CN110453970A - 一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，包括内悬浮内拉线本体、倾角监测装置、若干拉力监测装置以及现场监测平台，所述内悬浮内拉线本体包括抱杆以及设于其四周的若干内拉线和若干承托绳，所述抱杆下端由承托绳承托，上端由内拉线牵拉，所述承托绳上端、内拉线下端分别与四周的已组塔段连接，以使抱杆悬浮在已组塔段中心，所述抱杆上端设置所述倾角监测装置，各内拉线上设置所述拉力监测装置，所述拉力监测装置、倾角监测装置分别与所述现场监测平台无线通讯，以将采集到的拉力和倾角数据传输给现场监测平台进行分析处理。该系统有利于对组塔过程的拉线拉力和抱杆倾角进行实时、准确监测，提高了组塔的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路组塔技术领域，具体涉及一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统。
背景技术
铁塔是输电线路中非常重要的组成部分，铁塔的组立施工是线路建设工程中非常重要的环节，由于铁塔组立施工条件与环境复杂，内悬浮拉线施工工艺得到了广泛使用。内悬浮内拉线施工工艺对施工场地地形依赖性小，但对抱杆倾角、抱杆拉线夹角与拉力控制范围小。而抱杆拉线、抱杆主要靠人工观测和机器牵引，无法实时观测抱杆倾角、拉线拉力变化，容易因倾角和拉力超限导致倒杆。目前，在内悬浮拉线工艺的实际使用过程中，对拉线的松紧度调整、抱杆倾角设置等等，依然靠施工人员的经验操作，还未对关键构件实现实时监测和参数信息化，还无法实时掌握关键构件状态信息，这使得组塔工程存在很大安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，该系统有利于对组塔过程的拉线拉力和抱杆倾角进行实时、准确监测，提高了组塔的安全性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，包括内悬浮内拉线本体、倾角监测装置、若干拉力监测装置以及现场监测平台，所述内悬浮内拉线本体包括抱杆以及设于其四周的若干内拉线和若干承托绳，所述抱杆下端由承托绳承托，上端由内拉线牵拉，所述承托绳上端、内拉线下端分别与四周的已组塔段连接，以使抱杆悬浮在已组塔段中心，所述抱杆上端设置所述倾角监测装置，各内拉线上设置所述拉力监测装置，所述拉力监测装置、倾角监测装置分别与所述现场监测平台无线通讯，以将采集到的拉力和倾角数据传输给现场监测平台进行分析处理。
进一步地，所述抱杆上端设有用于设置所述倾角监测装置的安装平台和外罩体，所述倾角监测装置包括倾角传感器、倾角监测控制单元和ZigBee模块，所述倾角传感器、ZigBee模块分别与倾角监测控制单元电性连接，以采集并向外传输倾角数据。
进一步地，所述拉力监测装置包括应力传感器、拉力监测控制单元和ZigBee模块，所述内拉线上设有用于预紧拉力的拉线锁扣，所述应力传感器连接于拉线锁扣上，以采集拉力数据，所述拉力监测控制单元和ZigBee模块安装于一保护壳体中，所述保护壳体置于拉线锁扣上，所述应力传感器、ZigBee模块分别与拉力监测控制单元电性连接，以向外传输采集到的拉力数据。
进一步地，所述现场监测平台包括笔记本电脑、ZigBee模块、移动通信网络模块和预警模块，所述笔记本电脑上设有拉力与倾角监测系统模块和阈值数据库，所述ZigBee模块、移动通信网络模块和预警模块分别与笔记本电脑电性连接；所述ZigBee模块接收各拉力监测装置以及倾角监测装置传来的拉力和倾角数据，并传输给笔记本电脑，所述拉力与倾角监测系统模块根据现场所组塔型段号从阈值数据库中获取对应的拉力和倾角阈值，对接收到的拉力和倾角数据进行分析，根据不同的临限及超限情况，通过预警模块进行分级预警，并通过移动通信网络模块将现场组塔监测数据上传至中控中心。
