一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置的制作方法

本实用新型属于输电线路故障监测技术领域，具体涉及一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置。

背景技术：

输电铁塔作为架空导线支撑物，广泛应用于输电线路中，铁塔的安全与否直接关系到输电线路的安全稳定运行。输电铁塔一般采用螺栓拼装结构，由于螺栓在长期风力或温差引起的结构振动中会产生松动或裂缝，如未及时发现，则会造成节点损伤的扩展，在大风环境或轻微地震作用下会引起结构的破坏甚至倒塌，这不仅严重地影响人们的生产建设、生活秩序和抗震救灾工作，而且还会产生重大的次生灾害，给社会和人民的生命财产造成巨大的损失。

所以输电线路铁塔螺栓松动在线监测对于输电铁塔的安全运行具有重大意义。而目前对于铁塔螺栓依然采用人工巡检为主，检查螺栓与螺母之间是否出现了角位移，如果出现就必须对螺栓重新进行拧紧。这样不但效率低、工作任务繁重而且巡检效果差。针对现存问题，本实用新型给出一种螺栓松动故障定位监测装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置，能够实现对输电铁塔螺栓在自然激励条件下产生的松动故障实时在线监测。

本实用新型所采用的技术方案是，一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置，包括安装在铁塔上的声音监测装置和激励装置，声音监测装置和激励装置之间通过连接线连接，声音监测装置还通过射频信号与信息处理模块连接，信息处理模块上设置有射频收发器，射频收发器接收声音监测装置的信号，信息处理模块又连接至监控中心服务器，信息处理模块采用220v转5v充电器进行供电。

本实用新型的特点还在于，

声音监测装置具体结构为：包括通过螺栓紧固在铁塔上的壳体，壳体内水平架设有隔板，隔板将壳体内部空间分为两层，壳体内部底层设置有5个mems麦克风，包括mems麦克风和mems麦克风a、mems麦克风b、mems麦克风c、mems麦克风d，其中，mems麦克风作为主麦克风设置于底层中心位置处，mems麦克风a、mems麦克风b、mems麦克风c、mems麦克风d分别设置于底层边角处，隔板中心位置处开有装置预留接线口方便隔板与底层之间接线，隔板上设置有stm32f407微处理器，stm32f407微处理器与激励装置连接，stm32f407微处理器同时还与smartpa智能功率放大器、cmx909b调制解调芯片b连接，cmx909b调制解调芯片b又与lmx2531高性能频率合成器连接，smartpa智能功率放大器又与belasignab261降噪模块连接，belasignab261降噪模块同时还与mems麦克风和mems麦克风a、mems麦克风b、mems麦克风c、mems麦克风d连接。

stm32f407微处理器由电源模块供电，电源模块为光伏板加蓄电池组合供电方式供电。

激励装置具体结构为：包括固定在铁塔上的激励装置壳体，激励装置壳体内部的空腔底部设置有高强磁铁，高强磁铁上方竖直设置有高强度螺栓弹簧，高强度螺栓弹簧靠近激励装置壳体顶部的一端内部竖直设置有电磁铁，电磁铁下方连接有锤头，电磁铁同时还与驱动模块连接，驱动模块还与所述stm32f407微处理器连接。

信息处理模块具体结构为：射频收发器依次与cmx909b调制解调芯片a、stm32l4r4微处理器连接，stm32l4r4微处理器通过485通讯模块与监控中心服务器连接，stm32l4r4微处理器通过220v转5v充电器由220v电源供电。

本实用新型的有益效果是，一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置，通过监控中心服务器向信息处理模块发送一个信号，进一步发送到声音监测装置的cmx909b调制解调芯片b6，通过stm32f407微处理器对信息进行分析后，向激励装置发送一个激振信号，通过激励装置对铁塔进行锤击测验后获取螺栓振动产生的音色、音调。通过stm32l4r4微处理器植入的最小二乘复指数法不断的对固有频率矩阵进行对比，通过判断音色、音调信息，进而可以得到铁塔螺栓的松动情况，通过stm32l4r4微处理器判断出螺栓松动情况，通过485通讯模块及时向监控中心服务器发送螺栓松动故障信息。进而实现输电铁塔螺栓松动故障在线监测。

附图说明

图1是本实用新型的输电铁塔螺栓松动故障监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型输电铁塔螺栓松动故障监测装置的内部模块示意图；

