CN104236526B - 一种四天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置 - Google Patents
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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。一种四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；所述移动站包括均安装在输电线路塔架上的第一GNSS卫星接收板和第二GNSS卫星接收板、与两个GNSS卫星接收板的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；两个GNSS卫星接收板信号输入端都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。本发明可以测量塔架基础的不均匀沉降和塔架的根开变化，提高了测量精度。
Description
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。
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，提供一种四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：一种四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；所述基准站包括基准GNSS卫星接收板、分别与基准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；基准GNSS卫星接收板信号输入端连接有基准站定位天线；所述移动站包括均安装在输电线路塔架上的第一GNSS卫星接收板和第二GNSS卫星接收板、与两个GNSS卫星接收板的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；第一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第一移动站定位天线和第一移动站测向天线；第二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第二移动站定位天线和第二移动站测向天线。
本发明的工作过程如下：基准站的BD982电路板（基准GNSS卫星接收板）通过卫星接收天线接收导航卫星的定位信息，通过RS232接口电路向第一数传电台输出校正信息，第一数传电台向安装在输电线路塔架上的移动站接收板发送RTK校正信息。
移动站采用GNSS接收板和双频双系统卫星接收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。每块移动站GNSS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语句输出定位天线的经纬度坐标和海拔高程信息，通过AVR语句输出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。移动站的管理装置接收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。
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。GSM为全球移动通信系统。
塔架上4只GNSS接收天线的布置方法如下：第一移动站定位天线和第一移动站测向天线安装在塔架的对角位置，第二移动站定位天线和第二移动站测向天线安装在定位天线位于塔架的对角位置。天线布置平面如图一所示；天线布置的立体结构如图二所示。
本发明利用两块具有测向功能的高精度GNSS卫星接收板和在塔架4条塔脚上安装的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、水平移位、塔架基础不均匀沉降和跟开变化的在线实时监测。与现有技术塔架倾斜监测装置和基于GNSS差分定位原理的两天线输电线路塔架倾斜、下沉和水平位移监测装置相比，本发明不仅可以测量输电线路塔架的倾斜方向和倾斜角度、水平位移的距离及塔架高程的变化，还可以测量塔架基础的不均匀沉降和塔架的根开变化，增加了生产现场需要的监测内容、提高了测量精度，为电力输送、现场抢修提供了更多的现场信息，同时对于减轻巡线及监测人员的劳动强度和工作量也有较大的积极意义。
附图说明
图1本发明移动站天线布置平面示意图一。
图2 本发明移动站天线布置立体示意图二。
图3移动站的结构示意图一。
图4移动站的结构示意图二。
图5本发明基准站结构示意图。
图6管理电路结构示意图。
1-基准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-第一GNSS卫星接收板，7-第一GNSS卫星接收板，8-第二数传电台，9-移动站管理电路，10-第二GSM装置，11-第一移动站定位天线，12-第一移动站测向天线，13-第二移动站定位天线，14-第二移动站测向天线，15-RS232接口电路，16-切换电路。
具体实施方式
一种四天线的输电线路塔架倾斜、下沉和水平移位监测装置，包括基准站和移动站；所述基准站包括基准GNSS卫星接收板1、分别与基准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；基准GNSS卫星接收板1信号输入端连接有基准站定位天线5；所述移动站包括均安装在输电线路塔架上的第一GNSS卫星接收板6和第二GNSS卫星接收板7、与两个GNSS卫星接收板的信号输出端相连接的第二数传电台8和移动站管理电路9；移动站管理电路9连接有第二GSM装置10；第一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第一移动站定位天线11和第一移动站测向天线12；第二GNSS卫星接收板7信号输入端分别连接有安装在输电线路塔架上的第二移动站定位天线13和第二移动站测向天线14。
两个GNSS接收板均通过一个RS232接口电路15以及一个切换电路16与移动站管路电路9相连接；第二GSM装置10的串口端也通过RS232接口电路15与移动站管路电路9串口端相连接。
实际应用中，移动站管理电路3和基准站管理电路9结构基本相同（如图6所示），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（移动站为串行信息选择电路）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（RS232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）以及基准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供电开关与基准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9的微控制器的两个串口端通过串行信息选择电路（包括RS232接口电路和切换电路）分别与第二GSM装置10（用于发送两天线的状态信息及装置的相关信息）、第一GNSS卫星接收板6以及第二GNSS卫星接收板7相连接（接收GGA数据和AVR数据）；锂电池组分别通过第一GNSS供电开关、第二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6、第二GNSS卫星接收板7、第二数传电台8和第二GSM装置10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。定位天线的安装位置要低于测向天线，且安装在杆塔对角线的主材上。
Claims (2)
1.一种四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；所述基准站包括基准GNSS卫星接收板（1）、分别与基准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）；基准GNSS卫星接收板（1）信号输入端连接有基准站定位天线（5）；所述移动站包括均安装在输电线路塔架上的第一GNSS卫星接收板（6）和第二GNSS卫星接收板（7）、与两个GNSS卫星接收板的信号输出端相连接的第二数传电台（8）和移动站管理电路（9）；移动站管理电路（9）连接有第二GSM装置（10）；第一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第一移动站定位天线（11）和第一移动站测向天线（12）；第二GNSS卫星接收板（7）信号输入端分别连接有安装在输电线路塔架上的第二移动站定位天线（13）和第二移动站测向天线（14）。
2.如权利要求1所述的一种四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，两个GNSS接收板均通过一个RS232接口电路（15）以及一个切换电路（16）与移动站管路电路（9）相连接；第二GSM装置（10）的串口端也通过RS232接口电路（15）与移动站管路电路（9）串口端相连接。
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| GR01 | Patent grant |