CN109799022A - 一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统及方法，该系统包括：多个拉力检测装置，所述拉力检测装置的数量与抱杆地锚拉线的数量相适应，各拉力检测装置主要由拉力检测单元和采集终端组成，所述拉力检测单元连接于抱杆地锚拉线上，检测对应拉线的拉力数据，并将其传输给采集终端，所述采集终端对检测到的拉力数据进行处理，然后上传给上位系统；上位系统，用于对各拉力检测装置上传的拉力信息进行监测，判断各拉线是否受力均匀。该系统及方法可以自动检测铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力，从而保证各拉线受力均匀，提高施工安全性。

Description

一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统及方法

技术领域

本发明涉及输电线路施工技术领域，特别涉及一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统及方法。

背景技术

架空输电线路在施工时，铁塔组立作业是施工中的基础工作，由于属于高空作业，危险系数较高。为了保证施工的安全性，避免工程事故的发生，就必须保证几根地锚拉线的受力均匀，确保拉线不会因为受力不均而断裂。在施工时，如果几根拉线的受力不均匀，容易产生某一根或几根的受力偏大，当遇到大风的时候，容易使拉线拉断。这既是电力施工严谨性的体现，也是对施工人员人身安全的保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统及方法，该系统及方法可以自动检测铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力，从而保证各拉线受力均匀，提高施工安全性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，包括：

多个拉力检测装置，所述拉力检测装置的数量与抱杆地锚拉线的数量相适应，各拉力检测装置主要由拉力检测单元和采集终端组成，所述拉力检测单元连接于抱杆地锚拉线上，检测对应拉线的拉力数据，并将其传输给采集终端，所述采集终端对检测到的拉力数据进行处理，然后上传给上位系统；

上位系统，用于对各拉力检测装置上传的拉力信息进行监测，判断各拉线是否受力均匀。

进一步地，所述拉力检测单元包括拉力传感器和连接于拉力传感器两端的两个螺旋拉环，两个螺旋拉环分别与连接抱杆的拉线和连接地锚的拉线相连。

进一步地，所述拉力检测装置的采集终端主要由信号转换模块、单片机模块和无线传输模块构成，所述拉力检测单元的检测信号输出端经信号转换模块与单片机模块相连接，以将拉力检测单元输出的模拟信号转换为单片机模块能够识读的数字信号，所述单片机模块对检测到的拉力数据进行处理后，通过无线传输模块发送给上位系统。

进一步地，所述上位系统包括手持终端，以通过手持终端对各拉力检测装置上传的拉力信息进行实时监测。

进一步地，还包括与拉力检测装置数量相同的卷线装置，所述卷线装置设于靠近地锚的地面上，所述卷线装置包括卷线传动机构、用于驱动卷线传动机构工作的驱动电机和控制终端，连接地锚的拉线绕过地锚后绕卷于卷线传动机构上，所述控制终端与驱动电机的控制信号输入端相连，以控制驱动电机工作，并通过卷线传动机构释放或卷收拉线。

进一步地，所述卷线装置的控制终端通过无线网络与所述上位系统相连，所述上位系统根据各拉力检测装置上传的拉力信息，计算各拉线的释放或卷收量，然后向各卷线装置的控制终端发送相应的控制命令，从而控制各卷线装置释放或卷收相应的拉线。

本发明还提供一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：上位系统根据抱杆的起吊重量，计算单根拉线的拉力取值范围，并给出各拉线的拉力彼此之间偏差的允许值；

步骤S2：上位系统向各拉力检测装置发送读取拉力信息的采集命令，各拉力检测装置收到采集命令后，检测对应拉线的拉力数据，经过处理后，上传给上位系统；

步骤S3：上位系统接收各拉力检测装置发来的拉力信息，并判断所有拉线的拉力是否都达到所述拉力取值范围以内，且各拉线的拉力彼此之间的偏差值是否达到所述允许值之内，是则判定所有拉线的拉力达到要求且受力均匀，控制各卷线装置停止工作，否则转步骤S4；

步骤S4：上位系统根据各拉线与所述拉力取值范围的偏差情况，以及与其它拉线拉力的偏差情况，计算需要动作的拉线所需的释放或卷收量，向相应卷线装置发出控制命令，驱动卷线装置收放对应的拉线；同时，不断重复步骤S2-S3，直至达到截止条件。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：通过在铁塔施工抱杆地锚拉线上装设拉力检测装置，自动检测并上传每根拉线的受力大小，从而判断各拉线是否存在受力不均的问题。若存在受力不均，则根据检测所得的拉力数据对拉线进行及时的调整，防止拉线因受力不均而断裂，进而避免施工事故的发生，整体上提高了抱杆的安全稳定性，提高了抱杆在施工过程中的可靠度，具有很大的工程意义。

