一种智慧输电北斗卫星塔基沉降探测单元的制作方法

1.本实用新型涉及塔基检测技术领域，特别是指一种智慧输电北斗卫星塔基沉降探测单元。


背景技术：

2.我们日常生产生活中能用到持续的电，这是离不开输电线路给我们运送电能的。输电线路帮我们运送电能，而电力杆塔则承载着连接支撑线路的重任。电力杆塔作为高压输电系统中重要的一员，它的安全问题直接影响着我们的生产生活。近年来，电力产业不断发展，作为跨地区、跨流域的输电线路，所经区域地形复杂，采空区较多，整个山体移动时有发生。输电杆塔倾斜、沉降、位移情况较多，影响输电线路杆塔工作状况，造成杆塔倒伏，线路拉力与弧垂改变等因素影响线路正常运行状况。单一的人工巡检，不仅需要耗费大量的人力和物力，而且不易发现问题，存在着很大的安全隐患。
3.输电塔基发生不均匀沉降，可能是基础设计方面的问题，即地质勘探不细，特殊地质情况未能充分的了解，对基础埋深、垫层和夯实程度考虑设计步骤，未发现地下不良地质现象，对地下暗洪、坑洞等未处理或处理不善，铁塔运行后上部荷载超过地基、持力层设计荷载能力，使地基发生破坏产生沉降。而塔基发生沉降时，厘米之间的倾斜就可能造成铁塔物理变形、损坏，进而带来较为严重的经济损失，因此需要建立塔基安全探测单元。


