塔施工未完成前的施工期间，所述智能预警系统在塔脚板处只发装应变计，不安装压力传感器，分析处理模块根据应变计的局部拉应力监测数据，对施工过程出现的未安装垫片、螺帽紧固不到位、地脚螺栓和螺帽不匹配的人为施工缺陷进行监测。
[0014]本专利技术具有以下优点，具有良好的应用前景：（1）在原有塔脚板基础上附加应变传感器和压力传感器，传统功能和连接方式不变，不用改进任何工器具与之配合。
[0015]（2）在分解组塔施工期间，本装置可以不安装压力传感器，只需安装应变计就可以让施工人员随时掌握塔脚板的状态，防止未安装垫片、螺帽紧固不到位、地脚螺栓和螺帽不匹配等人为因素造成的施工倒塔事故，使现场指挥人员实时掌握整个铁塔—抱杆体系的真实工作状态。
[0016]（3）输电铁塔在运行期间，如果塔脚板出现滑移动向，应变传感器和压力传感器都会获取动态数据，一旦接近滑移临界值，系统就会预警。
[0017]（4）输电铁塔在放线施工和运行期间，根据各种工况可以使用有限元软件分析塔脚板的各种应力状态，对危险状态设置阈值，可以通过塔脚板的应变传感器感知输电塔的工作状态，预警危险，防止事故发生。
[0018]（5）在运行期间，可以随时掌握塔脚板的工作状态，如果塔脚板出现锈蚀情况，由于应变计安装于塔脚板表面，锈蚀层会产生应变传感器连接失效，数值减小接近于零，此时也可以判断保护帽内金属构件的锈蚀情况。
[0019]（6）可以通过理论计算和数值分析得到塔脚板的安全阈值，在模块内设置预警阈值，一旦超过阈值，系统瞬间预警。为平衡系统功耗和传输有效性，采用触发采样和变频采样。设置安全阈值，安全阈值内降频采样和传输，一旦超过安全阈值，系统提高采样和传输频率真实反映短时参数变化。
附图说明
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：附图1是本专利技术的系统原理示意图（应变传感器即应变计）；附图2是本专利技术塔脚板处传感器布设位的示意图；附图3是本专利技术塔脚板处传感器布设位的另一示意图。
具体实施方式
[0021]如图所示，一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，用于输电铁塔的塔脚状态监测；所述塔脚的塔脚板与地脚螺栓连接以固定输电塔，塔脚板和地脚螺栓在组塔施工结束后浇筑保护帽，所述智能预警系统包括设于塔脚板板面的外角角端处的埋入式压力传感器、设置于塔脚板板面的外角的两边处的埋入式应变计，压力传感器、应变计还与数据采集模块、传输模块、供电模块相连，应变计用于监测塔脚板外角处的局部拉应力数据，压力传感器配合应变计监测塔脚板与保护帽之间压力数据，所述传输模块把监测数据传输至分析处理模块；分析处理模块根据监测数据评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态。
[0022]所述压力传感器、应变计安装于塔脚板顶部板面处。
[0023]数据采集模块及传输模块安装在塔身第一横隔处。
[0024]所述分析处理模块评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态时，包括以下方法：方法A1、若埋入式应变计监测数据中，塔脚板外角两边受到的拉应力很小，则分析处理模块判定塔脚板处于地脚螺栓和螺母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，用于输电铁塔的塔脚状态监测；所述塔脚的塔脚板与地脚螺栓连接以固定输电塔，塔脚板和地脚螺栓在组塔施工结束后浇筑保护帽，其特征在于：所述智能预警系统包括设于塔脚板板面的外角角端处的埋入式压力传感器、设置于塔脚板板面的外角的两边处的埋入式应变计，压力传感器、应变计还与数据采集模块、传输模块、供电模块相连，应变计用于监测塔脚板外角处的局部拉应力数据，压力传感器配合应变计监测塔脚板与保护帽之间压力数据，所述传输模块把监测数据传输至分析处理模块；分析处理模块根据监测数据评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态。2.根据权利要求1所述的一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，其特征在于：所述压力传感器、应变计安装于塔脚板顶部板面处。3.根据权利要求1所述的一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，其特征在于：数据采集模块及传输模块安装在塔身第一横隔处。4.根据权利要求1所述的一种基于地脚螺栓运行状态感知的智能预警系统，其特征在于：所述分析处理模块评估该铁塔各塔脚的塔脚板状态时，包括以下方法：方法A1、若埋入式应变计监测数据中，塔脚板外角两边受到的拉应力很小，则分析处理模块判定塔脚板处于地脚螺栓和螺母紧固到位的状态；方法A2、若埋入式应变计监测数据中，塔脚板外角两边处的拉应力突然增大或突然减小，则分析处理模块判定塔脚板处用于固定输电塔的四个地脚螺栓中的一个或多个出现松动或滑移，导致塔脚板处于受力不均的状态；方法A3、若埋入式应变计监测数据减小且趋近于零，则分析处理模块判定塔脚板锈蚀层导致应变计传感器连接失效；方法A4、若埋入式压力传感器监测数据中，塔脚板与保护帽之间压力很小，则分析处理模块判定塔脚板当前只受保护帽的内部压力，塔脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：于新民，肖方顺，林瑞宗，李小刚，程建平，傅本钊，王先日，施孝霖，聂克剑，王德弘，陈行云，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：