CN216410157U - 一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置及*** - Google Patents

Abstract

一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置及***，包括：外壳和均安装于外壳内部的超声波传感器、倾角传感器、主控单元、电源模块、天线；超声波传感器的发射探头从外壳的其中一侧的中部伸出；倾角传感器的敏感轴与超声波传感器平行放置，且倾角传感器设置于超声波传感器的一侧；主控单元与倾角传感器设置于超声波传感器的同一侧，电源模块设置于超声波传感器的另一侧；主控单元分别与超声波传感器、倾角传感器、电源模块和天线电连接；电源模块分别与超声波传感器、倾角传感器和主控单元电连接。实用新型提供的装置将超声波传感器和倾角传感器集成在一个外壳内，具有小巧、无需在基础开槽施工、低功耗、精准监测塔基沉降的特点。

Description

一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置及***

技术领域

本实用新型涉及输电线路杆塔基础不均匀沉降监测的技术领域，具体涉及一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置及***。

背景技术

输电线路是我国能源的重要输运通道，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。输电线路跨越地域广泛，不可避免地经过湿陷性黄土地区、煤炭采空区、地质运动区等地质易发生变化的地区，引发杆塔沉降、结构变形的事故时有发生。若能在输电杆塔基础发生沉降、引发杆塔主体发生变形的初期，对杆塔的状态进行监测，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。

目前塔基不均匀沉降通常采用北斗载波相位差分法或水准仪法进行测量，其中北斗载波相位差分法需要在塔基上对混凝土进行开槽，安装北斗接收机及天线，利用北斗卫星及地基基准站信号差分实现塔基沉降监测。静力水准仪法利用连通器原理将感知模块依次固定在四个塔基上，通过在塔脚固定水箱测定液位差来获得沉降值。这两种方法分别存在以下局限性：

1)两种方法均需要在塔基混凝土基础上进行施工，安装方式繁琐且对基础结构强度的影响需要进一步评估；

2)北斗设备昂贵，单接收机费用在数千元，监测4个塔基需要数万元，且后续基准站服务需要付年费，监测费用昂贵；

3)静力水准仪法需要在4个塔基之间布设水路及气路管路，存在外力破坏风险；

4)静力水准仪水箱若密封不严，长期使用存在水箱液体蒸发无法监测的风险。

实用新型内容

为了解决现有塔基不均匀沉降的测量方法中存在安装方式繁琐、检测费用昂贵、检测效果差的问题，本实用新型提出了一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，包括：外壳和均安装于所述外壳内部的超声波传感器、倾角传感器、主控单元、电源模块、天线；

所述超声波传感器的发射探头从所述外壳的其中一侧的中部伸出；

所述倾角传感器的敏感轴与所述超声波传感器平行放置，且所述倾角传感器设置于所述超声波传感器的一侧；

所述主控单元与所述倾角传感器设置于所述超声波传感器的同一侧，所述电源模块设置于所述超声波传感器的另一侧；

所述主控单元分别与所述超声波传感器、所述倾角传感器、所述电源模块和所述天线电连接；

所述电源模块分别与所述超声波传感器、所述倾角传感器和所述主控单元电连接。

优选的，所述主控单元包括PLC控制器。

优选的，所述电源模块包括供电电池。

优选的，所述外壳包括由电磁屏蔽材料制成的电磁屏蔽外壳。

优选的，所述天线外部封装有非屏蔽防水材料。

优选的，还包括设置于所述外壳内部的温度传感器；

所述温度传感器设置于所述超声波传感器的一侧，且所述温度传感器与所述主控单元、所述倾角传感器设置于所述超声波传感器的同一侧；

所述温度传感器分别与所述主控单元和所述电源模块电连接；

所述温度传感器的温度敏感探头与所述超声波传感器的发射探头从所述外壳的同一侧面伸出。

优选的，所述温度传感器选用铂电阻温度传感器。

基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种输电线路塔基不均匀沉降监测***，包括杆塔和多个输电线路塔基不均匀沉降监测装置；