附图说明

图1是本发明实施例中拉力检测系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中拉力检测系统的控制原理图。

图3是本发明实施例中拉力检测方法的实现流程图。

图4是本发明实施例中内悬浮外拉线抱杆组塔的受力分析图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

内悬浮外拉线抱杆组塔的上拉线系统的四根拉线采用“X”型布置，拉线的两端分别固定在抱杆顶端的连接点和塔外面的地锚上。为了保证拉线的安全，一般用钢丝绳作为拉线。

本发明铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，如图1、2所示，包括：

多个拉力检测装置1，拉力检测装置1的数量与抱杆地锚拉线2的数量相适应，各拉力检测装置1主要由拉力检测单元3和采集终端4组成，拉力检测单元3连接于抱杆地锚拉线2上，检测对应拉线的拉力数据，并将其传输给采集终端4，采集终端4对检测到的拉力数据进行处理，然后上传给上位系统5；

上位系统5，用于对各拉力检测装置1上传的拉力信息进行监测，判断各拉线是否受力均匀。

在本实施例中，拉力检测单元3包括拉力传感器和连接于拉力传感器两端的两个螺旋拉环，两个螺旋拉环分别与连接抱杆的拉线和连接地锚的拉线相连。如图2所示，拉力检测装置1的采集终端4主要由信号转换模块、单片机模块和无线传输模块构成，拉力传感器的检测信号输出端经信号转换模块与单片机模块相连接。安装在拉线上的拉力传感器发出毫伏级的电压信号，电压信号经过信号转换模块（TB3S型数字式测控变送器）将毫伏模拟信号转换为RS485数字信号，RS485信号再经一个RS485转串口TTL模块将数字信号传送到单片机模块，单片机模块，单片机模块对检测到的拉力数据进行处理后，通过无线传输模块发送给上位系统。本实施例中，上位系统包括手持终端，以通过手持终端对各拉力检测装置上传的拉力信息进行实时监测。

为了能够根据检测数据对拉线的拉力进行自动调整，本发明还包括与拉力检测装置1数量相同的卷线装置6，卷线装置6设于靠近地锚的地面上，卷线装置6包括卷线传动机构7、用于驱动卷线传动机构7工作的驱动电机8和控制终端9。连接地锚的拉线绕过地锚后绕卷于卷线传动机构7上，控制终端9与驱动电机8的控制信号输入端相连，以控制驱动电机8工作，并通过卷线传动机构7释放或卷收拉线。卷线装置6的控制终端9通过无线网络与上位系统5相连，上位系统5根据各拉力检测装置1上传的拉力信息，计算各拉线的释放或卷收量，然后向各卷线装置6的控制终端发送相应的控制命令，从而控制各卷线装置6释放或卷收相应的拉线。

本发明还提供了上述拉力检测装置相应的拉力检测方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1：上位系统根据抱杆的起吊重量，计算单根拉线的拉力取值范围，并给出各拉线的拉力彼此之间偏差的允许值；

步骤S2：上位系统向各拉力检测装置发送读取拉力信息的采集命令，各拉力检测装置收到采集命令后，检测对应拉线的拉力数据，经过处理后，上传给上位系统；

步骤S3：上位系统接收各拉力检测装置发来的拉力信息，并判断所有拉线的拉力是否都达到拉力取值范围以内，且各拉线的拉力彼此之间的偏差值是否达到允许值之内，是则判定所有拉线的拉力达到要求且受力均匀，控制各卷线装置停止工作，否则转步骤S4；

步骤S4：上位系统根据各拉线与拉力取值范围的偏差情况，以及与其它拉线拉力的偏差情况，计算需要动作的拉线所需的释放或卷收量，向相应卷线装置发出控制命令，驱动卷线装置收放对应的拉线；同时，不断重复步骤S2-S3，直至达到截止条件。

下面对拉线拉力的计算方法进行说明。

图4是本实施例中内悬浮外拉线抱杆组塔的受力分析图。图中，F为控制绳的静张力产生的合力，G为被吊构件的重量，G₀为抱杆及拉线等附件的重力，T为起吊钢丝绳的合力，T₀为牵引绳的静张力(拉力)，N为抱杆的综合计算轴向压力；β为起吊滑轮组轴线与铅垂线间的夹角，ω为控制绳对地夹角，γ为抱杆拉线合力线对地夹角，δ为抱杆轴线与铅垂线间的夹角。

