CN104296719A - 一种变电站地面沉降监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质状况监测技术领域，具体涉及一种变电站地面沉降监测预警系统，包括激光测距仪，以及用于设定至少两个预置位作为监测点，并将通过激光测距仪测量的该监测点的初始距离保存，以便与激光测距仪实时检测的该监测点的检测距离进行比较，以判定地面是否发生沉降的控制器；该变电站地面沉降监测预警系统是一种全自动、可靠性高的新型监测系统，能够通过激光监测和图像观测，对地面沉降的情况进行实时高效的分析，尽快做好防范措施，将因地面沉降导致的导线紧绷和隔离开关动静触头错位等危害降低到最低，对提高变电站的智能化水平和输变电系统的安全可靠性具有重要意义。

Description

一种变电站地面沉降监测预警系统

技术领域

本发明属于地质状况监测技术领域，具体涉及一种变电站地面沉降监测预警系统。

背景技术

地面沉降又称为地面下沉或地陷。它是在人类工程经济活动影响下(过度开采地下水、地面下有采空区、雨水浸泡地表泥土等)，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种局部的下降运动(或工程地质现象)。据统计，我国目前有90％的陆地存在不同程度的地面沉降问题。

地面沉降分构造沉降、抽水沉降和采空沉降三种类型。构造沉降，由地壳沉降运动引起的地面下沉现象；抽水沉降，由于过量抽汲地下水(或油、气)引起水位(或油、气压)下降，在欠固结或半固结土层分布区，土层固结压密而造成的大面积地面下沉现象；采空沉降，因地下大面积采空引起顶板岩(土)体下沉而造成的地面碟状洼地现象。

地面沉降的危害主要有：

(1)毁坏建筑物和生产设施；

(2)不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带，在进行城市建设和资源开发时，需要更多的建设投资，而且生产能力也受到限制；

(3)造成海水倒灌。地面沉降区多出现在沿海地带。地面沉降到接近海面时，会发生海水倒灌，使土壤和地下水盐碱化。对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。

如果已经投运的变电站内的局部或整体地面发生沉降，将会造成严重事故，影响变电站安全运行，甚至危及电网安全。有许多变电站都因为地面沉降原因出现过龙门架倾斜、开关分合不到位、主控楼开裂，甚至套管被拉断、主变损坏等事故。有一些变电站发生地面沉降，主变下沉，主变上方的母线将主变套管拉断，主变损坏，造成该变电站退出运行。还有一些变电站因地面沉降，导致隔离刀闸的动、静触头错位，无法正常分、合。

总体来说，随着地面沉降问题呈上升趋势，波及的变电站逐年增加，造成的危害越来越大，这个问题已经引起了许多电力公司的注意，大家尝试过一些监测地面沉降的办法，但结果都不理想。

发明内容

本发明的目的是克服现有变电站地面沉降监测预警系统监测结果不理想的问题。

为此，本发明提供了一种变电站地面沉降监测预警系统，包括激光测距仪，以及用于设定至少两个预置位作为监测点，并将通过激光测距仪测量的该监测点的初始距离保存，以便与激光测距仪实时检测的该监测点的检测距离进行比较，以判定地面是否发生沉降的控制器。

上述的变电站地面沉降监测预警系统，还包括云台、支架、基座，所述支架的一端与基座固定连接，另一端与云台固定连接；所述激光测距仪设置在云台上。

上述的变电站地面沉降监测预警系统，还包括摄像仪，所述摄像仪与控制器电连接，用于观察所设定的预置位。

上述的变电站地面沉降监测预警系统，还包括光电转换器，所述光电转换器分别与激光测距仪、摄像仪电连接，光电转换器还通过光纤与控制器连接。

上述的变电站地面沉降监测预警系统，还包括电源控制模块，用于提供所述激光测距仪、摄像仪、云台、光电转换器工作所需的电能。

上述光电转换器设置于支架的中间。

上述控制器还连接有声光报警装置，用于发出报警信号。

上述控制器还与手机绑定,用于通过GSM网络发送报警短信给绑定的手机。

上述云台是电动云台。

本发明的有益效果：本发明提供的这种变电站地面沉降监测预警系统，包括激光测距仪，以及用于设定至少两个预置位作为监测点，并将通过激光测距仪测量的该监测点的初始距离保存，以便与激光测距仪实时检测的该监测点的检测距离进行比较，以判定地面是否发生沉降的控制器，因此，变电站地面沉降监测预警系统是一种全自动、可靠性高的新型监测系统，能够通过激光监测和图像观测，对地面沉降的情况进行监测，尽快做好防范措施，将因地面沉降导致的导线紧绷和隔离开关动静触头错位等危害降低到最低，应用前景非常广阔，对提高变电站的智能化水平和输变电系统的安全可靠性具有重要意义。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是变电站地面沉降监测预警系统示意图。

