CN111895965A - 一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统、方法，系统包括安装在受力较大部位的扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器以及多传感器数据采集模块，和以图形建模方法在用户端建立的可视化平台。可视化平台展示输电塔受力较大部位应力、形变量以及其他由用户自定义的须被监视的信息。本发明可以解决现存的输电塔液压提升时信息交流不充分，输电塔形变无法被准确检从而造成安全隐患的问题，具有能够提升施工安全性、能够更快捷的显示并传达关键信息的特点。

Description

一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统、方法

技术领域

本发明涉及电力维护研究领域，特别涉及一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统、方法。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高，人们对城市的规划越来越合理，城市建设项目也越来越频繁，部分原先建好的输电塔会干扰新的城市规划，妨碍新项目的施工，故需要对输电铁塔进行举升，以适应新的城市建设需求。在利用液压油缸举升输电塔的时候，对受力部位进行实时监测非常关键。

传统的输电杆塔监测依靠人工以肉眼观察铁塔关键部位的形变，从而口头的向施工队伍发出警告或提醒，以避免输电塔应力过大而断裂。传统方法存在精度不足、肉眼判断容易误报、信息传达不到位等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统、方法，该系统以传感器监测关键部位形变的方案相对肉眼观察更加精确，且施工人员可以在可视化平台中直接观测杆塔各个部位所受的应力，能够提升液压升塔施工的效率与安全性。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统，包括电源、扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器、多传感器数据采集模块、可视化平台，电源为系统中各个部件供电，扭矩传感器检测输电杆塔塔腰关键受力部位的瞬时扭转力矩，角度传感器检测一定时间内塔腰关键受力部位的形变，超声波传感器安装于杆塔的横担部位，以检测导线的摆幅，拉力传感器安装于端子与杆塔顶升支撑点处，以检测端子所受的拉力，多传感器数据采集模块将各个传感器采集的数据发送到可视化平台上予以实时显示。

优选的，在每一个输电杆塔塔腰关键受力部位的杆塔主体处设有第一卡环和第二卡环，其中扭矩传感器一端固定在第一卡环上，另一端与角度传感器连接，角度传感器另一端固定在第二卡环上。

优选的，所述可视化平台为用户交互端，可视化平台中设于用于储存所有规格输电杆塔的三维模型与塔高、材料等基础数据的存储模块，用于显示输电杆塔的三维模型上各传感器的安装位置以及读数的显示屏。

一种基于上述杆塔关键部位形变监测及其可视化系统的方法，步骤是：

将扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器安装在相应受力部位；

各传感器、多传感器数据采集模块与可视化平台建立网络连接；

在具体施工项目开始前从可视化平台中搜索并选择相应的杆塔模型；

在杆塔模型上设置各传感器的安装位置；

采集的各个传感器的读数以三维视图形式实时显示在可视化平台上。

优选的，可视化平台中储存了各个受力部位的极限应力，通过传感器的读数估算受力部位所受的应力，在该部位的应力接近设置的极限应力时会主动向用户以声光方式报告。

优选的，端子与杆塔设有4个顶升支撑点，每个顶升支撑点设有一个拉力传感器，拉力传感器用以检测端子所受的拉力并通过4个支撑点的拉力变化来判断是否具有倾倒可能。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明中，采用了传感器收集并计算杆塔受力部位的受力数据。将数据以三维视图形式实时显示在可视化平台，大大提高了液压升塔作业的效率，增加了升塔过程中的安全性与对输电塔关键部位形变量的监测力度。

2、本发明可以解决现存的输电塔液压提升时信息交流不充分，输电塔形变无法被准确检从而造成安全隐患的问题，具有能够提升施工安全性、能够更快捷的显示并传达关键信息的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的各传感器安装位置整体示意图，其中1为角度传感器6与扭矩传感器5的安装位置，2为超声波传感器8的安装位置，3为拉力传感器9的安装位置。

图2是本发明实施例的流程示意图。

图3是本发明实施例中角度传感器6与扭矩传感器5的具体安装方式，其中，4为安装角度传感器6与扭矩传感器5的卡环，5为扭矩传感器，6为角度传感器，7为杆塔主体。

图4是本发明实施例中超声波传感器8及拉力传感器9的具体安装方式，其中8为超声波传感器，9为拉力传感器，10为输电线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图2所示，本实施例提出一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统，主要包括电源、扭矩传感器5、角度传感器6、超声波传感器8、拉力传感器9、多传感器数据采集模块、可视化系统。下面结合图1、图3、图4对本实施例进行详细说明。