进一步地，所述阈值数据库的建立方法为：通过计算分析各类塔型段号组塔过程中抱杆受力、转矩平衡，拟合出抱杆内拉线拉力与抱杆倾角的关系曲线，然后分析关系曲线，确定安全系数，得到各类塔型段号最优的拉力和倾角阈值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：克服了传统内悬浮拉线组塔系统只能通过施工人员的经验观测各拉线受力及抱杆倾角的问题，本发明可以全过程实时、准确地监测组塔过程中拉线受力及抱杆倾角，以通过现场监测平台进行报警等相应处理，从而能有效防止组塔工程事故的发生，提高组塔安全性。此外，该系统结构简单，易于实现，适用于多种塔型组塔，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
图中，1-倾角监测装置，2-拉力监测装置，3-现场监测平台，4-抱杆，5-内拉线，6-承托绳，7-已组塔段，8-安装平台，9-外罩体，10-倾角传感器，11-倾角监测控制单元，12-ZigBee模块，13-应力传感器，14-拉力监测控制单元，15-ZigBee模块，16-拉线锁扣，17-保护壳体，18-传感器连接底座，19-传感器夹具，20-笔记本电脑，21-ZigBee模块，22-移动通信网络模块，23-预警模块，24-组塔吊件，25-起吊滑轮组。
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。
本发明提供一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，如图1所示，包括内悬浮内拉线本体、倾角监测装置1、若干拉力监测装置2以及现场监测平台3，内悬浮内拉线本体包括抱杆4以及设于其四周的若干内拉线5和若干承托绳6，抱杆4下端由承托绳承6托，上端由内拉线5牵拉，承托绳6上端、内拉线5下端分别与四周的已组塔段7连接，以使抱杆4悬浮在已组塔段7中心，抱杆4上端设置倾角监测装置1，各内拉线5上设置拉力监测装置2，拉力监测装置2、倾角监测装置1分别与现场监测平台3无线通讯，以将采集到的拉力和倾角数据传输给现场监测平台3进行分析处理。
抱杆4上端设有用于设置倾角监测装置1的安装平台8和外罩体9，倾角监测装置1设于安装平台8和外罩体9形成的空间内，倾角监测装置1包括倾角传感器10、倾角监测控制单元11和ZigBee模块12，倾角传感器10、ZigBee模块12分别与倾角监测控制单元11电性连接，以采集并向外传输倾角数据。
在本实施例中，安装平台8为紧固在抱杆顶层铁架内部的水平长铝板，水平长铝板由螺纹紧固件固定在抱杆顶层铁架内部，外罩体9将倾角传感器10、倾角监测控制单元11和ZigBee模块12进行封装，并固定在铝板上。倾角传感器是型号为ZCT230M1-LTQ的双轴倾角传感器，根据前后两个位置的坐标变化来确定抱杆倾斜角度。双轴倾角传感器通过串口连接倾角监测控制单元，倾角监测控制单元通过UART串口连接ZigBee模块，将双轴倾角传感器所采集的抱杆倾角数据通过ZigBee模块无线传出。
拉力监测装置2包括应力传感器13、拉力监测控制单元14和ZigBee模块15，内拉线5上设有用于预紧拉力的拉线锁扣16，应力传感器13连接于拉线锁扣16上，以采集拉力数据，拉力监测控制单元14和ZigBee模块15安装于一保护壳体17中，保护壳体17置于拉线锁扣16上，应力传感器13、ZigBee模块15分别与拉力监测控制单元14电性连接，以向外传输采集到的拉力数据。