图中：1、激光测距仪；2、摄像仪；3、云台；4、支架；5、光电转换器；6、电源控制模块；7、基座；8、光纤；9、控制器；10、声光报警装置；11、手机。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

为了解决现有的变电站地面沉降监测系统监测结果不理想的问题，本实施例提供一种变电站地面沉降监测预警系统的监测原理是：当三维空间中一个三角形ABC的角A及两个边——AB边长和AC边长确定之后，三角形的BC边长就确定了；假设A点是监测点，B点和C点是两个预置位，角A对应变电站地面沉降监测预警系统的监测点(A点)与变电站地面沉降监测预警系统的两个预置位(B点及C点)连线的夹角，那么，当AB边长或AC边长与初始化设定值不同时，说明发生了地面沉降。

该变电站地面沉降监测预警系统，包括用于进行后台控制、设定预置位、判定是否发生地面沉降的控制器9，以及激光测距仪1，电源控制模块6；所述激光测距仪1与控制器9电连接，用于监测预置位与监测点的距离，并将结果传送到控制器9；所述电源控制模块6与激光测距仪1电连接，用于提供激光测距仪1工作的电能。

所述控制器9可以是作为后台服务器的计算机，或者其它能够满足应用要求，完成控制、监视、设定预置位、进行数据分析等功能的服务器。

该变电站地面沉降监测预警系统在初始化设定时，可以根据需要设定多个预置位，这些预置位对应变电站内多个容易受到地面沉降危害的点(变压器套管、母线端点附近的钢支架、隔离开关的动静触头等)以及不易受地面沉降影响的基准点，这些预置位和激光测距仪1所在的点一起构成了一个空间点阵，当这个空间点阵中的任何两点的距离发生变化，就可以得出“变电站发生了地面沉降”的结论。

所述的变电站地面沉降监测预警系统，还包括云台3、支架4、基座7，所述支架4的一端与基座7固定连接，另一端与云台3固定连接；所述激光测距仪1设置在云台3上，这样可以让激光测距仪1处在更好的监测位置，能够更加全面的监测变电站的地面沉降情况。

上述云台采用的是电动云台，同样可以通过控制器9控制调节，这样不仅可以动态监测各个预置位的地面沉降情况，而且可以根据需要进行调整预置位的调整和观测。

为了避免出现意外的情况，导致激光监测仪1监测到监测点与预置位的距离发生变化，上述的变电站地面沉降监测预警系统，还设置有摄像仪2，所述摄像仪2与控制器9电连接，用于观察所设定的预置位；所述电源控制模块6还与摄像仪2电连接，用于提供摄像仪2工作的电能，这样监测人员可以通过控制器调节摄像仪2观测发生变化的预置位，从而确认是否为地面沉降导致的预置位位置发生变化。

由于变电站一般都处于人烟稀少，相对比较荒凉的地方，为了减小人员往来带来的不必要的麻烦，可以在变电站地面沉降监测预警系统，设置光电转换器5，所述光电转换器5分别与激光测距仪1、摄像仪2电连接，将激光测距仪1与摄像仪2所采集到的数据转换成光信号，通过与之连接的光纤8将信息传送至设置在远端的控制器9，从而实现远端监控；所述电源控制模块6与光电转换器5电连接，提供光电转换器5工作所需要的电能。

上述光电转换器5和电源控制模块6设置于支架4的中间，这样可以避免支架4顶端安装设备过多，容易失去平衡，同时也可以避免设备安装过低，造成容易被积水或者其他一些因素损害，从而影响整个系统的正常使用。

为了提高所述的变电站地面沉降监测预警系统，所述控制器9，还连接有声光报警装置10，用于发出报警信号；当监测到预置位发生地面沉降现象，可以及时发出报警信号，提醒监测人员通过摄像仪2进行确认，最快的做好预防措施。声光报警装置为公知技术，这里就不做一一描述。

