CN104215973A - 一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置 - Google Patents

一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及于电力输送工程领域，可监测位于不良地质区域输电线路塔架的倾斜、下沉和水平位移。解决了目前输电线路塔架倾斜检测装置无法真实测量塔架倾斜角度以及不能测量塔架下沉和水平移位值的技术问题。一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测系统，包括基准站和移动站；所述基准站接收GNSS定位信息同时为移动站提供校正信息，移动站包括双天线GNSS卫星接收板、分别与GNSS卫星接收板连接的数传电台和管理电路；基准站管理电路连接有第一GSM装置；基准站GNSS卫星接收板信号输入端连接有基准站定位天线；移动站管理电路连接有第二GSM装置；移动站GNSS卫星接收板信号输入端分别连接有安装在输电线路塔架上的移动站定位天线和移动站测向天线。

Description

一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置
技术领域
本发明涉及于电力输送工程领域，可监测位于不良地质区域输电线路塔架的倾斜、下沉和水平位移,具体为一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置。
背景技术
超高压和特高压输电线路是电能输送的大通道，它的安全运行对国家安全、国民经济运行和社会稳定至关重要。在输电线路勘察设计阶段，设计部门对线路的路径及塔架的选址都会精心选址，但由于各种自然原因和人为因素和经济技术条件必然使得部分输电线路塔架将位于地质不良的区域。位于煤矿采空区的输电线路塔架下沉数米、水平移动数米、塔身倾斜数度的情况都曾经多次在地质不稳定的地区发生过。塔身下沉和顺线路倾斜会导致导线对地距离下降、绝缘距离不足而发生导线对地或对导线下方物体放电事故；塔身顺线路倾斜还会导致塔架另一侧导线张力加大，发生塔身变形甚至拉断导线等事故。这些事故将对社会政治、经济和人民生活带来负面影响。为了监测输电线路塔架下方地质变化情况，以前的线路维护人员需要在塔架附近架设光学经纬仪来监测塔头顺线路和横线路方向的位移、监测导线对地距离、监测塔身变形等状态。目前常采用在塔身上方安装双轴倾角传感器作为测量元件研发的基于GSM通讯方式的输电线路杆塔倾斜监测装置，实现了输电线路杆塔倾斜的连续实时监测和数据上报功能。但是由于塔身本身存在挠度，倾角传感器的测量值并不是塔身倾斜的实际角度，而且该装置不能测量塔架的下沉和水平移位值。随着我国能源重心的西移和西电东送规模的扩大，原有的监测装置已不能满足要求。
发明内容
本发明为解决目前输电线路塔架倾斜检测装置无法真实测量塔架倾斜角度以及不能测量塔架下沉和水平移位值的技术问题，提供一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置，包括基准站和移动站；所述基准站包括第一GNSS卫星接收板、分别与第一GNSS卫星接收板两个信号输出端连接的第一数传电台和基准站管理电路；基准站管理电路连接有第一GSM装置；第一GNSS卫星接收板信号输入端连接有基准站定位天线；所述移动站包括一个设置在输电线路塔架上的第二GNSS卫星接收板、分别与第二GNSS卫星接收板两个信号输出端相连接的第二数传电台和移动站管理电路；移动站管理电路连接有第二GSM装置；第二GNSS卫星接收板信号输入端分别连接有设置在输电线路塔架上的移动站定位天线和移动站测向天线。
本发明的工作过程如下：基准站的第一GNSS卫星接收板通过基准站定位天线（即卫星接收天线）接收导航卫星的定位信息，通过第一GNSS接收板向第一数传电台输出CMR信息，第一数传电台向安装在输电线路塔架上的移动站上的第二GNSS卫星接收板发送RTK校正信息。
移动站采用第二GNSS卫星接收板和双频双系统卫星接收天线（测向天线和定位天线）接收导航卫星的定位信息，通过第二数传电台接收基准站发出的RTK校正信息。移动站上的第二GNSS卫星接收板上安装有定位和测向两个GNSS接收天线，接收板对导航卫星信号和RTK校正信息进行解算，通过串口GGA语句输出移动站定位天线的经纬度坐标和海拔高程信息，通过AVR语句输出移动站测向天线相对于定位天线的方位角、倾斜角和两天线间的距离等信息。移动站的管理电路接收GGA和AVR语句并对数据进行处理，剔除RTK校正不良和PDOP值不良的信息，将处理过的数据通过GSM网络传输至后台计算机。计算机就可以得到该输电线路塔架的倾斜、下沉和水平移位的信息。
所述的RTK技术（Real Time Kinematic）即载波相位差分技术，将基准站接收的载波相位发送给移动站，并与移动站接收的SNSS卫星载波相位求差，然后求解其坐标。该方法能实时提供移动站的三维坐标，并能达到厘米级的高精度。测向与定位天线的安装布置方式为本领域技术人员所公知的，是容易实现的。GSM为全球移动通信系统。
本发明利用具有测向功能的高精度GNSS卫星接收板、具有多路径抑制功能的导航卫星信号接收天线、数传电台、GSM通讯装置和设立RTK校正基准站的方法，解决了以前输电线路塔架状态监测装置不能解决的问题，实现了输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位的在线实时监测。
附图说明
图1本发明基准站结构示意图。
图2 本发明移动站结构示意图。
图3移动站的工作原理图。
图4管理电路的结构示意图。
1-第一GNSS卫星接收板，2-第一数传电台，3-基准站管理电路，4-第一GSM装置，5-基准站定位天线，6-第二GNSS卫星接收板，7-第二数传电台，8-移动站管理电路，9-第二GSM装置，10-移动站定位天线，11-移动站测向天线。
具体实施方式
一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置，包括基准站和移动站；所述基准站包括第一GNSS卫星接收板1、分别与第一GNSS卫星接收板1两个信号输出端连接的第一数传电台2和基准站管理电路3；基准站管理电路3连接有第一GSM装置4；第一GNSS卫星接收板1信号输入端连接有基准站定位天线5；所述移动站包括一个设置在输电线路塔架上的第二GNSS卫星接收板6、分别与第二GNSS卫星接收板6两个信号输出端相连接的第二数传电台7和移动站管理电路8；移动站管理电路8连接有第二GSM装置9；第二GNSS卫星接收板6信号输入端分别连接有设置在输电线路塔架上的移动站定位天线10和移动站测向天线11。
所述移动站管理电路3和基准站管理电路8结构相同，均包括微控制器、太阳能电池板、锂电池组、锂电池电压检测电路、充电电流检测电路、串行接口电路和键盘电路；微控制器均通过键盘电路连接有键盘；锂电池电压检测电路和充电电流检测电路共同连接有模拟开关，模拟开关通过模数转换器与微控制器相连接；太阳能电池板通过充电控制电路与锂电池组相连接，锂电池组经过稳压电源向微控制器供电；稳压电源与微控制器之间连接有实时时钟电路；实时时钟电路的中断引脚通过复位电路向微控制器发复位信息；微控制器的数据总线上连接有字符型LCD显示器；基准站管理电路3的微控制器的两个串口端通过串行接口电路分别与第一GSM装置4（用于向主台发送基准站相关信息）以及第一GNSS卫星接收板1相连接（用于接收GNSS接收板输出的时钟信息）；基准站管理电路3的锂电池组分别通过GNSS供电开关、数传电台供电开关和GSM供电开关与第一GNSS卫星接收板1、第一数传电台2和第一GSM装置4相连接；移动站管理电路8的微控制器的两个串口端通过串行接口电路分别与第二GSM装置9（用于发送两天线的状态信息及装置的相关信息）以及第二GNSS卫星接收板6相连接（接收GGA数据和AVR数据）；锂电池组分别通过GNSS供电开关、数传电台供电开关和GSM供电开关与第二GNSS卫星接收板6、第二数传电台7和第二GSM装置9相连接。
数传电台采用日精ND258G数传电台。其接口速率、空中速率和发射功率等可编程。本发明使用的接口速率为9600bit/S,空中速率为4800bit/S,数传电台的发射功率根据现场情况在1-5W范围内调整。基准站和移动站的GNSS接收板均采用Trible公司生产的BD982。
GNSS接收天线采用具有多路径抑制功能的双频、双系统导航卫星信号接收天线。基准站安装在距移动站距离小于5千米、地质条件好、电磁环境好、GNSS信号接收条件好的区域。移动站定位天线10的安装位置要低于移动站测向天线11，且安装在杆塔对角线的主材上，如图2所示移动站定位天线10与移动站测向天线11呈对角线安装。