本实施例中，设计抱杆的最大起吊重量为1.5t，起吊时其他构件的附加重量取为0.2t，故起吊的总重量为：

G = (1.5+0.2)×9.8 = 16.66kN

起吊时：β=15°，ω=45，γ=45°，δ=10°

起吊绳总受力：

T = G×cos ω/cos(ω+β) = G×cos45°/cos(45°+15°) = 1.414G = 23.56kN

拉线受力的计算：

抱杆的倾斜角一般在5°到10°之间，本实施例中取最大值10°进行计算，在起吊重物的时候，可以只考虑两根主要受力的拉线，简化拉力计算的过程。

两根拉线的拉力合力值为：

F_合 = T×sin(δ+β)/cos(γ+δ) = T×sin(10°+15°)/cos(45°+10°) = 0.737T =17.36kN

单根拉线的拉力值为：

F = F_合×1.3/(2cosθ) = F_合×1.3/(2cos45°) = 0.919 F_合 = 15.95kN

其中，F为主要受力拉线的拉力，θ为受力侧拉线与其合力线间的夹角，θ=45°。

计算拉线的拉力后，再确定拉线的拉力取值范围。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，包括：

多个拉力检测装置，所述拉力检测装置的数量与抱杆地锚拉线的数量相适应，各拉力检测装置主要由拉力检测单元和采集终端组成，所述拉力检测单元连接于抱杆地锚拉线上，检测对应拉线的拉力数据，并将其传输给采集终端，所述采集终端对检测到的拉力数据进行处理，然后上传给上位系统；

上位系统，用于对各拉力检测装置上传的拉力信息进行监测，判断各拉线是否受力均匀。

2.根据权利要求1所述的一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，所述拉力检测单元包括拉力传感器和连接于拉力传感器两端的两个螺旋拉环，两个螺旋拉环分别与连接抱杆的拉线和连接地锚的拉线相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，所述拉力检测装置的采集终端主要由信号转换模块、单片机模块和无线传输模块构成，所述拉力检测单元的检测信号输出端经信号转换模块与单片机模块相连接，以将拉力检测单元输出的模拟信号转换为单片机模块能够识读的数字信号，所述单片机模块对检测到的拉力数据进行处理后，通过无线传输模块发送给上位系统。

4.根据权利要求3所述的一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，所述上位系统包括手持终端，以通过手持终端对各拉力检测装置上传的拉力信息进行实时监测。

5.根据权利要求3所述的一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，还包括与拉力检测装置数量相同的卷线装置，所述卷线装置设于靠近地锚的地面上，所述卷线装置包括卷线传动机构、用于驱动卷线传动机构工作的驱动电机和控制终端，连接地锚的拉线绕过地锚后绕卷于卷线传动机构上，所述控制终端与驱动电机的控制信号输入端相连，以控制驱动电机工作，并通过卷线传动机构释放或卷收拉线。

6.根据权利要求5所述的一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测系统，其特征在于，所述卷线装置的控制终端通过无线网络与所述上位系统相连，所述上位系统根据各拉力检测装置上传的拉力信息，计算各拉线的释放或卷收量，然后向各卷线装置的控制终端发送相应的控制命令，从而控制各卷线装置释放或卷收相应的拉线。

7.一种铁塔施工抱杆地锚拉线的拉力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：上位系统根据抱杆的起吊重量，计算单根拉线的拉力取值范围，并给出各拉线的拉力彼此之间偏差的允许值；

步骤S2：上位系统向各拉力检测装置发送读取拉力信息的采集命令，各拉力检测装置收到采集命令后，检测对应拉线的拉力数据，经过处理后，上传给上位系统；

步骤S3：上位系统接收各拉力检测装置发来的拉力信息，并判断所有拉线的拉力是否都达到所述拉力取值范围以内，且各拉线的拉力彼此之间的偏差值是否达到所述允许值之内，是则判定所有拉线的拉力达到要求且受力均匀，控制各卷线装置停止工作，否则转步骤S4；

步骤S4：上位系统根据各拉线与所述拉力取值范围的偏差情况，以及与其它拉线拉力的偏差情况，计算需要动作的拉线所需的释放或卷收量，向相应卷线装置发出控制命令，驱动卷线装置收放对应的拉线；同时，不断重复步骤S2-S3，直至达到截止条件。