CN108489461A - 一种共享杆塔倾斜在线监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***及方法，其中在线监测***包括数据采集终端、电源模块、集中器、GPRS通信模块及远程监控终端；数据采集终端包括拉力传感器、倾角传感器、CPU处理器及无线mesh通信模块；拉力传感器测量应力F；倾角传感器测量倾角α；CPU处理器根据F和α获取优化倾角θ；无线mesh通信模块将优化倾角θ输送至集中器；集中器将数据打包处理得到倾斜信号；GPRS通信模块将倾斜信号传输至远程监控终端；优化倾角θ经无线mesh通信模块、集中器及GPRS通信模块输送至远程监控终端；本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***可实时检测共享杆塔运行参数，及时预防潜在的倾斜风险。

Description

一种共享杆塔倾斜在线监测***及方法

技术领域

本申请涉及电力监测***技术领域，尤其涉及一种共享杆塔倾斜在线监测***及方法。

背景技术

随着社会发展，地球空间不断被开发，共享杆塔越来越受关注，“共享”已成为当下经济发展的热点，铁塔资源的共享一方面减少了通信公司土地、人力、电力资源及设备材料消耗和成本支出，另外一方面可提高供电局经济效益。

在山区，由于地势起伏大，极易出现共享杆塔两侧线路覆冰不平衡，造成杆塔两侧拉力不平衡进而引发杆塔的倾斜；如果杆塔倾斜不能被及时发现可能会导致严重的输电杆塔倒塌事故，造成重大经济损失。

目前对共享杆塔倾斜的主要监测方法为视频监控，但是，视频监控需要投入很高的成本，且视频监控无法实时监测每个杆塔的运行参数，且只能在杆塔发生倾斜后才能够检测出来，而不能评估潜在的倾斜风险和隐患，因此视频监控并不能及时预防潜在的倾斜风险和隐患。

发明内容

本申请提供了一种共享杆塔倾斜在线监测***及方法，以实时检测共享杆塔的运行参数从而及时预防潜在的倾斜风险和隐患。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***，包括数据采集终端、电源模块、集中器、GPRS通信模块及远程监控终端；所述据采集终端、所述电源模块、所述集中器、所述GPRS通信模块均设置于共享杆塔上；所述数据采集终端包括安装于所述共享杆塔中部的拉力传感器、安装于所述共享杆塔顶部的倾角传感器、CPU处理器及无线mesh通信模块；所述拉力传感器用于测量所述共享杆塔的应力F；所述倾角传感器用于测量所述共享杆塔的倾角α；所述CPU处理器用于根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；所述无线mesh通信模块用于将所述优化倾角θ输送至所述集中器；所述集中器用于将接收的数据打包处理得到倾斜信号；所述GPRS通信模块用于将所述倾斜信号传输至所述远程监控终端。

