一种输电铁塔安全检测系统

一种输电铁塔安全检测系统

李金哲

辽宁科技大学·电子与信息工程学院  114051

摘要：随着中国智能制造业的发展，我国越来越多的领域开始使用更加便捷和智能化的工具用于基础设施的建立建造以及监控监测等领域。特别是智能监控的领域，可以为国家或企业节省大量的人力资本，并且其智能性、高效性和安全性也更加可靠。目前随着我国电力事业的发展，输电铁塔的建造日益增加，所以铁塔的安全性和牢固性对于输电事业来说是至关重要的。本论文推出一种用于输电铁塔基础的监测系统，系统主要使用位移传感器对铁塔基础进行实时监测，使用包含无线传输单元的数据采集模块接受传感器的状态参数。数据采集模块将状态参数通过无线传输单元发送到远程监控中心，从而实现对铁塔基础的实时监控。

关键词：输电铁塔；监测系统；传感器

引言：

铁塔基础是将输电铁塔固定在地面上，以保证铁塔不发生倾斜、倒塌或下沉等的设施，铁塔基础的牢固和稳定是输电线路安全运行的基本保障。目前，输电线路基础均采用人工定期巡查，这种方式难以及时发现隐患，也难以监控到基础的失稳发展过程，易错失采取加固措施的良机。从我国目前的输电线路在线监测技术来看，还未开展对输电铁塔关于铁塔基础的安全监测。而且，随着土地资源的日益稀缺和人们对环境要求的日益重视，输电线路走廊的可选择性越来越小，线路走廊已不可避免地需要穿越地形和地质条件十分复杂的山区斜坡地形。山坡的稳定直接影响铁塔基础的稳定和输电线路的正常运行。这要求电力工作者及时发现线路基础及其所在塔位边坡存在的安全隐患，在第一时间采取加固措施，而目前的人工定期巡查方式难以监控到铁塔基础或其所在塔位边坡的失稳发展过程，易错失采取加固措施的良机，所以实现对铁塔基础的实时监控是十分必要的手段。

一、系统的工作原理

本系统的主要数据来源于传感器模块，传感器模块对铁塔基础的状态参数进行实时监测，另有数据采集模块的无线传输单元与传感器模块的自动采集单元相连接。传感器中的自动采集单元可以将来自传感器的状态参数通过无线传输单元发送到远程监控中心，监控中心接收到状态参数后进行处理，并显示处理结果。除以上各种系统模块以外，还有一个供电模块负责给整个安全监测系统进行供电，以维持系统的持续监测工作。

二、系统的主要结构

本文的输电铁塔安全监测系统包括：传感器模块、数据采集模块、供电模块、远程监控中心，其中远程监控中心与无线传输单元以无线连接方式相互耦接，用于接收和处理来自无线传输单元的状态参数，并显示上述处理结果。

如图1所示

图1输电铁塔安全检测系统结构

（一）传感器模块

传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体变得活了起来，传感器是人类五官的延长。传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。本设计中使用到的传感器为位移传感器，位移传感器又称为线性传感器，把位移转换为电量的传感器。位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。机械位移包括线位移和角位移。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型（如自发电式）和结构型两种。本设计中通过位移传感器对输电铁塔基础的偏移高度进行测量和监测，并将此状态参数传输到数据采集模块。

（二）数据采集模块

数据采集模块基于远程数据采集模块平台的通信模块，它将通信芯片、存储芯片等集成在一块电路板上，使其具有发送通过远程数据采集模块平台收发短消息、语音通话、数据传输等功能。本文所使用到的数据采集模块包含了与传感器进行连接了自动采集单元和负责数据传输的无线传输单元两大主要功能。以较低的成本使得数据采集和数据传输之间的效率更高，传输效果更好。

（三）供电模块

供电模块，用于为安全监测系统供电。本试验塔位于偏远无人地区，没有条件就近取电以供现场设备运行使用，因此选用太阳能独立供电系统。太阳能供电系统是一套通过非常严谨科学的方法进行设计的独立系统，系统结构分为三部分：太阳能电池子阵、蓄电池组和控制器，其均采用模块化设计，具有优异的稳定性和可靠性。当日照充足时，由太阳能系统为负载供电、为蓄电池充电；在日落后或阴雨天，则由蓄电池向负载放电。野外太阳能电源系统应具备宽动态、高效率的供电特性。在低负载的环境下能够高效率供电，在通信设备收发信息时能够短时大电流供电；储能蓄电池应选择环境适应能力强，使用寿命长的电池。

（四）远程监控中心

本实用新型可通过传感器模块对铁塔基础的状态参数进行实时检测，并实现对铁塔基础运行状况的远程监控。并且对于山区里斜坡地形的输电铁塔格外配备了斜坡地形的监测，争取达到全面而有效的监测，避免错失采取加固措施的良机。远程监控中心主要用于接收铁塔基础状态参数，并使用故障诊断系统自动进行诊断。并配备显示屏幕实时显示铁塔状态。

结语：

近年来，我国出台了多项政策以鼓励智能制造业的发展，来促进生产生活的高效化、智能化和网络化，这对于提高国民经济和降低生产成本大有裨益。本设计中对输电铁塔基础的监测是对目前输电铁塔安全防护传统监测手段的重要补充。物联网作为新一代的信息技术与制造业深度融合的产物，是我国在实现数字化转型的重要途经，也是实现新旧动能转化的强大力量。

参考文献

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[4]廖明进. 输电线路铁塔应力分析及在线监测技术研究[D].西安工程大学,2016.

[5]裘伟敏. 基于物联网技术的无线铁塔状态监测系统研究[D].杭州电子科技大学,2015.

项目作者:李金哲

作者简介:李金哲(2002-)，男，大学本科，专业电子信息工程，研究方向嵌入式系统应用。