在本实施例中，拉线锁扣16用于连接应力传感器13的两端分别固定连接有传感器连接底座18，各传感器连接底座18上分别设有传感器夹具19，两传感器夹具19分别夹紧应力传感器13两端，从而实现拉线锁扣16与应力传感器13的固定连接。应力传感器是型号为VWS-10B的振弦式钢板应变计，其内附有智能识别芯片，存贮该应变计的编号、温度修正系数等信息；锁扣受拉伸作用，传感器同步感受形变，形变通过前后端将形变传递给振弦，振弦受应力变化作用，改变振弦的振动频率，频率信号经观测信号线到读数装置，可测量被测物体的应变量。应力传感器通过USB接口连接拉力监测控制单元，拉力监测控制单元通过UART串口连接ZigBee模块，将应力传感器所采集的内拉线拉力数据通过ZigBee模块无线传出。
现场监测平台3包括笔记本电脑20、ZigBee模块21、移动通信网络模块22和预警模块23，笔记本电脑20上设有拉力与倾角监测系统模块和阈值数据库，ZigBee模块21、移动通信网络模块22和预警模块23分别与笔记本电脑20电性连接；ZigBee模块21接收各拉力监测装置2以及倾角监测装置1传来的拉力和倾角数据，并传输给笔记本电脑20，拉力与倾角监测系统模块根据现场所组塔型段号从阈值数据库中获取对应的拉力和倾角阈值，对接收到的拉力和倾角数据进行分析，根据不同的临限及超限情况，通过预警模块23进行分级预警，即根据监测数据临近或超过阈值的不同程度，进行不同级别的预警，并通过移动通信网络模块22将现场组塔监测数据上传至中控中心。
在本实施例中，内悬浮内拉线本体包括四根内拉线，从而在整个组塔系统中，布置有6个Zigbee模块，5个布置在各传感器上，1个布置在监测平台上。布置在传感器上的5个ZigBee模块配置为广播模式，现场监测平台上的ZigBee模块接收5个ZigBee模块发来的数据。
阈值数据库的建立方法为：通过计算分析各类塔型段号组塔过程中抱杆受力、转矩平衡，拟合出抱杆内拉线拉力与抱杆倾角的关系曲线，然后分析关系曲线，确定安全系数，得到各类塔型段号最优的拉力和倾角阈值。
拉力与倾角监测系统模块实时记录接收到的各内拉线拉力值、抱杆倾角值，根据现场组塔塔型段号从阈值数据库中获得当前组塔对应的内拉线拉力及抱杆倾角阈值。当实时拉力或倾角值低于阈值的70%、达到阈值的70%、达到阈值的90%、达到阈值以及超过阈值时，输出不同信号。报警模块接收拉力与倾角监测系统模块输出的信号，根据输入信号的不同进行分级预警。同时，通过移动通信网络模块将现场监测情况上传至中控中心。在本实施例中，移动通信网络模块为5G网络模块。
如图1所示，在本实施例中，组塔现场为在已组铁塔7上由四根内拉线5和四根承托绳6将抱杆4悬浮在高空，右侧起吊滑车组25上端固定在抱杆4顶端，下端绑在组塔吊件24上，将组塔吊件24牵引至已组铁塔7上进行安装。倾角监测装置1安装在抱杆4最顶层铁架内部。四组拉力监测装置2安装在每根内拉线5的拉线锁扣16上。现场监测平台3布置在地面。笔记本电脑20上安装拉力与倾角监测系统模块，并建立阈值数据库。由USB接口连接ZigBee模块21、5G网络模块22和分级预警模块23；倾角监测装置1的安装需在抱杆4吊装前安装。水平长铝板12由螺纹紧固件在抱杆4最顶层铁架内部，安装好倾角传感器10、倾角监测控制单11、ZigBee模块12后，将外罩体9的两端通过螺纹紧固件固定在水平长铝板12上。拉力监测装置2的安装需先吊装好抱杆4并通过锁扣16对各内拉线4进行预紧。将一对传感器连接底座18由螺纹紧固件固定在内拉线锁扣16的一侧，然后通过一对传感器夹具19将应力传感器13固定在底座18上。保护壳体17安装ZigBee模块15和拉力监测控制单元14，将保护壳体17固定在锁扣16应力传感器底座18下方。拉力与倾角监测系统模块根据现场所组塔型段号，从阈值数据库中选择得到拉力、倾角阈值及安全系数。当施工人员开始起吊吊件时，双轴倾角传感器10测得每个时间段抱杆4竖直倾斜角度，倾角监测控制单元11通过串口采集双轴倾角传感器10的数据，并将此数据通过串口由ZigBee模块12广播传出。