多个所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置分别通过所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置上的外壳安装于所述杆塔的多个塔腿上；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的超声波传感器用于测量所述杆塔的初始数据及发生沉降时的数据；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的倾角传感器用于测量所述杆塔的初始角度及发生沉降时的角度；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的温度传感器用于实时监测环境温度，校正本地声速，提高所述超声波传感器的测量精度；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的主控单元用于控制传感器的动作、读取传感器的数据、解算沉降值；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的天线将所述主控单元计算得到的数据发送至外部数据处理器；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的电源模块用于对所述超声波传感器、所述温度传感器、所述倾角传感器、所述主控单元供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，包括：外壳和均安装于所述外壳内部的超声波传感器、倾角传感器、主控单元、电源模块、天线；所述超声波传感器的发射探头从所述外壳的其中一侧的中部伸出；所述倾角传感器的敏感轴与所述超声波传感器平行放置，且所述倾角传感器设置于所述超声波传感器的一侧；所述主控单元与所述倾角传感器设置于所述超声波传感器的同一侧，所述电源模块设置于所述超声波传感器的另一侧；所述主控单元分别与所述超声波传感器、所述倾角传感器、所述电源模块和所述天线电连接；所述电源模块分别与所述超声波传感器、所述倾角传感器和所述主控单元电连接。实用新型提供的装置将超声波传感器和倾角传感器集成在一个外壳内，具有小巧、无需在基础开槽施工、低功耗、精准监测塔基沉降的特点。

附图说明

图1为本实用新型的输电线路塔基不均匀沉降监测装置的内部结构示意图；

图2为本实用新型的输电线路塔基不均匀沉降监测装置的使用结构示意图。

其中，1、外壳；2、超声波传感器；3、倾角传感器；4、主控单元；5、电源模块；6、天线；7、温度传感器；8、塔腿。

具体实施方式

本实用新型公开了一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置及***，该装置将超声波传感器和倾角传感器集成在一个外壳内，具有小巧、无需在基础开槽施工、低功耗、精准监测塔基沉降的特点。

实施例

一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，如图1所示，包括：外壳1和均安装于外壳1内部的超声波传感器2、倾角传感器3、主控单元4、电源模块5、天线6；外壳1的具体的形状不做要求，本实施例选用由电磁屏蔽材料制成的呈长方体壳体是电磁屏蔽外壳1，超声波传感器2的发射探头从外壳1的其中一侧的中部伸出；倾角传感器3的敏感轴与超声波传感器2平行放置，且倾角传感器3设置于超声波传感器2的一侧；主控单元4与倾角传感器3设置于超声波传感器2的同一侧，电源模块5设置于超声波传感器2的另一侧；主控单元4分别与超声波传感器2、倾角传感器3、电源模块5和天线6电连接；电源模块5分别与超声波传感器2、倾角传感器3和主控单元4电连接。

输电线路塔基不均匀沉降监测装置还包括设置于外壳1内部的温度传感器7；温度传感器7设置于超声波传感器2的一侧，且温度传感器7与主控单元4、倾角传感器3设置于超声波传感器2的同一侧；温度传感器7分别与主控单元4和电源模块5电连接；温度传感器7的温度敏感探头与超声波传感器2的发射探头从外壳1的同一侧面伸出。温度传感器7用于实时监测环境温度，校正本地声速，提高超声波传感器2的测量精度，温度与本地风速的校正公式(1)如下；

c＝(331.45+0.61t/℃)m/s (1)

其中c为本地风速，t为温度传感器测量得到的实时温度。

主控单元4用于控制传感器的动作、读取传感器的数据、解算沉降值；天线6将主控单元4计算得到的数据发送至外部数据处理器；电源模块5用于对超声波传感器2、温度传感器7、倾角传感器3、主控单元4供电。

为了延长天线6的使用时间以及能够在雨雪天依然能够传送信号，本实施例中的天线6的外部封装有非屏蔽防水材料。

主控单元4、电源模块5、温度传感器7的结构和型号均不作限制，可以实现各自需要实现得功能即可。本实施例中主控单元4选用PLC控制器，电源模块5选用供电电池，温度传感器7选用铂电阻温度传感器7。

实施例2

基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种输电线路塔基不均匀沉降监测***，包括杆塔和多个输电线路塔基不均匀沉降监测装置；多个输电线路塔基不均匀沉降监测装置分别通过输电线路塔基不均匀沉降监测装置上的外壳1安装于杆塔的多个塔腿8上。外壳1安装于塔腿8的具体安装方式不做限制，本实施例选用螺栓连接，外壳1上一体设置有安装板，安装板上开设有用于穿设螺栓的安装孔，塔腿8上开设有用于穿设穿设螺栓的连接孔，螺栓依次穿过安装孔和连接孔，且与螺母螺纹连接，实现外壳1与塔腿8的连接，进而实现输电线路塔基不均匀沉降监测装置与塔腿8的连接。

