專利名稱：一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及輸電線路鐵塔監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
青藏輸電線路等高海拔凍土層輸電線路由于特殊的地理環(huán)境，面臨惡劣高原自然環(huán)境以及多年的凍土問題，凍土由于熱穩(wěn)定性差、水熱活動強烈、厚層地下含冰量所占比重大，對環(huán)境變化極為敏感，凍土引起桿塔受力變化，輸電線路經(jīng)過凍土地區(qū)這些區(qū)域，輕者可造成基礎(chǔ)傾斜、開裂、桿塔變形，重者造成基礎(chǔ)沉陷、桿塔傾倒，嚴重威脅輸電線路的安全運行。地處凍土區(qū)的輸電線路桿塔地表沉降時，造成導(dǎo)地線的拉線位移變型，引起桿身、塔身受力彎曲或桿塔傾斜。鐵塔傾斜后造成桿塔導(dǎo)地線的不平衡受力，引起絕緣子串和地線·線夾邁步，電氣安全距離不夠等問題。當問題擴大時容易造成倒塔斷線，電氣距離不夠引起跳閘等事故。在現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的初期，巡線人員很難用肉眼觀察到微小的變化，如何通過線路桿塔的監(jiān)測方案對凍土區(qū)桿塔的狀態(tài)進行合理的監(jiān)測預(yù)警，及時消除以上線路桿塔隱患，對青藏線直流線路等高海拔凍土層輸電線路的安全運行至關(guān)重要。凍土地基處理措施按防凍脹措施主要有玻璃鋼、錐形基礎(chǔ)、潤滑劑、地基土換填、隔水排水及保溫。防融沉措施主要有熱棒、地基土換填、隔水排水等。輸電線路屬于以點連線的地基非連續(xù)線狀工程，在設(shè)計條件和建設(shè)工況等方面有許多自身的特點，電力行業(yè)在高原凍土的研究積累方面極為有限，對于這條快速啟動的輸電線路而言，基于凍土空間差異性及復(fù)雜性的突出特點，目前已有的資料和經(jīng)驗雖應(yīng)充分利用和借鑒，但不能直接套用且程度有限，所以國家電網(wǎng)公司已經(jīng)安排了勘測、設(shè)計和施工等方面的多個專題研究項目，以通過對凍土監(jiān)測來掌握凍土的輸電特性，為線路安全運行和線路桿塔選線、選位等提出了相應(yīng)的選擇依據(jù)，其中包括低溫熱管技術(shù)。低溫熱管技術(shù)是20世紀60年代發(fā)展起來的。是無需外加動力、用于寒區(qū)土木工程地基中的冷凍技術(shù)。它是利用液氣兩相的轉(zhuǎn)換對流循環(huán)來實現(xiàn)熱量傳輸?shù)南到y(tǒng)，是無源冷卻系統(tǒng)中熱量傳輸效率最高的裝置。熱棒是低溫熱管技術(shù)的一種應(yīng)用新技術(shù)，熱棒運行狀態(tài)監(jiān)測一般有直接法和間接法，直接法有中心管法和遠紅外攝像等方法，但涉及制造成本和觀測成本，直接法并未廣泛使用；熱棒運行狀態(tài)監(jiān)測間接法是在熱棒附近土體中埋設(shè)溫度傳感器，監(jiān)測土體的溫度，只要土體溫度沿熱棒逐漸降低，即可說明熱棒的工作狀態(tài)就沒有問題。在鐵塔監(jiān)測方面，國內(nèi)外均有相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)，但多采用單一的角度傳感方法對鐵塔傾斜作出判斷，并結(jié)合累積數(shù)據(jù)對趨勢做出判斷。山西電力公司在采用多塔模型對桿塔傾斜作為判斷和預(yù)測方面開展了一定的研究工作，中國電力科學(xué)研究院起草了相關(guān)鐵塔監(jiān)測企業(yè)標準，給出了初步的告警規(guī)則，但未就桿塔傾斜的多因素預(yù)警預(yù)防作深入研究。在地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測方面，國內(nèi)外未見有應(yīng)用十分成熟的系統(tǒng)，國網(wǎng)系統(tǒng)也還未有相應(yīng)的企業(yè)標準給予明確。中國電科院國家電網(wǎng)公司重點實驗室?guī)r土室在鐵塔基礎(chǔ)的常規(guī)檢測方面開展了大量的研究工作，得出了一套行之有效的基礎(chǔ)檢測方法，但在在線監(jiān)測方面開展的工作還不夠深入。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)目前通訊方式多以GPRS/CDMA/3G公網(wǎng)的方式為主，而在高海拔凍土層的輸電線路多為無信號覆蓋地區(qū)，這就造成監(jiān)測數(shù)據(jù)無法或不能及時傳送。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，其中地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；·桿塔監(jiān)測裝置，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站；輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，通過OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置包括地質(zhì)沉降傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的地基基礎(chǔ)沉降參數(shù)數(shù)據(jù)；熱棒溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的熱棒運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)；土壤表面溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的土壤表面溫度參數(shù)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述地質(zhì)沉降傳感器包括靜力水準傳感器。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置還包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述桿塔監(jiān)測裝置包括桿塔傾斜傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的桿塔傾斜參數(shù)數(shù)據(jù)；氣象環(huán)境傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，所述氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括輸電線路的桿塔周圍的風速、風向、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度參數(shù)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述桿塔監(jiān)測裝置還包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述桿塔監(jiān)測裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測模塊，用于利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，采用縱比和橫比相結(jié)合的方法對高海拔凍土層的狀態(tài)進行分析與評估縱即以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個桿塔凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷凍土層的運行水平；橫比以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個線路凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行比較，判斷凍土層的運行水平。