Claims (2)

1.一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置，其特征在于，包括基准站和移动站；所述基准站包括第一GNSS卫星接收板（1）、分别与第一GNSS卫星接收板（1）两个信号输出端连接的第一数传电台（2）和基准站管理电路（3）；基准站管理电路（3）连接有第一GSM装置（4）；第一GNSS卫星接收板（1）信号输入端连接有基准站定位天线（5）；所述移动站包括一个安装在输电线路塔架上的第二GNSS卫星接收板（6）、分别与第二GNSS卫星接收板（6）两个信号输出端相连接的第二数传电台（7）和移动站管理电路（8）；移动站管理电路（8）连接有第二GSM装置（9）；第二GNSS卫星接收板（6）信号输入端分别连接有安装在输电线路塔架上的移动站定位天线（10）和移动站测向天线（11）。
2.如权利要求1所述的一种双天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置，其特征在于，所述移动站管理电路（3）和基准站管理电路（8）结构相同，均包括微控制器、太阳能电池板、锂电池组、锂电池电压检测电路、充电电流检测电路、串行接口电路和键盘电路；微控制器均通过键盘电路连接有键盘；锂电池电压检测电路和充电电流检测电路共同连接有模拟开关，模拟开关通过模数转换器与微控制器相连接；太阳能电池板通过充电控制电路与锂电池组相连接，锂电池组经过稳压电源向微控制器供电；稳压电源与微控制器之间连接有实时时钟电路；实时时钟电路的中断引脚通过复位电路向微控制器发出复位信号；微控制器的数据总线上连接有字符型LCD显示器；基准站管理电路（3）的微控制器的两个串口端通过串行接口电路分别与第一GSM装置（4）以及第一GNSS卫星接收板（1）的串行接口相连接；基准站管理电路（3）的锂电池组分别通过GNSS供电开关、数传电台供电开关和GSM供电开关与第一GNSS卫星接收板（1）、第一数传电台（2）和第一GSM装置（1）相连接；移动站管理电路（8）的微控制器的两个串口端通过串行接口电路分别与第二GSM装置（9）以及第二GNSS卫星接收板（6）的串行接口相连接；锂电池组分别通过GNSS供电开关、数传电台供电开关和GSM供电开关与第二GNSS卫星接收板（6）、第二数传电台（7）和第二GSM装置（9）相连接。
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