图3是本实用新型的输电铁塔螺栓松动故障定位监测装置的声音监测装置结构示意图。

图4是本实用新型的输电铁塔螺栓松动故障定位监测装置的信息处理模块结构示意图。

图中，1.铁塔，2.声音监测装置，3.激励装置，4.连接线，5.信息处理模块，6.mrf49xa射频收发器，7.cmx909b调制解调芯片a，8.stm32l4r4微处理器，9.220v转5v充电器，10.485通讯模块，11.监控中心服务器，12.隔板，13.电源模块，14.壳体，15.螺栓，16.装置预留接线口，17.mems麦克风，18.mems麦克风a，19.mems麦克风b，20.mems麦克风c，21.mems麦克风d，22.belasignab261降噪模块，23.smartpa智能功率放大器，24.stm32f407微处理器，25.lmx2531高性能频率合成器，26.cmx909b调制解调芯片b，27.高强磁铁，28.高强度螺栓弹簧，29.电磁铁，30.锤头，31.激励装置壳体，32.驱动模块，33.空腔，34.220v电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置，结构如图1所示，包括安装在铁塔1上的声音监测装置2和激励装置3，声音监测装置2和激励装置3之间通过连接线4连接，声音监测装置2还通过射频信号与信息处理模块5连接，信息处理模块5上设置有射频收发器6，射频收发器6接收声音监测装置2的信号，信息处理模块5又连接至监控中心服务器11，信息处理模块5采用220v转5v充电器9进行供电。

如图2、图3所示，声音监测装置2具体结构为：包括通过螺栓15紧固在所述铁塔1上的壳体14，壳体14内水平架设有隔板12，隔板12将壳体14内部空间分为两层，壳体14内部底层设置有5个mems麦克风，包括mems麦克风17和mems麦克风a18、mems麦克风b19、mems麦克风c20、mems麦克风d21，其中，mems麦克风17作为主麦克风设置于底层中心位置处，mems麦克风a18、mems麦克风b19、mems麦克风c20、mems麦克风d21分别设置于底层边角处，隔板12中心位置处开有装置预留接线口16方便隔板12与底层之间接线，隔板12上设置有stm32f407微处理器24，stm32f407微处理器24与激励装置3连接，stm32f407微处理器24同时还与smartpa智能功率放大器23、cmx909b调制解调芯片b26连接，cmx909b调制解调芯片b26又与lmx2531高性能频率合成器25连接，smartpa智能功率放大器23又与belasignab261降噪模块22连接，belasignab261降噪模块22同时还与mems麦克风17和mems麦克风a18、mems麦克风b19、mems麦克风c20、mems麦克风d21连接。

stm32f407微处理器24由电源模块13供电，电源模块13为光伏板加蓄电池组合供电方式供电。

如图2所示，激励装置3具体结构为：包括固定在所述铁塔1上的激励装置壳体31，激励装置壳体31内部的空腔33底部设置有高强磁铁27，高强磁铁27上方竖直设置有高强度螺栓弹簧28，高强度螺栓弹簧28靠近激励装置壳体31顶部的一端内部竖直设置有电磁铁29，电磁铁29下方连接有锤头30，电磁铁29同时还与驱动模块32连接，驱动模块32还与stm32f407微处理器24连接。

本实用新型中的激励装置3还可以采用型号为tjz-5的激励装置。

信息处理模块5具体结构为：射频收发器6依次与cmx909b调制解调芯片a7、stm32l4r4微处理器8连接，stm32l4r4微处理器8通过485通讯模块10与监控中心服务器11连接，stm32l4r4微处理器8通过220v转5v充电器9由220v电源34供电。

参见图2，本实用新型所采用的装置组件包括，壳体14采用亚克力材料制作的立方体，可以减少装置的附加质量，同时绝缘性能优良。装置采用立方体结构方便紧固于铁塔塔材上，同时装置分为两层结构设计可以减少装置的所占面积的大小，易于安装。装置的底层将5个mems麦克风至于同一层，易于获取铁塔螺栓振动后产生的音色、音调信息。同时装置中间的隔板12设有装置预留接线口16方便连接两层之间接线。

本实用新型一种输电铁塔螺栓松动故障监测装置，工作原理如下：

利用有限元仿真得到图1铁塔螺栓的易松动点，并在附近的塔材上安装声音监测装置2以及激励装置3，通过激励装置3对铁塔1进行锤击，通过声音监测装置2采集铁塔螺栓振动发出的音色、音调信息，进一步通过stm32l4r4微处理器8获取到锤击后的固有频率矩阵。当对现场铁塔进行详细状态评估后，确认螺栓紧固，铁塔结构完好无损。可以通过监控中心服务器11向信息处理模块5发送一个信号，进一步发送到声音监测装置2的cmx909b调制解调芯片b26，通过stm32f407微处理器24对信息进行分析后，向激励装置3发送一个激振信号，通过激励装置3对铁塔1进行锤击测验后获取螺栓振动产生的音色、音调。通过stm32l4r4微处理器8植入的最小二乘复指数法不断的对固有频率矩阵进行对比，通过判断音色、音调信息，进而可以得到铁塔螺栓的松动情况，通过微处理stm32l4r48判断出螺栓松动情况，通过485通讯模块10及时向监控中心服务器11发送螺栓松动故障信息。进而实现输电铁塔螺栓松动故障在线监测。