優(yōu)選的，在本實用新型一實施例中，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)預(yù)警模塊，用于通過輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，獲取綜合傾斜度參數(shù)和桿塔橫擔歪斜度參數(shù)進行桿塔運行狀態(tài)的評估與判斷進行預(yù)警。上述技術(shù)方案具有如下有益效果因為采用高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，其中地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；桿塔監(jiān)測裝置，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵·塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站；輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，通過OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測的技術(shù)手段，所以實現(xiàn)了高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)框架示意圖；圖2為本實用新型實施例一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測方法流程圖；圖3為本實用新型應(yīng)用實例高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖；圖4為本實用新型應(yīng)用實例靜力水準傳感器示意圖；圖5為本實用新型應(yīng)用實例熱棒的工作原理示意圖；圖6為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的原理示意圖；圖7為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的印刷電路示意圖；圖8為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的軟件整體流程示意圖；圖9為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的讀串口數(shù)據(jù)線程執(zhí)行流程示意圖；圖10為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的模型計算線程執(zhí)行流程示意圖；[0036]圖11為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送線程執(zhí)行流程示意圖；圖12為本實用新型應(yīng)用實例桿塔傾斜監(jiān)測裝置的監(jiān)測原理示意圖；圖13為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的原理示意圖；圖14為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的太陽能供電方式設(shè)計示意圖；圖15為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的軟件整體流程示意圖；圖16為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的原理示意圖；圖17為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的網(wǎng)絡(luò)傳輸示意圖；圖18為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的軟件整體設(shè)計流程示意圖；圖19為本實用新型應(yīng)用實例輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站的軟件設(shè)計框架示意圖；圖20為本實用新型應(yīng)用實例熱棒的溫度測量示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。為了對電力系統(tǒng)中聞海拔凍土層輸電線路的鐵塔傾斜、鐵塔地基基礎(chǔ)、熱棒運行狀態(tài)、氣象環(huán)境等參數(shù)準確、可靠無誤地監(jiān)測，進而為高海拔輸電線路凍土層的安全運行提供判定依據(jù)，提供了高海拔凍土層輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。如圖I所示，為本實用新型實施例一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)框架示意圖，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置11，桿塔監(jiān)測裝置12，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置13和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站14，其中地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置11，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；桿塔監(jiān)測裝置12，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測代理裝置13，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置11通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置12通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站14通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站14 ；輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站14，通過OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置13通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。優(yōu)選的，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置包括地質(zhì)沉降傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的地基基礎(chǔ)沉降參數(shù)數(shù)據(jù)；熱棒溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的熱棒運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)；土壤表面溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的土壤表面溫度參數(shù)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述地質(zhì)沉降傳感器包括靜力水準傳感器。