本实施例中，所述的电源负责为扭矩传感器5、角度传感器6、超声波传感器8、拉力传感器9、多传感器数据采集模块、可视化系统供电。

本实施例中，所述的扭矩传感器5安装于塔腰关键受力部位，如图1所示中的位置1，检测瞬时扭转力矩对输电塔塔腰关键受力部位的影响。

本实施例中，所述角度传感器6与扭矩传感器5一同安装于塔腰关键受力部位，如图1所示中的位置1，参见图3，在每一个输电杆塔塔腰关键受力部位的杆塔主体7处设有两个卡环4，其中扭矩传感器一端固定在其中一个卡环上，另一端与角度传感器连接，角度传感器另一端固定在另一个卡环上，角度传感器6检测长时间形变对于塔腰关键受力部位的影响。

本实施例中，所述的超声波传感器8安装于铁塔的横担部位，如图1所示中的位置2，以检测导线的摆幅，并结合安装于端子处的拉力传感器9给出的数据，估算横担处的受力情况。结构参见图4。

本实施例中，所述的拉力传感器9安装于端子与铁塔顶升支撑点处，如图1所示中的位置3，以检测端子中的输电线10所受的拉力，并通过4个支撑点的拉力变化来判断是否具有倾倒可能。

本实施例中，所述的多传感器数据采集模块负责收集各传感器的数据，并对以上数据进行整理并处理为可读取的数据，并将处理后的数据传输至可视化平台。

本实施例中，杆塔关键部位形变监测及其可视化方法，步骤是：

将扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器安装在相应受力部位；

各传感器、多传感器数据采集模块与可视化平台建立网络连接；

在具体施工项目开始前从可视化平台中搜索并选择相应的杆塔模型；

在杆塔模型上设置各传感器的安装位置；

采集的各个传感器的读数以三维视图形式实时显示在可视化平台上。

本实施例中，所述的可视化平台为与用户交互端，可视化平台中储存了所有规格输电铁塔的三维模型与塔高、材料等基础数据，用户可在具体施工项目开始前从可视化系统中搜索并选择相应的杆塔模型，并在安装完各传感器，多传感器数据采集模块与可视化平台建立连接后手动在可视化平台中设置各传感器的安装位置，设置完成后各个传感器的读数会显示在可视化平台上，可视化平台展示输电塔受力较大部位应力、形变量以及其他由用户自定义的须被监视的信息。

同时，用户可手动设置各个受力部位的极限应力。可视化平台具备计算能力，能够通过传感器的读数估算受力部位所受的应力，在该部位的应力接近用户设置的极限应力时会主动向用户以声光方式报告。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种杆塔关键部位形变监测及其可视化系统，其特征在于，包括电源、扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器、多传感器数据采集模块、可视化平台，电源为系统中各个部件供电，扭矩传感器检测输电杆塔塔腰关键受力部位的瞬时扭转力矩，角度传感器检测一定时间内塔腰关键受力部位的形变，超声波传感器安装于杆塔的横担部位，以检测导线的摆幅，拉力传感器安装于端子与杆塔顶升支撑点处，以检测端子所受的拉力，多传感器数据采集模块将各个传感器采集的数据发送到可视化平台上予以实时显示。

2.根据权利要求1所述的杆塔关键部位形变监测及其可视化系统，其特征在于，在每一个输电杆塔塔腰关键受力部位的杆塔主体处设有第一卡环和第二卡环，其中扭矩传感器一端固定在第一卡环上，另一端与角度传感器连接，角度传感器另一端固定在第二卡环上。

3.根据权利要求1所述的杆塔关键部位形变监测及其可视化系统，其特征在于，所述可视化平台为用户交互端，可视化平台中设于用于储存所有规格输电杆塔的三维模型与基础数据的存储模块，用于显示输电杆塔的三维模型上各传感器的安装位置以及读数的显示屏。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述杆塔关键部位形变监测及其可视化系统的方法，其特征在于，步骤是：

将扭矩传感器、角度传感器、超声波传感器、拉力传感器安装在相应受力部位；

各传感器、多传感器数据采集模块与可视化平台建立网络连接；

在具体施工项目开始前从可视化平台中搜索并选择相应的杆塔模型；

在杆塔模型上设置各传感器的安装位置；

采集的各个传感器的读数以三维视图形式实时显示在可视化平台上。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，可视化平台中储存了各个受力部位的极限应力，通过传感器的读数估算受力部位所受的应力，在该部位的应力接近设置的极限应力时会主动向用户以声光方式报告。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，端子与杆塔设有4个顶升支撑点，每个顶升支撑点设有一个拉力传感器，拉力传感器用以检测端子所受的拉力并通过4个支撑点的拉力变化来判断是否具有倾倒可能。

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