优选地，所述电源模块包括太阳能电池板、铁锂蓄电池和充放电智能控制器，其中：所述充放电智能控制器与所述CPU处理器电连接。

优选地，所述CPU处理器内设有报警模块；所述报警模块用于当所述优化倾角θ超过预设报警值时发出报警信号。

本申请还提供了一种共享杆塔倾斜在线监测方法，所述方法包括：

测量共享杆塔的应力F和倾角α；

根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；

将所述优化倾角θ通过无线mesh通信模块输送至集中器；

集中器将接收的数据打包处理得到倾斜信号；

将所述倾斜信号通过GPRS通信模块传输至所述远程监控终端。

优选地，所述根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ，包括：

根据共享杆塔的应力F获取拉力传感器位置倾斜后产生的位移S；

根据所述位移S获取β的大小，其中，所述β为拉力传感器位置A点至杆塔底部O点连接OA与倾斜后安装拉力传感器位置A'点至至杆塔底部O点连接OA'之间的夹角；

根据所述倾角α和所述β得到优化倾角θ。

优选地，所述根据共享杆塔的应力F获取拉力传感器位置倾斜后产生的位移S，包括：根据公式获取位移S的大小；

其中E表示弹性模量，其中I表示材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩。

优选地，所述根据所述位移S获取β的大小，包括：

根据公式获取β。

优选地，所述根据所述倾角α和所述β得到优化倾角θ，包括：根据公式θ＝0.7*α+0.3*β获取优化倾角θ。

本申请的有益效果为：

本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***，包括数据采集终端、电源模块、集中器、GPRS通信模块及远程监控终端；所述数据采集终端、所述电源模块、所述集中器、所述GPRS通信模块均设置于共享杆塔上；所述数据采集终端包括安装于所述共享杆塔中部的拉力传感器、安装于所述共享杆塔顶部的倾角传感器、CPU处理器及无线mesh通信模块；所述拉力传感器用于测量所述共享杆塔的应力F；所述倾角传感器用于测量所述共享杆塔的倾角α；所述CPU处理器用于根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；所述无线mesh通信模块用于将所述优化倾角θ输送至所述集中器；所述集中器用于将接收的数据打包处理得到倾斜信号；所述GPRS通信模块用于将所述倾斜信号传输至所述远程监控终端；这样，通过拉力传感器和倾角传感器测量共享杆塔收到的应力F和倾角α，CPU处理器通过处理应力F和倾角α得到共享杆塔的优化倾角θ，优化倾角θ经无线mesh通信模块、集中器及GPRS通信模块输送至远程监控终端，最终倾斜信号显示于远程监控终端处，技术人员可实时查看和密切关注共享杆塔的倾斜信号，并根据倾斜信号评估潜在的倾斜风险和隐患，并采取一定的处理措施，综上，本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***可实时检测共享杆塔的运行参数，从而及时预防潜在的倾斜风险和隐患。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***的结构示意图；

附图标记说明:1-数据采集终端，11-拉力传感器，12-倾角传感器，13-CPU处理器，131-报警模块，14-无线mesh通信模块，2-电源模块，21-太阳能电池板，22-铁锂蓄电池，23-充放电智能控制器，3-集中器，4-GPRS通信模块，5-远程监控终端。

图2为本发明实施例提供的一种共享杆塔倾斜在线监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

共享杆塔倾斜若不能被及时发现可能会导致严重的输电杆塔倒塌事故，造成重大经济损失；目前对共享杆塔倾斜的主要监测方法为视频监控，但是，视频监控需要投入很高的成本，且视频监控无法实时监测每个杆塔的运行参数，且只能在杆塔发生倾斜后才能够检测出来，而不能评估潜在的倾斜风险和隐患，因此视频监控并不能及时预防潜在的倾斜风险和隐患。

本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***，包括数据采集终端1、电源模块2、集中器3、GPRS通信模块4及远程监控终端5；具体地参考图1，图1为本发明实施例提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***的结构示意图；数据采集终端1、电源模块2、集中器3、GPRS通信模块4均设置于共享杆塔上；

数据采集终端1包括安装于共享杆塔中部的拉力传感器11、安装于共享杆塔顶部的倾角传感器12、CPU处理器13及无线mesh通信模块14；为了测量拉力和倾角的结果的准确性，将拉力传感器11安装于共享杆塔的中间位置，将倾角传感器12安装于共享杆塔的顶部，这样采集的数据会更准确。

拉力传感器11用于测量共享杆塔的应力F；倾角传感器12用于测量共享杆塔的倾角α；若只使用倾角传感器，可能会受到其他外在因素的影响对测量结果造成一定地误差；为了较小测量结果的误差，因此本申请中将拉力传感器11和倾角传感器12配合使用；CPU处理器13用于根据应力F和所述倾角α获取共享杆塔的优化倾角θ；此时的优化倾角θ为排出外在干扰的最佳倾角；无线mesh通信模块14用于将优化倾角θ输送至所述集中器3；集中器3用于将接收的数据打包处理得到倾斜信号；具体地倾斜信号包括：无倾斜、轻度倾斜、严重倾斜；GPRS通信模块4用于将倾斜信号传输至所述远程监控终端5；技术人员可以根据得到的无倾斜、轻度倾斜、严重倾斜采取一定地措施，当倾斜信号为无倾斜时说明此时共享杆塔处于正常的工作中，无需采取措施；当倾斜信号为轻度倾斜或严重倾斜时说明共享杆塔处于倾斜状态，此时需要采取相应措施避免危险；另外，无倾斜、轻度倾斜及严重倾斜分别对应的优化倾角θ为0～2°、2～7°及7°以上；严重倾斜杆塔信息通过声光警示通知杆塔运维人员，警醒杆塔运维人员及时采取一定措施消除杆塔倾斜隐患，针对轻度倾斜的杆塔信息，杆塔运维人员应当密切关注。