優(yōu)選的，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置還包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，所述桿塔監(jiān)測裝置包括桿塔傾斜傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的桿塔傾斜參數(shù)數(shù)據(jù)；氣象環(huán)境傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，所述氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括輸電線路的桿塔周圍的風速、風向、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度參數(shù)數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述桿塔監(jiān)測裝置還包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述桿塔監(jiān)測裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置包括太陽能電池和蓄電池，用于對所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置中的用電部件供電。優(yōu)選的，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測模塊，用于利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，采用縱比和橫比相結(jié)合的方法對高海拔凍土層的狀態(tài)進行分析與評估縱即以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個桿塔凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷凍土層的運行水平；橫比以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個線路凍 土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行比較，判斷凍土層的運行水平。優(yōu)選的，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)預(yù)警模塊，用于通過輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，獲取綜合傾斜度參數(shù)和桿塔橫擔歪斜度參數(shù)進行桿塔運行狀態(tài)的評估與判斷進行預(yù)警。對應(yīng)于上述方法實施例，如圖2所示，為本實用新型實施例一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測方法流程圖，所述方法應(yīng)用于上述高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述方法包括201、通過地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；202、通過桿塔監(jiān)測裝置采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；203、通過狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站；204、通過輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，采用OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。本實用新型上述方法或系統(tǒng)實施例因為采用高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，其中地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；桿塔監(jiān)測裝置，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站；輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，通過OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測的技術(shù)手段，所以實現(xiàn)了高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。以下舉應(yīng)用實例介紹本實用新型方案如圖3所示，為本實用新型應(yīng)用實例高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)組成示意圖，該高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)由地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站四部分組成。第一部分輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置主要采集輸電線路的土壤表面溫度、地基基礎(chǔ)沉降、熱棒運行狀態(tài)等三個要素。其中，土壤表面溫度測量采用高性能的溫度傳感器、高精度AD轉(zhuǎn)換及補償算法，滿足于凍土層的高精度溫度測量需求；地質(zhì)沉降測量采用靜力水準傳感器，滿足要求高精度監(jiān)測垂直位移的應(yīng)用需求，可監(jiān)測到O. 05mm的高程變化；熱棒運行狀態(tài)測量采用間接法，所有傳感器通過有線方式進行聯(lián)系，地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置定期采集輸電線路·凍土的運行數(shù)據(jù)，并通過短距離無線WIFI (Wireless Fidelity，無線保真，俗稱無線寬帶，IEEE802. lla/g/b，工作在2. 4GHz，定向天線距離5km)方式傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測代理裝置；如圖4所示，為本實用新型應(yīng)用實例靜力水準傳感器示意圖，該靜力水準傳感器是一種精密液位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計用于測量多個測點的相對沉降。在使用中，一系列的傳感器容器使用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由一精密振弦式傳感器測得。傳感器下掛有一個浮筒，當容器液位發(fā)生變化時，浮筒所受到的浮力即被傳感器感應(yīng)。在多點系統(tǒng)中，所有靜力水準傳感器的垂直位移均是相對于其中任意一點(這一點又叫基準點或參照點)的變化，該點的垂直位移應(yīng)是相對穩(wěn)定的，以便能精確計算靜力水準傳感器各測點的沉降變化。如圖5所示，為本實用新型應(yīng)用實例熱棒的工作原理示意圖，在溫度傳感器布點上，多點式溫度傳感器用于混凝土、土體或鉆孔中時可直接安裝埋入，傳感器通過埋入凍土內(nèi)部，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置接收凍土內(nèi)部各溫度計變化狀態(tài)采集數(shù)據(jù)，由于凍土層的特殊性，確定在離基礎(chǔ)20-30米處鉆孔，放入一個數(shù)字式溫度傳感器，取得天然凍土溫度；凍土溫度布點可以在熱棒側(cè)壁(綁在管上，不用鉆孔)、離熱棒O. 5米，I. 5米，2米處鉆孔等典型點，埋入溫度傳感器；為防止凍脹等對線纜的破壞，需要用PVC(Poly Vinyl Chloride，聚氯乙烯)管保護線纜；鉆孔要干鉆，快速成孔，埋設(shè)完畢后要用細砂回填。