[发明专利]一种输电铁塔状态监测装置

说明书

本发明公开了一种输电铁塔状态监测装置。所述装置包括微处理器、姿态传感器、无线通信模块、供电电池、太阳能充电板、数据存储服务器、第一连接电路、第二连接电路、电源管理电路和外壳及夹具；微处理器与姿态传感器通过第一连接电路连接；微处理器与无线通信模块通过第二连接电路连接；电源管理电路将太阳能充电板与供电电池连接，并将供电电池分别与微处理器、姿态传感器和无线通信模块连接；无线通信模块连接数据存储服务器，其余部件通过外壳及夹具固定于输电铁塔节点。本发明通过外壳和夹具固定于输电铁塔节点，既使得输电塔状态监测装置安装牢固，也使得太阳能充电板能够更好地接收太阳能为装置供电。

技术领域

本发明属于电力行业输电铁塔状态监测技术领域，具体涉及一种输电铁塔状态监测装置。

背景技术

近年来，随着生活质量的提高，人们在日常生活中对电力供应的依赖程度也显著上升。而为了适应我国如今经济高速发展的现状、满足人们生活生产的电力需求，电网规模还在不断扩大，对输电线路安全运行的要求也越来越高。与此同时，我国资源分配不均，西部地区水力发电潜力巨大而开发程度却极低。为了能有效利用西部地区的水力资源、带动产电地区的经济发展，我国实施了“西电东送”计划，而如此大规模的输电工程也需要输电线路的安全运行作为保障。而传统的人工巡线浪费人力物力，且在杆塔发生细微形变时，工作人员用肉眼难以及时发现，而如果出现了明显的形变，则杆塔已经处于非常危险的状态。

因此，输电铁塔在线监测显得尤为重要。输电铁塔在线监测常用的传感器是加速度传感器和倾角传感器，运用倾角传感器可以得到杆塔倾斜率，再通过杆塔倾斜模型计算杆塔的顺向倾斜度、横向倾斜度和综合倾斜度，从而对杆塔安全状况进行评估。还有人利用光纤光栅传感技术设计了FBG应力传感器，通过测量反射波长变化从而计算得到应变。但该传感器容易受温度影响，且测量精度和系统测量范围受解调技术制约。

除了传感器外，还可以利用卫星导航系统或其他定位技术进行监测。GPS测姿系统接收GPS卫星测量的载波相位等信息并将其输入到测姿模块，姿态信息通过基线姿态角来反映，通过求解基线的角度变化可以完成对铁塔的监测。有人利用北斗卫星定位系统进行监测，三个北斗天线分别安置在输电线塔顶部的三个拐角点上，利用姿态测量原理和卫星相对定位，计算得到三点构成的夹角，进而获取两个方向的倾斜角。还有人在此基础上用MEMS传感器采集杆塔位移形变信息，并用气压计采集气压信息来修正杆塔位移形变数据。但是采用该类方式的装置大多十分复杂，体型笨重且造价高昂，难以在实际中广泛采用。

此外，还有人利用高分辨率合成孔径雷达(SAR)卫星进行监测，在用合成孔径雷达获取SAR图像后，对输入的SAR图像进行相干斑滤波，并利用铁塔目标亮度远高于背景杂波这一特性，选择峰值检测算法进行铁塔目标检测，最终得到杆塔的形变数据。然而，在较为恶劣的气候条件下，对图像分析的难度增大，该类监测方式也容易出现较大误差。

总的来说，现有输电铁塔状态监测装置相关技术的特点体现在以下三个方面：

(1)从装置外形上来说，现有装置大多结构复杂或体型较大，给实际工程中的安装、调试和运行都带来了极大的困难

(2)在功耗方面，现有装置大多功耗较高，而装置的拆卸和充电又十分不易，因此，现有装置大多难以保证在实际工程中长期、稳定地运行；此外，较高的功耗也是一种对能源的浪费，难以达到节约能源、保护环境的要求。

(3)装置的成本问题。现有的许多较为精确的测量装置大多利用了许多高昂的部件，这些装置造价不菲，如果大规模地投入工程实用，将会大大提高输电铁塔状态监测的成本。因此，成本高昂也成为目前许多装置难以投入实际使用的一项重要原因。

以张昌华等人研究的输电线路塔线体系状态监测装置为例，该装置用到了多个温度、光纤应变、光纤加速度传感器以及光缆，装置复杂且零部件较为分散、不易安装，光缆的存在也给安装和拆卸增加了困难；且使用多个传感器导致装置功耗增大、成本增加。

发明内容