上述的变电站地面沉降监测预警系统，所述控制器9还可以绑定手机，通过GSM网络发送报警短信给所绑定的手机，这样可以避免监测人员不在控制器9附近，而出现无法及时发现地面沉降情况的问题。

上述变电站地面沉降监测预警系统，采用的云台是高精度电动云台，激光测距仪是高精度激光测距仪，摄像仪是长焦距高清晰摄像仪，光电转换器将光信号转换成电信号，同时也将电信号转换成光信号，使变电站地面沉降监测预警系统的通讯不受变电站内电磁环境的干扰(设备的具体型号需要根据变电站的施工要求，以及现场环境等因素来决定)。

上述电源控制模块，是能够将220V交流电转换成云台、激光测距仪、摄像仪、光电转换器工作所需的电压的电源模块；根据云台、激光测距仪、摄像仪、光电转换器的型号，确定相应的输出电压，在现有技术完全可以实现这方面的应用，不需要从新设计电源控制模块，这样不仅可以节约研发成本，也可以提高电源控制模块的可靠性。

实施例2：

上述实施例所描述的变电站地面沉降监测预警系统，其安装步骤如下：

(1)安装设备：

(a)敷设基座至控制室之间的电源线、光纤8；

(b)经过实地勘测，在变电站内选择合适的位置埋设变电站地面沉降监测预警系统结构原理图中的基座7，在基座上安装支架4、云台3、激光测距仪1、摄像仪2等部件；

(c)在控制室内安装控制器，在服务器上安装声光报警装置10、监测软件、设定预置位、与控制器绑定手机11。

(2)设定预置位：

在控制室内，通过控制器9的显示器，可以清晰地观看、设定预置位，通过控制器9的鼠标或键盘可以很方便、准确地调整设定位置，当选定一个预置位之后，命令控制器9存储该预置位坐标，并对应每个预置位设定报警阀值，随后开始设定下一个，直到设定完为止，这些预置位包含变电站内的若干个基准点和所有需要监测的点。

(3)变电站地面沉降监测预警系统的工作方法：

变电站地面沉降监测预警系统每次巡航之前，首先测量变电站内几个基准点预置位，据此确认基座7没有发生位移，然后开始依次监测变电站内其它需要监测的点。

一但变电站地面沉降监测预警系统在巡航监测时发现一个或多个需要监测的点到激光测距仪的距离发生变化，并且距离的变化量超过预先设定的阀值，变电站地面沉降监测预警系统就会发出报警信号，变电站运行人员收到报警信号后可以在控制室内通过控制器9的显示器观看摄像仪2回传的故障点的视频、评估沉降危害程度(导线的紧绷程度和隔离开关动静触头错位程度等)。如果变电站是无人值守站，也可以在其它地方远程观看、评估。

总之，变电站地面沉降监测预警系统是一种全自动、可靠性高的新型监测设备，应用前景非常广阔，对提高变电站的智能化水平和输变电系统的安全可靠性具有重要意义。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：包括激光测距仪（1），以及用于设定至少两个预置位作为监测点，并将通过激光测距仪（1）测量的该监测点的初始距离保存，以便与激光测距仪（1）实时检测的该监测点的检测距离进行比较，以判定地面是否发生沉降的控制器（9）。

2.如权利要求1所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：还包括云台（3）、支架（4）、基座（7），所述支架（4）的一端与基座（7）固定连接，另一端与云台（3）固定连接；所述激光测距仪（1）设置在云台（3）上。

3.如权利要求1所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：还包括摄像仪（2），所述摄像仪（2）与控制器（9）电连接，用于观察所设定的预置位。

4.如权利要求1或2或3所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：还包括光电转换器（5），所述光电转换器（5）分别与激光测距仪（1）、摄像仪（2）电连接，光电转换器（5）还通过光纤（8）与控制器（9）连接。

5.如权利要求1或2或3所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：还包括电源控制模块（6），用于提供所述激光测距仪（1）、摄像仪（2）、云台（3）、光电转换器（5）工作所需的电能。

6.如权利要求4所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：所述光电转换器（5）设置于支架（4）的中间。

7.如权利要求1所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：所述控制器（9）还连接有声光报警装置（10），用于发出报警信号。

8.如权利要求1所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：所述控制器（9）还与手机（11）绑定,用于通过GSM网络发送报警短信给绑定的手机（11）。

9.如权利要求1所述的变电站地面沉降监测预警系统，其特征在于：所述云台是电动云台。