如圖6所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的原理示意圖。地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的供電方式采用太陽能電池+蓄電池供電，以滿足監(jiān)測裝置的長期供電需要。如圖7所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的印刷電路示意圖。如圖8所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的軟件整體流程示意圖。如圖9所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的讀串口數(shù)據(jù)線程執(zhí)行流程示意圖。如圖10所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的模型計算線程執(zhí)行流程示意圖。如圖11所示，為本實用新型應(yīng)用實例地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送線程執(zhí)行流程示意圖。第二部分輸電線路的桿塔監(jiān)測裝置如圖12所示，為本實用新型應(yīng)用實例桿塔傾斜監(jiān)測裝置的監(jiān)測原理示意圖。桿塔監(jiān)測裝置主要采集鐵塔雙方向傾斜程度和風速、風向、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等周圍氣象環(huán)境參數(shù)，其中桿塔傾斜測量采用了如下方法關(guān)閉偏移功能開關(guān)后，桿塔傾斜裝置前端測量的是自身相對于大地傾斜的角度，用Θ I表示，并非桿塔真實的傾角。安裝完畢后，測量桿塔相對與大地的真實傾角Θ2，并將Θ 2下載到桿塔傾斜裝置前端，桿塔傾斜裝置前端自動計算出桿塔傾斜裝置自身相對于桿塔的傾斜的角度(偏移量)Λ Θ，計算公式為Δ θ = Θ 2- Θ I注意，△ Θ是指桿塔傾斜裝置自身相對于桿塔的傾斜的角度，安裝完畢后，桿塔傾斜裝置前端和桿塔成為一個整體，二者相對傾斜不再發(fā)生改變，所以△ Θ不會再發(fā)生改變。設(shè)置偏移參數(shù)后，桿塔傾斜裝置前端自動打開偏移功能開關(guān)。測出自身相對于大 地的傾斜角度Θ1后，再與Λ Θ相加，從而得到桿塔的真實傾角Θ2。如圖13所示，為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的原理示意圖。桿塔監(jiān)測裝置采用短距離無線WIFI(IEEE802. lla/g/b，工作在2. 4GHz，定向天線距離5km)方式，將采集到的桿塔傾斜數(shù)據(jù)和氣象環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測代理裝置。桿塔監(jiān)測裝置采用太陽能電池+蓄電池供電方式。如圖14所示，為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的太陽能供電方式設(shè)計示意圖。如圖15所示，為本實用新型應(yīng)用實例桿塔監(jiān)測裝置的軟件整體流程示意圖。第三部分輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測代理裝置由于高海拔凍土層地區(qū)多屬于人煙稀少的地方，公網(wǎng)信號覆蓋差，故利用輸電線路的光纜進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，是一種有效的通訊傳輸方式。本實用新型實施例輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的通訊設(shè)計采用了 WIFI+OPGW(Optical Fiber Composite OverheadGround Wire,光纖復(fù)合架空地線)通訊方式。如圖16所示,為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的原理示意圖。如圖17所示，為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的網(wǎng)絡(luò)傳輸示意圖。如圖18所示，為本實用新型應(yīng)用實例狀態(tài)監(jiān)測代理裝置的軟件整體設(shè)計流程示意圖。第四部分輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站如圖19所示，為本實用新型應(yīng)用實例輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站的軟件設(shè)計框架示意圖。輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站完成數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析診斷、維護以及與其他系統(tǒng)接口的功能，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置與主站之間采用基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，通過熱棒運行狀態(tài)的在線監(jiān)測，可以有效評價熱棒在高海拔凍土層的應(yīng)用效果和使用壽命，有效地指導(dǎo)熱棒在桿塔地基基礎(chǔ)的設(shè)計；地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性的在線監(jiān)測，可以有效評估地基基礎(chǔ)的沉降水平，掌握凍土層的變化情況；桿塔傾斜的在線監(jiān)測，可以掌握桿塔的姿態(tài)變化。主站上完成的分析評估方法，是采用縱比和橫比相結(jié)合的方法對高海拔凍土層的狀態(tài)進行分析與評估，縱比即以一定時間段為評估期(天、周、月)，結(jié)合氣象條件，研究同一個桿塔凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷凍土層的運行水平，縱比選取與當前時間段環(huán)境條件相近的時間段內(nèi)的測量結(jié)果進行比較；橫比即以一定時間段為評估期(天、周、月)，結(jié)合氣象條件，研究同一個線路凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，判斷凍土層的運行水平。[0083]如圖20所示，為本實用新型應(yīng)用實例熱棒的溫度測量示意圖。通常來說，熱棒有效影響范圍大于3m?？稍阼F塔熱棒的有效影響范圍外設(shè)置基準溫度傳感器Tj,沿熱棒向下依次布置溫度傳感器Ta、Tb等，根據(jù)同一時間內(nèi)溫度傳感器采集到的溫度數(shù)值，熱棒工作狀態(tài)可通過如下評價，即Ta < Tj且Tb < Tj且Tb < Ta三個公式均為真，說明熱棒運行良好；否則熱棒存在缺陷。桿塔傾斜預(yù)警主要通過綜合 傾斜度和桿塔橫擔歪斜度兩個參數(shù)進行桿塔運行狀態(tài)的評估與判斷。綜合傾斜度，表示為TG(Tower Gradient);桿塔橫擔歪斜度，表示為CAG (Cross Arm Gradient)。如下表I為綜合傾斜度預(yù)警表,如下表2為桿塔橫擔歪斜度預(yù)警表，其中，單位mm/m(或％。)。