输电线路塔基不均匀沉降监测装置的超声波传感器2用于测量杆塔的初始数据及发生沉降时的数据；输电线路塔基不均匀沉降监测装置的倾角传感器3用于测量杆塔的初始角度及发生沉降时的角度；输电线路塔基不均匀沉降监测装置的温度传感器7用于实时监测环境温度，校正本地声速，提高超声波传感器2的测量精度；输电线路塔基不均匀沉降监测装置的主控单元4用于控制传感器的动作、读取传感器的数据、解算沉降值；输电线路塔基不均匀沉降监测装置的天线6将主控单元4计算得到的数据发送至外部数据处理器；输电线路塔基不均匀沉降监测装置的电源模块5用于对超声波传感器2、温度传感器7、倾角传感器3、主控单元4供电。

输电线路塔基不均匀沉降监测装置固定在输电线路塔脚上，距地面5-8米之间，如图2所示，以杆塔四个塔脚中的其中一个为例，输电线路塔基不均匀沉降监测装置在首次安装后，利用超声波传感器2及倾角传感器3测量初始距地面距离L及与竖直方向的夹角a，计算输电线路塔基不均匀沉降监测装置初始离地竖直方向距离的公式(2)如下；

H₀＝Lcosa (2)

随后按照一定测量间隔监测并计算输电线路塔基不均匀沉降监测装置离地距离，若计算得到的距离为H₁，则杆塔基础的沉降值为H₀-H₁。

输电线路塔基不均匀沉降监测装置与杆塔塔脚的个数相同，分别安装在杆塔的塔脚上，测量得到与杆塔塔脚相同个数的沉降值，即为杆塔基础的不均匀沉降值。

以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，包括：外壳(1)和均安装于所述外壳(1)内部的超声波传感器(2)、倾角传感器(3)、主控单元(4)、电源模块(5)、天线(6)；

所述超声波传感器(2)的发射探头从所述外壳(1)的其中一侧的中部伸出；

所述倾角传感器(3)的敏感轴与所述超声波传感器(2)平行放置，且所述倾角传感器(3)设置于所述超声波传感器(2)的一侧；

所述主控单元(4)与所述倾角传感器(3)设置于所述超声波传感器(2)的同一侧，所述电源模块(5)设置于所述超声波传感器(2)的另一侧；

所述主控单元(4)分别与所述超声波传感器(2)、所述倾角传感器(3)、所述电源模块(5)和所述天线(6)电连接；

所述电源模块(5)分别与所述超声波传感器(2)、所述倾角传感器(3)和所述主控单元(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，所述主控单元(4)包括PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，所述电源模块(5)包括供电电池。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，所述外壳(1)包括由电磁屏蔽材料制成的电磁屏蔽外壳(1)。

5.根据权利要求1所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，所述天线(6)外部封装有非屏蔽防水材料。

6.根据权利要求1所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，还包括设置于所述外壳(1)内部的温度传感器(7)；

所述温度传感器(7)设置于所述超声波传感器(2)的一侧，且所述温度传感器(7)与所述主控单元(4)、所述倾角传感器(3)设置于所述超声波传感器(2)的同一侧；

所述温度传感器(7)分别与所述主控单元(4)和所述电源模块(5)电连接；

所述温度传感器(7)的温度敏感探头与所述超声波传感器(2)的发射探头从所述外壳(1)的同一侧面伸出。

7.根据权利要求6所述的一种输电线路塔基不均匀沉降监测装置，其特征在于，所述温度传感器(7)选用铂电阻温度传感器(7)。

8.一种输电线路塔基不均匀沉降监测***，包括杆塔和多个如权利要求1-7任一项所述的输电线路塔基不均匀沉降监测装置；

多个所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置分别通过所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置上的外壳(1)安装于所述杆塔的多个塔腿(8)上；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的超声波传感器(2)用于测量所述杆塔的初始数据及发生沉降时的数据；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的倾角传感器(3)用于测量所述杆塔的初始角度及发生沉降时的角度；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的温度传感器(7)用于实时监测环境温度，校正本地声速，提高所述超声波传感器(2)的测量精度；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的主控单元(4)用于控制传感器的动作、读取传感器的数据、解算沉降值；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的天线(6)将所述主控单元(4)计算得到的数据发送至外部数据处理器；

所述输电线路塔基不均匀沉降监测装置的电源模块(5)用于对所述超声波传感器(2)、所述温度传感器(7)、所述倾角传感器(3)、所述主控单元(4)供电。

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