安装在各自内拉线锁扣16上的应力传感器13测得锁扣16单边所受应力并由拉力监测控制单元14计算出整个锁扣所受拉力，将此数据通过串口由ZigBee模块15广播传出。现场监测平台3上的ZigBee模块21接收倾角监测装置1、各拉力监测装置2广播出来的数据，并通过USB接口将数据导入拉力与倾角监测系统模块。拉力与倾角监测系统模块监测到实际值小于阈值70%时，输出0，若实际值大于70%时，输出1，并使对应的Ⅰ级预警标识闪烁；若实际值大于90%时，输出2，并使对应的Ⅱ级预警标识闪烁。分级预警模块23接收拉力与倾角监测系统模块的信号，若接收信号为0，分级预警模块23不工作，若接收信号为1，分级预警模块23启动Ⅰ级预警，若接收信号为2，分级预警模块23启动Ⅱ级预警。同时，通过5G网络模块22将现场实时产生的数据传输至中控中心。在组不同塔段时需要在阈值数据库中重新选择拉力、倾角阈值，各锁扣上的拉力监测装置2重新校零。
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 (5)
1.一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，其特征在于，包括内悬浮内拉线本体、倾角监测装置、若干拉力监测装置以及现场监测平台，所述内悬浮内拉线本体包括抱杆以及设于其四周的若干内拉线和若干承托绳，所述抱杆下端由承托绳承托，上端由内拉线牵拉，所述承托绳上端、内拉线下端分别与四周的已组塔段连接，以使抱杆悬浮在已组塔段中心，所述抱杆上端设置所述倾角监测装置，各内拉线上设置所述拉力监测装置，所述拉力监测装置、倾角监测装置分别与所述现场监测平台无线通讯，以将采集到的拉力和倾角数据传输给现场监测平台进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，其特征在于，所述抱杆上端设有用于设置所述倾角监测装置的安装平台和外罩体，所述倾角监测装置包括倾角传感器、倾角监测控制单元和ZigBee模块，所述倾角传感器、ZigBee模块分别与倾角监测控制单元电性连接，以采集并向外传输倾角数据。
3.根据权利要求1所述的一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，其特征在于，所述拉力监测装置包括应力传感器、拉力监测控制单元和ZigBee模块，所述内拉线上设有用于预紧拉力的拉线锁扣，所述应力传感器连接于拉线锁扣上，以采集拉力数据，所述拉力监测控制单元和ZigBee模块安装于一保护壳体中，所述保护壳体置于拉线锁扣上，所述应力传感器、ZigBee模块分别与拉力监测控制单元电性连接，以向外传输采集到的拉力数据。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，其特征在于，所述现场监测平台包括笔记本电脑、ZigBee模块、移动通信网络模块和预警模块，所述笔记本电脑上设有拉力与倾角监测系统模块和阈值数据库，所述ZigBee模块、移动通信网络模块和预警模块分别与笔记本电脑电性连接；所述ZigBee模块接收各拉力监测装置以及倾角监测装置传来的拉力和倾角数据，并传输给笔记本电脑，所述拉力与倾角监测系统模块根据现场所组塔型段号从阈值数据库中获取对应的拉力和倾角阈值，对接收到的拉力和倾角数据进行分析，根据不同的临限及超限情况，通过预警模块进行分级预警，并通过移动通信网络模块将现场组塔监测数据上传至中控中心。
5.根据权利要求4所述的一种实时监测拉力与倾角的内悬浮内拉线组塔系统，其特征在于，所述阈值数据库的建立方法为：通过计算分析各类塔型段号组塔过程中抱杆受力、转矩平衡，拟合出抱杆内拉线拉力与抱杆倾角的关系曲线，然后分析关系曲线，确定安全系数，得到各类塔型段号最优的拉力和倾角阈值。
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