權(quán)利要求1.一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，其中 地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)； 桿塔監(jiān)測裝置，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)； 狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用無線寬帶WIFI方式與地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置通訊，獲取輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式與桿塔監(jiān)測裝置通訊，獲取鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用光纖復(fù)合架空地線OPGW方式與輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站通訊，將獲取的輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站； 輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，通過OPGW方式與狀態(tài)監(jiān)測代理裝置通訊，接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。
2.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置包括 地質(zhì)沉降傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的地基基礎(chǔ)沉降參數(shù)數(shù)據(jù)； 熱棒溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的熱棒運行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)； 土壤表面溫度傳感器，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)中的土壤表面溫度參數(shù)數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于， 所述地質(zhì)沉降傳感器包括靜力水準傳感器。
4.如權(quán)利要求I或2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置還包括 太陽能電池和蓄電池，用于對所述地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置中的用電部件供電。
5.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于，所述桿塔監(jiān)測裝置包括 桿塔傾斜傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的桿塔傾斜參數(shù)數(shù)據(jù)； 氣象環(huán)境傳感器，采集輸電線路的桿塔監(jiān)測參數(shù)中的氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，所述氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)包括輸電線路的桿塔周圍的風速、風向、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度參數(shù)數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求I或5所述系統(tǒng)，其特征在于，所述桿塔監(jiān)測裝置還包括 太陽能電池和蓄電池，用于對所述桿塔監(jiān)測裝置中的用電部件供電。
7.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置包括 太陽能電池和蓄電池，用于對所述狀態(tài)監(jiān)測代理裝置中的用電部件供電。
8.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括 輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測模塊，用于利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，采用縱比和橫比相結(jié)合的方法對高海拔凍土層的狀態(tài)進行分析與評估縱即以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個桿塔凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷凍土層的運行水平；橫比以一定時間段為評估期，結(jié)合氣象環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，研究同一個線路凍土層在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行比較，判斷凍土層的運行水平。
9.如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)，其特征在于，所述輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站包括輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)預(yù)警模塊，用于通過輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)，獲取綜合傾斜度參數(shù)和桿塔橫擔歪斜度參數(shù)進行桿塔運行狀態(tài)的評估與判斷進行預(yù)警?！?br> 專利摘要本實用新型提供一種高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，桿塔監(jiān)測裝置，狀態(tài)監(jiān)測代理裝置和輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，其中地基基礎(chǔ)監(jiān)測裝置，采集輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)；桿塔監(jiān)測裝置，采集鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測代理裝置，采用WIFI方式獲取地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)，采用WIFI方式獲取桿塔監(jiān)測參數(shù)；并采用OPGW方式將獲取的參數(shù)發(fā)送給輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站；輸電線路鐵塔地基基礎(chǔ)在線監(jiān)測與預(yù)警主站，通過OPGW方式接收并利用輸電線路的地基基礎(chǔ)監(jiān)測參數(shù)和鐵塔的桿塔監(jiān)測參數(shù)進行高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測，本實用新型實現(xiàn)了高海拔凍土層輸電線路鐵塔基礎(chǔ)在線監(jiān)測。
文檔編號E02D1/00GK202706066SQ20122018294
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者李軍, 何紅太, 于欽剛, 段鵬, 李紅云, 路林, 郭志廣, 郅嘯, 崔家瑞, 董雙才, 裴冠榮, 閆建欣, 李紅旗, 孔繁云, 王睿, 吳應(yīng)國, 齊勇, 林青峰, 袁志毅, 趙紅, 劉蔚寧, 溫生倉 申請人:青海省電力公司檢修公司, 北京國網(wǎng)富達科技發(fā)展有限責任公司