技术实现要素：

4.针对现有模式下人工巡检的弊端，人力和物力浪费严重，经济损失严重的问题，本实用新型提出了一种智慧输电北斗卫星塔基沉降探测单元，可实时监测杆塔横向、竖向数据，利用监测数据推算杆塔状况，能及时预测杆塔沉降、倾斜，并采取相应措施，可大大预防倒塔等恶性事件。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种智慧输电北斗卫星塔基沉降探测单元，包括监测传感器子系统、数据传输子系统、数据处理系统、安全预警系统和辅助支持系统；监测传感器子系统通过数据传输子系统与数据处理系统相连接，数据处理系统通过数据传输子系统与安全预警系统相连接，监测传感器子系统、数据传输子系统、数据处理系统、安全预警系统和辅助支持系统均通过数据通信网络与探测中心相连接。
7.所述监测传感器子系统包括风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器；风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器均设有北斗接收机和接收机天线，风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器分别通过北斗接收机与数据传输子系统相连接，北斗接收机上设有接收机天线，接收机天线与数据传输子系统相匹配。
8.所述数据传输子系统包括电缆通讯模块、加密通讯模块和专线通讯模块；风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器分别通过北斗接
收机与电缆通讯模块相连接；北斗接收机通过加密通讯模块与数据处理系统完成通讯；数据处理系统通过专线通讯模块分别与安全预警系统、探测中心完成数据的传输。
9.所述电缆通讯模块的通讯方式为同轴电缆通讯方式；加密通讯模块的通讯方式为4g加密通讯方式；数据通信网络为以太网或lte/gprs网络。
10.所述数据处理系统内部署基于混合云的北斗高精度形变监测专有服务系统，用于毫米级数据解算。
11.所述安全预警系统包括数据的展示平台和预警平台，数据的展示平台和预警平台均与探测中心相连接。
12.所述辅助支持系统包括外场机柜、配电和ups，外场机柜、配电和ups均与探测中心相连接。
13.本技术方案能产生的有益效果：提供高质量的北斗双频测量数据，获得毫米级精度位置数据，通过结合省公司国家北斗地基增强站的数据，利用北斗数据处理引擎，进行基站和定位点之间基线解算，获取铁塔高精度的实时三维坐标，提升输电杆塔管理水平，提高了监测精度及安全性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.如图1所示，一种智慧输电北斗卫星塔基沉降探测单元，包括监测传感器子系统、数据传输子系统、数据处理系统、安全预警系统和辅助支持系统；监测传感器子系统通过数据传输子系统与数据处理系统相连接，数据处理系统通过数据传输子系统与安全预警系统相连接，监测传感器子系统、数据传输子系统、数据处理系统、安全预警系统和辅助支持系统均通过数据通信网络与探测中心相连接。数据通信网络为以太网或lte/gprs网络。
18.所述监测传感器子系统包括风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器；风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器均设有北斗接收机和接收机天线，风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器分别通过北斗接收机与数据传输子系统相连接，北斗接收机上设有接收机天线，接收机天线与数据传输子系统相匹配。风速传感器、风向传感器、应变传感器、加速度传感器、温度传感器和振动传感器分别通过北斗接收机与电缆通讯模块相连接。监测传感器子系统通过对铁塔表面沉降、深层沉降外部位移、应力应变
等实时在线监测，实时掌握边坡的结构变化。
19.所述数据传输子系统包括电缆通讯模块、加密通讯模块和专线通讯模块：北斗接收机通过电缆通讯模块与接收机天线完成通讯；电缆通讯模块的通讯方式为同轴电缆通讯方式；北斗接收机通过加密通讯模块与数据处理系统完成通讯；加密通讯模块的通讯方式为4g加密通讯方式；数据处理系统通过专线通讯模块分别与安全预警系统、探测中心完成数据的传输，以保障信息安全。
20.数据处理系统内部署基于混合云的北斗高精度形变监测专有服务系统，北斗高精度解算模块作为北斗高精度形变监测专有服务系统的核心模块，综合利用最小二乘解算算法和扩展卡尔曼滤波解算模型等，对前端回传的原始数据进行预处理，得出接收机钟差和伪距单点定位，同步完成周跳探测和修复之后，通过计算浮点解坐标、估计对流层参数，再选择合适的模糊度固定算法，进行基线解算，得出高精度的定位结果，用于毫米级数据解算。辅助支持系统包括外场机柜、配电和ups，外场机柜、配电和ups均与探测中心相连接，探测中心可实时监测到探测单元是否能正常工作。
21.安全预警系统包括数据的展示平台和预警平台；将处理后的数据进行显示，并根据相关规定对铁塔的状态进行预警。安全预警系统也即监测云平台，通过大屏、pc端、移动端对图形化后的数据进行展示与处理，同时将数据存入数据库中，对数据进行永久化存储。预警平台功能：地图展示、历史地灾、地灾监测、地灾上报、预警服务。地图展示。地图展示部分，主要提供降雨量、隐患点、站点、地灾预警数据信息的叠加和浏览，可以在是二维地图和三维球体上叠加和浏览空间图层数据。历史地灾。对隐患点的空间分布，站点信息进行展示；隐患点信息包括：线路名称、杆塔号、灾害类型、电压等级、主要诱因、处理方式等。对历史隐患点数据的查询和列表展示。地灾监测。对各电压等级输电线路的管理；累计形变、形变速率和环境监测数据的展示。地灾上报。通过建立灾情上报机制，实现对灾情信息的上报、审批，汛期前普查信息的上报、审批，以及输电线路地质灾害相关文件的下载功能。预警服务。地灾预警服务根据指定的降雨量信息和预置地貌、坡度、地震和岩性预置数据，并根据既定滑坡、泥石流公式进行一系列的数据处理，得到全国及各省的24、72小时的滑坡、泥石流预警数据。
22.本实用新型的探测方法为：监测传感器子系统采集铁塔的数据通过数据传输子系统将数据传送到数据处理系统，数据处理系统对数据进行处理后分别传输至安全预警系统和探测中心，工作人员通过探测中心对数据进行监控，所述采集的数据包括环境数据采集以及北斗接收机根据北斗信号对于铁塔物理数据监测，其中物理数据监测具体如下：
23.1）铁塔位移测量，在一个固定的位置，利用北斗接收机收集一段时间北斗卫星的定位数据，进行计算，在水平面得到2mm精度的定位数据；
24.2）铁塔垂直度测量，利用北斗接收机收集一段时间铁塔塔顶塔中和塔基三处的水平位移量，通过塔底、塔中、塔顶二段直线的垂直度相对变化来表示铁塔的垂直度；
25.3）利用北斗接收机通过接收机天线接收塔基垂直方向的定位数据，测量铁塔地基沉降变化。
26.本实用新型解决了传统以人力资源投入为主的线路运检模式对电网公司运检质量和效率的提升形成制约，通过北斗增强地面网的应用加快了运检信息化建设，推动运检业务向自动化、智能化发展。利用我国自主研发北斗卫星导航系统和地质灾害监测预警技
术，用来监测输电线路杆塔本体及周边环境的变化情况，实现对地质隐患监测点全天时、全天候、高精度的实时形变监测，为防灾减灾决策提供科学依据，为地质灾害防治质量、效率和提高新时期杆塔管理水平提高奠定基础。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。