CN102297682B - 一种双轴输电线杆塔倾斜传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，包含壳体，壳体一端与一安装底座连接，壳体与安装底座形成的空间中设有变送电路板、传感器电路板，一电缆线的一端穿过壳体另一端，连接至变送电路板上，电缆线的另一端与数据采集器连接。本发明结构紧凑、体积小，抗电磁干扰能力强，在现场工作时，使用太阳能板对数据采集器供电，传感器平时不供电，当需要进行测量时，数据采集器先对传感器供电，再发出测量命令进行测量，从而有效降低功耗。采用MEMS器件，可同时测试两个正交方向的倾角，并且变送电路板电路进行了温度补偿设计，消除了温度对测量精度的影响，能适应复杂气候条件的影响，可以实现杆塔倾斜数据的自动化采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器,属于检测技术领域。
背景技术
随着经济的迅猛发展，特别是矿产资源的开采力度的加大，在矿区内形成采空区的面积也逐步扩大，使得采空区域内地面的输电线路杆塔极易形成倾斜甚至塌陷，一旦形成事实，势必造成电力环网重特大安全事故的发生，给国家带来重大损失。由于输电线路杆塔数量多，杆塔倾斜的因素较多，范围也比较广，仅靠输电巡线人员的日常检查很难及时准确地发现杆塔的倾斜。因此，如何迅速确定输电线路杆塔倾斜、塌陷并提前报警就显得非常重要。目前国外多采用激光或远红外方式对杆塔进行实时监测，其优点是精度高，缺点是单杆塔设装置点多，而又对装置单设电力线供电，并且测量精度时常受到气候条件（雨、雾等）影响。国内多采用人工巡检或巡测，缺点是巡检周期长，精度低，特别是偏远山区或森林地带，对于杆塔缓慢倾斜或塌陷不能及时发现和处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，可以代替人工巡检，以较少的设置点实现杆塔倾斜数据的自动化采集，满足杆塔倾斜监测的需要。
为解决上述技术问题，本发明提供1．一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，包含
壳体，所述壳体一端与一安装底座连接，
所述壳体与所述安装底座形成的空间中设有变送电路板、传感器电路板，
一电缆线的一端穿过所述壳体另一端，连接至所述变送电路板上，所述电缆线的另一端与数据采集器连接。
所述电缆线通过一压紧密封结构与所述壳体连接。
所述压紧密封结构包含锥形密封圈、垫圈、压螺。
所述电缆线中包含电源线与通讯线。
所述变送电路板上包含微控制器、温度补偿电路、电源电路、通信电路、保护电路、双轴倾斜传感器接口电路。
所述传感器电路板上包含可以同时测量两个方向的倾角变化量的双轴倾斜传感器、电源电路、保护电路、电源接口端子、传感器信号端子、信号调理电路。
所述安装底座上设有可调节的安装孔，安装时可以进行小范围的微调，从而减少安装误差。
包含RS485接口。双轴输电线杆塔倾斜传感器对外提供RS485接口、支持标准的SDI-12协议，可以方便接入通用的数据采集器。
所述双轴倾斜传感器为MEMS器件。
本发明所达到的有益效果：
本发明结构紧凑、体积小，抗振动能力强，采集数据直接以数字信号型式输出，抗电磁干扰能力强，可同时测试两个正交方向的倾角，接入通用的数据采集器后可以实现杆塔倾斜数据的自动化采集。本发明连接到数据采集器，可以定时或周期性的进行杆塔倾斜的检测，并将测得数据通过无线方式（如数传电台、北斗卫星、GSM、GPRS等）传送至监控计算机进行存贮、处理与输出。
本发明采用MEMS器件，具有精度高、交叉轴影响小的特点，能够满足杆塔倾斜监测的需要，并且变送电路板电路进行了温度补偿设计，消除了温度对测量精度的影响，能适应复杂气候条件的影响，同时本发明进行了抗电磁干扰设计，防雷能力强，在现场工作时，使用太阳能板对数据采集器供电，传感器平时不供电，当需要进行测量时，数据采集器先对传感器供电，再发出测量命令进行测量，从而有效降低功耗。
双轴输电线杆塔倾斜传感器的应用范围不仅限于杆塔倾斜的测量，还可以用于大坝及工程如坝体、边坡、道路、桥梁等方面的监测。
附图说明
图1为本发明的双轴输电线杆塔倾斜传感器一实施例结构示意图；
图2为本发明的双轴输电线杆塔倾斜传感器安装底座；
图3为图1中的变送电路板电路原理图；
图4为图1中的传感器电路板电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，对外提供RS485接口，支持标准SDI-12协议，可方便接入通用的数据采集器。可以安装在输电线路杆塔或者其他建筑物上，响应数据采集器的通讯命令进行测量，可以同时测量两个敏感方向的倾角变化，测量数据通过数据采集器传输至监控计算机进行存贮、处理与输出。
双轴输电线杆塔倾斜传感器结构如图1所示，双轴输电线杆塔倾斜传感器包含壳体5、安装底座13、变送电路板6、传感器电路板10等，壳体5安装在安装底座13上，壳体5内安装传感器电路板10与变送电路板6。壳体5采用不锈钢材料，并进行防水设计，密封性好，使本发明可直接安装在杆塔上。将电缆1依次穿过压螺2、垫圈3、锥形密封圈4和壳体5，并焊接到变送器电路板6上。通过锥形密封圈4、垫圈3与压螺2将电缆1密封压紧在壳体5上端。电缆1包含电源线与通讯线，选用四芯屏蔽电缆以提高其抗电磁干扰能力。