具体地，电源模块2包括太阳能电池板21、铁锂蓄电池22和充放电智能控制器23，其中：充放电智能控制器23与CPU处理器13电连接；电源模块2为拉力传感器11、倾角传感器12、集中器3及GPRS通信模块4提供电源；在实际使用过程中，当阳光充足时，太阳能电池板21为拉力传感器11、倾角传感器12、集中器3及GPRS通信模块4提供电源，此时，太阳能电池板21还可以为铁锂蓄电池22提供电源，有效提供供电效率，节约供电成本；当阳光不足时，此时铁锂蓄电池22放电通过充放电智能控制器23为拉力传感器11、倾角传感器12、集中器3及GPRS通信模块4提供电源。

为了进一步优化方法，CPU处理器13内设有报警模块131；报警模块131用于当优化倾角θ超过预设报警值时发出报警信号；在实际使用过程中，为了及时获得倾斜信号，技术人员可以预设倾角警报值，可以将倾角警报值预设为7°，当实际优化倾角θ数值超过预设的倾角警报值，即超过7°使，此时报警模块131会在远程监控终端5显示报警提示音，这样技术人员可以及时获得共享杆塔倾斜的信号，避免因未及时关注到倾斜信号而造成一定地损失，以便及时采取措施避免风险和隐患；报警模块131可以警醒杆塔运维人员针对严重倾斜及时采取一定措施消除杆塔倾斜隐患。

本申请还提供了一种共享杆塔倾斜在线监测方法，具体地参考图2，图2为本发明实施例提供的一种共享杆塔倾斜在线监测方法的流程示意图；

所述方法包括：

S01：测量共享杆塔的应力F和倾角α；

拉力传感器和倾角传感器可以测量共享杆塔的应力F和倾角α；

S02：根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；

CPU处理器将接收的所述应力F和所述倾角α进行处理得到优化倾角θ，具体处理方法为：

根据共享杆塔的应力F获取拉力传感器位置倾斜后产生的位移S，其中，根据公式获取位移S的大小；其中E表示弹性模量，其中I表示材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩。

根据所述位移S获取β的大小，其中，所述β为拉力传感器位置A点至杆塔底部O点连接OA与倾斜后安装拉力传感器位置A'点至至杆塔底部O点连接OA'之间的夹角；其中，根据公式获取β。

根据所述倾角α和所述β得到优化倾角θ，其中，根据公式θ＝0.7*α+0.3*β获取优化倾角θ。

S03：将所述优化倾角θ通过无线mesh通信模块输送至集中器；

S04：集中器将接收的数据打包处理得到倾斜信号；

具体地倾斜信号包括：无倾斜、轻度倾斜、严重倾斜；无倾斜、轻度倾斜及严重倾斜分别对应的优化倾角θ为0～2°、2～7°及7°以上。

S05：将所述倾斜信号通过GPRS通信模块传输至所述远程监控终端。

当倾斜信号传输至远程监控终端，远程监控终端主要由GPRS远程无线通信单元和上位机组成，上位机软件基于Visual Studio面向对象与可视化程序设计开发，基于模糊专家***建立输电线路杆塔状态评估模型及预测模型。监测终端显示界面包括杆塔编号信息、是否发生倾斜信息显示、以及倾斜角度和不平衡拉力等参数信息。

远程监控终端会显示如下结果：杆塔状态综合评估结果有:无倾斜、轻度倾斜、严重倾斜，杆塔状态综合预测结果有:无倾斜、将轻度倾斜、将严重倾斜。严重倾斜和将严重倾斜的杆塔信息通过声光警示通知杆塔运维人员，警醒杆塔运维人员及时采取一定措施消除杆塔倾斜隐患，针对轻度倾斜和将轻度倾斜杆塔信息，杆塔运维人员应当密切关注。

综上，通过拉力传感器和倾角传感器测量共享杆塔收到的应力F和倾角α，CPU处理器通过处理应力F和倾角α得到共享杆塔的优化倾角θ，优化倾角θ经无线mesh通信模块、集中器及GPRS通信模块输送至远程监控终端，最终倾斜信号显示于远程监控终端处，技术人员可实时查看和关注共享杆塔的倾斜信号，并根据倾斜信号评估潜在的倾斜风险和隐患，并采取一定的处理措施，综上，本申请提供的一种共享杆塔倾斜在线监测***可实时检测共享杆塔的运行参数，从而及时预防潜在的倾斜风险和隐患。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种共享杆塔倾斜在线监测***，其特征在于，包括数据采集终端(1)、电源模块(2)、集中器(3)、GPRS通信模块(4)及远程监控终端(5)；

所述据采集终端(1)、所述电源模块(2)、所述集中器(3)、所述GPRS通信模块(4)均设置于共享杆塔上；

所述数据采集终端(1)包括安装于所述共享杆塔中部的拉力传感器(11)、安装于所述共享杆塔顶部的倾角传感器(12)、CPU处理器(13)及无线mesh通信模块(14)；

所述拉力传感器(11)用于测量所述共享杆塔的应力F；

所述倾角传感器(12)用于测量所述共享杆塔的倾角α；

所述CPU处理器(13)用于根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；

所述无线mesh通信模块(14)用于将所述优化倾角θ输送至所述集中器(3)；

所述集中器(3)用于将接收的数据打包处理得到倾斜信号；

所述GPRS通信模块(4)用于将所述倾斜信号传输至所述远程监控终端(5)。

2.根据权利要求1所述的共享杆塔倾斜在线监测***，其特征在于，所述电源模块(2)包括太阳能电池板(21)、铁锂蓄电池(22)和充放电智能控制器(23)，其中：

所述充放电智能控制器(23)与所述CPU处理器(13)电连接。

3.根据权利要求1所述的共享杆塔倾斜在线监测***，其特征在于，所述CPU处理器(13)内设有报警模块(131)；

所述报警模块(131)用于当所述优化倾角θ超过预设报警值时发出报警信号。

4.一种共享杆塔倾斜在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：

测量共享杆塔的应力F和倾角α；

根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ；

将所述优化倾角θ通过无线mesh通信模块输送至集中器；

集中器将接收的数据打包处理得到倾斜信号；

将所述倾斜信号通过GPRS通信模块传输至所述远程监控终端。

5.根据权利要求4所述的共享杆塔倾斜在线监测方法，其特征在于，所述根据所述应力F和所述倾角α获取所述共享杆塔的优化倾角θ，包括：

根据共享杆塔的应力F获取拉力传感器位置倾斜后产生的位移S；

根据所述位移S获取β的大小，其中，所述β为拉力传感器位置A点至杆塔底部O点连接OA与倾斜后安装拉力传感器位置A'点至至杆塔底部O点连接OA'之间的夹角；

根据所述倾角α和所述β得到优化倾角θ。

6.根据权利要求5所述的共享杆塔倾斜在线监测方法，其特征在于，所述根据共享杆塔的应力F获取拉力传感器位置倾斜后产生的位移S，包括：

根据公式获取位移S的大小；

其中E表示弹性模量，其中I表示材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩。

7.根据权利要求5所述的共享杆塔倾斜在线监测方法，其特征在于，所述根据所述位移S获取β的大小，包括：

根据公式获取β。

8.根据权利要求5所述的共享杆塔倾斜在线监测方法，其特征在于，所述根据所述倾角α和所述β得到优化倾角θ，包括：

根据公式θ＝0.7*α+0.3*β获取优化倾角θ。