工作时由数据采集器提供传感器所需电源，传感器根据SDI-12命令进行测量并将采集得到的双轴倾角数据传送到数据采集器，对变送电路板6上的变送电路进行了温度补偿设计，可以随着温度变化自动校正，同时进行了抗电磁干扰设计，防雷能力强。
将变送电路板6安装在变送电路板安装座8上，传感器电路板10通过螺钉9安装在传感器安装座12内，在传感器安装座12上旋紧变送电路板安装座8，壳体5与传感器安装座12之间采用O型圈11密封。安装传感器电路板10后向传感器安装座12内注满703硅橡胶，待干后，变送电路板及电缆接头处都用聚四氟乙烯薄膜包裹，用透明胶带粘紧。
图2为双轴输电线杆塔倾斜传感器的安装底座，底座上标明了传感器的敏感方向，如图中所示的X、Y方向。通过螺钉7将壳体5固定在安装底座13上，为减少安装误差，安装底座13的安装孔14采用活动式结构，可以进行小范围的微调，从而减少安装误差。
变送电路板电路原理如图3所示，包含微控制器1.1、温度补偿电路1.7、电源电路1.2、通信电路1.5、保护电路1.3、1.4、双轴倾斜传感器接口电路1.6。微控制器1.1选用STC12LE5A32S2单片机，内含28K字节EEPROM存贮空间（用于暂存测量数据，并实现掉电保护）。电源电路1.2采用低压差线性稳压器件，对输入电压进行二次稳压，并使用DC-DC电源变换技术给电路中其他模块供电，与电源电路1.2连接的保护电路1.3包含防反接保护、过压保护、过流保护、浪涌保护等单元，可有效保护电路正常工作；通信电路1.5采用MAX3483芯片，与通信电路1.5连接的保护电路1.4提供浪涌保护，防止通信故障。 温度补偿电路1.7对双轴倾斜传感器的输出信号进行温度补偿，减少了温度对测量精度的影响，双轴倾斜传感器接口电路1.6负责对传感器信号进行调理。测量时，微处理器1.1通过通信电路1.5与数据采集器通信，接收到其测量指令后，对传感器信号进行采集，再对采集数据进行换算，接收到数据采集器的测量指令后，再接受其取数据指令，将换算后的得到的倾角值数据传送到数据采集器。
传感器电路板电路包含双轴倾斜传感器2.4、电源电路2.5、保护电路2.6、电源接口端子2.7、传感器信号端子2.1、保护电路2.2与信号调理电路2.3。双轴倾斜传感器2.4选用双轴伺服加速度MEMS器件，具有精度高、交叉轴影响小的特点，满足对输电线路杆塔的倾斜度进行在线监测的要求。电源电路2.5采用低压差线性稳压器件，对输入电压进行二次稳压，将12V电压变化到双轴倾斜传感器所需的3.3V。保护电路2.6包含防反接保护、过压保护、过流保护、浪涌保护等单元，可有效保护电路正常工作。信号调理电路2.3对双轴倾斜传感器2.4的输出信号进行滤波、放大，经保护电路2.6后接入传感器信号端子2.1。
双轴倾斜传感器2.4采集的信号经信号调理电路2.3、保护电路2.6、传感器信号端子2.1，传输至变送电路板上的双轴倾斜传感器接口电路1.6，由双轴倾斜传感器接口电路1.6传送至微控制器1.1。
在其他实施例中，本领域的普通技术人员可以意识到，本发明的双轴输电线杆塔倾斜传感器的应用范围不仅限于杆塔倾斜的测量，还可以用于大坝及工程如坝体、边坡、道路、桥梁等方面的监测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1. 一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，包含
壳体，所述壳体一端与一安装底座连接，
所述壳体与所述安装底座形成的空间中设有变送电路板、传感器电路板，
一电缆线的一端穿过所述壳体另一端，连接至所述变送电路板上，所述电缆线的另一端与数据采集器连接；
所述变送电路板安装在变送电路板安装座上，所述传感器电路板安装在传感器安装座内，所述变送电路板安装座安装在所述传感器安装座上，传感器安装座与壳体之间采用O型圈密封；
向安装所述传感器电路板后的所述传感器安装座内注满703硅橡胶；
所述电缆线通过一压紧密封结构与所述壳体连接；
所述压紧密封结构包含锥形密封圈、垫圈、压螺。
2.根据权利要求1所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，所述电缆线中包含电源线与通讯线。
3.根据权利要求1所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，所述变送电路板上包含微控制器、温度补偿电路、电源电路、通信电路、保护电路、双轴倾斜传感器接口电路。
4.根据权利要求1所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，所述传感器电路板上包含可以同时测量两个方向的倾角变化量的双轴倾斜传感器、电源电路、保护电路、电源接口端子、传感器信号端子、信号调理电路。
5.根据权利要求1所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，所述安装底座上设有可调节的安装孔。
6.根据权利要求1所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，包含RS485接口。
7.根据权利要求4所述的一种双轴输电线杆塔倾斜传感器，其特征是，所述双轴倾斜传感器为MEMS器件。
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